卫星导航系统多维域抗干扰技术研究

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1、卫星导航系统多维域抗干扰技术研究刘泳庆2015年11月中图分类号：UDC分类号：卫星导航系统多维域抗干扰技术研究作者姓名刘泳庆学院名称信息与电子学院指导教师安建平教授答辩委员会主席王晓湘教授申请学位工学博士学科专业通信与信息系统学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2016年1月StudyonMultidimensionalInterferenceSuppressionforSatelliteNavigationSystemCandidateName：YongqingLiuSchoolorDepartment:InformationandElectronicFacultyMentor:Pro

2、f.JianpingAnChair,ThesisCommittee：Prof.XiaoxiangWangDegreeApplied:DoctorofEngineeringMajor：CommunicationandInformationSystemDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January，2016研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或

3、其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学博士学位论文摘要随着卫星导航应用电磁环境的日益复杂和干扰技术的不断发展，卫星导航系统的各类应用已经受到了严峻的挑战。卫星导航抗干扰技术已经成为卫星导航系统成功应用的基础之一，因其直接关系到战场“制导航权”的问题而受到各国的广泛关注和深入研究。多维域综合抗干扰技术根据干扰信号和期望信号在不同维度上如时间维度、频率维度、空间维度等表现出的不同特性，在各维度上针对干扰信号进行干扰抑制，可全面提升卫星导航系统的抗干扰能力。在此背景下，本

4、文将针对多种干扰共存下的抗干扰需求和抗干扰算法的低复杂度需求展开多维域抗干扰算法在卫星导航系统中应用的研究，并对抗干扰算法对测距性能的影响进行分析。本文的主要工作和创新性成果如下：1.针对非相干压制干扰和多径干扰同时存在的情况，提出了一种基于双重重叠子阵的波束成形算法，可实现相关前、相关后波束成形器(PAPC-BF)与空间平滑算法的融合，解决非相关压制干扰和多径干扰同时存在时的干扰抑制问题。算法首先基于提出的双重重叠子阵结构利用相关前波束成形器进行非相关干扰的抑制；然后基于相关后波束成形器采用空间平滑的解相关算法实现对相关信号的信源个数和波达方向估计；最后基于对干扰、多径和期望信号的波达方

5、向估计进行波束成形。通过计算机仿真与传统波束成形算法的性能进行比较，仿真结果表明，基于双重重叠子阵的自适应波束成形算法可以实现在低信噪比情况SNR≤-40dB时对期望导航信号、非相关压制干扰和多径干扰的波达方向估计并进行有效地波束成形，在高信噪比情况下比相关前波束成形器和相关后波束成形器都具有更加出色的干扰抑制性能。2.为解决传统时域自适应滤波算法应用到过采样卫星导航接收机中而面临的由于采样值相关性造成预测误差的问题，提出了间隔型时域自适应滤波窄带干扰抑制算法。该算法基于非连续间隔的滤波器结构设计，消除输入滤波器采样值之间的相关性，克服自适应滤波器在抑制窄带干扰时对导航信号产生恶化的问题。

6、通过仿真与传统自适应滤波算法进行性能比较，内插型时域自适应滤波器不仅可以在干扰频率处形成零陷，而且在信号通带内的平坦度也远好于传统的自适应滤波器，在高、低信噪比情况下均可实现窄带干扰的有效抑制。3.针对抗干扰算法对卫星导航接收机测量零值的影响，从抗干扰算法对接收机载I北京理工大学博士学位论文波相位测量零值和码相位测量零值两方面的影响展开讨论。首先给出干扰抑制下的接收机跟踪环路模型，结合干扰抑制模块的等效滤波模型进行理论分析，针对载波相位测量零值偏差和码相位测量零值偏差的数学表达进行理论推导，并分别对具有线性相位和非线性相位特性的等效滤波器对接收机测量零值的影响展开讨论，最后通过仿真验证本章

7、所提出分析模型的正确性。仿真结果表明，等效滤波器是线性相位滤波器的干扰抑制算法不会造成载波相位和码相位测量零值的偏差；等效滤波器是非线性相位滤波器的干扰抑制算法对载波相位的影响可以根据式(5.27)进行补偿，对码相位测量零值的影响取决于滤波器与伪码自相关函数相关的结果。文章推导的简化分析模型与仿真结果吻合，验证了本章分析模型的有效性，可以用于指导导航测距接收机干扰抑制算法的设计，从而在干扰抑制的基础上保证导航测距的性能，