卫星导航用户终端多阵元抗干扰天线空间特性分析与研究

为解决卫星导航用户终端多阵元抗干扰天线缺少空间特性数据支撑、实际电磁环境因素考虑较少等问题，设计实现了基于功率倒置的空频自适应调零仿真算法，通过数学仿真和实际实验相结合的方式分析了不同干扰信号与导航信号间夹角、不同干扰信号间夹角、不同干扰信号来向以及超自由度干扰对多阵元抗干扰天线的影响。研究表明，抗干扰天线在抑制干扰信号的同时也会抑制附近入射的卫星导航信号；干扰信号不同来向对抗干扰天线影响较大；干扰源间夹角不同，输出的信干噪比也存在明显差异，在一定范围内，夹角越小，干扰效果越差；超自由度干扰条件下，多阵元抗干扰天线的抗干扰能力将严重恶化，干扰功率仅需达到抗干扰处理的启动门限，即能消耗多阵元抗干扰天线的自由度。     

基于调零天线的无人机抗导航干扰方法

针对无人机在卫星导航拒止环境下利用真实卫星信号导航定位的需求,提出一种基于调零天线的无人机抗导航干扰方法。首先,分析卫星导航压制和欺骗干扰的特点;其次,建立抗干扰模型,抗压制干扰的方法是使用调零天线零陷信号功率,抗欺骗干扰的方法是通过无人机特定的运动,计算位移得到的多普勒和载波跟踪环得到的多普勒之差,并与无人机运动变化进行对比,选定门限判定每颗卫星信号是否为欺骗干扰信号,标记并去除欺骗干扰信号;最后,在欺骗干扰信号和真实信号同时存在的情况下,利用基于Matlab的GPS软件接收机,半物理仿真验证欺骗干扰和抗欺骗干扰的效果,该方法达到了在压制干扰和欺骗干扰环境中利用真实卫星信号定位的目的,可应用于民用和军用卫星导航压制和欺骗干扰中。     

基于数字波束形成技术的北斗抗干扰终端研究

随着电子对抗环境日益复杂，卫星导航及通信领域的抗干扰技术已从传统的功率倒置自适应调零技术转为数字波束形成(Digital Beam Forming, DBF)技术。针对功率倒置算法不能提高卫星信号增益的问题，对数字波束形成技术进行了研究；针对空时多线性约束波束形成算法的硬件资源问题，对基于空频抗干扰算法的数字波束形成技术进行了研究。基于目前导航装备中常见的七阵元终端，将数字波束形成算法与功率倒置算法进行了仿真对比，开展了抗单干扰和五干扰仿真分析及满天星暗室实际测试。通过仿真分析及实际测试，同等干扰条件下，采用基于空频抗干扰算法的数字波束形成技术具有更高的输出信干噪比，以及更强的抗干扰能力。相关研究结果可以支撑北斗抗干扰终端的研发。     

一种小尺寸极化阵列及其高精度定位波束形成

提出一种偶极子天线单元构成的极化敏感阵列用于全球卫星导航信号的接收,经过阵列信号波束形成后,在抗干扰的同时保留卫星导航信号中载波相位测量值的准确性,可用于基于载波相位测量的高精度差分定位。与传统的圆极化天线阵列相比,该阵列具有阵元构造简单、尺寸小的特点。通过建立极化阵列接收信号模型,分析了天线极化和波束形成算法对卫星导航信号相位的影响,给出了相适应的相位中心稳定的数字波束形成算法。仿真验证了分析的正确性和算法的有效性。     

功率倒置自适应抗干扰算法的性能分析与仿真

功率倒置算法不需要知道接收信号的先验信息,能够使天线产生指向干扰方向的波束零陷,达到抑制干扰的目的。特别适合卫星导航、扩频通信等强干扰、弱信号环境的抗干扰应用。在对功率倒置自适应算法原理分析的基础上,利用LMS算法迭代计算功率倒置的最优权值,然后针对四阵元天线仿真了功率倒置算法在不同干扰条件下的抗干扰性能,以及迭代步长等因素对算法收敛性能的影响,验证了功率倒置算法的自适应抗干扰性能,从而为后续硬件工程实现奠定了基础。     

基于LCMV的卫星导航多波束形成抗干扰技术

自适应调零天线是有效提高卫星导航接收机抗干扰性能的重要措施,具有十分重要的应用价值和发展前景。研究了一种基于LCMV准则的自适应波束形成算法,对均匀线阵和面阵都做了算法仿真和性能分析,仿真结果表明:该算法能更好地抑制多个干扰信号、保留期望信号,大大提高了卫星导航接收机的抗干扰性能。最后针对该算法的工程实现边界条件进行了分析,并提出了两种解决方案。     

立体阵卫星导航抗干扰波束形成算法性能对比研究

卫星导航系统采用扩频通信体制．传播到地面的卫星导航信号淹没在热噪声中．导航接收机极易受到有意或无意射频信号干扰。抗干扰是导航领域的研究热点。本文设计了三维立体阵结构,并对其应用多种波束形成算法进行波束形成抗干扰性能仿真对比。立体阵实现了全空域来波方向的二维辨识．MVDR波束形成算法实现了有效卫星信号的高增益接收、干扰信号的零陷抑制。     

阵列天线抑制欺骗式导航干扰信号方法研究

针对欺骗式干扰影响飞行器卫星导航信号后引起的定位测姿错误问题,提出了一种适用于飞行器导航的基于阵列天线的欺骗式干扰检测和消除方法.使用接收阵列天线的载波相位双差测量值作为干扰检测依据,通过载波相位单差测量方程求出干扰信号的方向矢量,给出了提高干扰方向测量精度的方法,并使用其正交向量在干扰方向形成零陷,同时通过调整波束指向,在待测信号方向形成阵列增益,以达到抗干扰和增强导航信号的目的.使用这种方法可以对导航信号中的欺骗式干扰信号进行有效的识别和消除,适用于复杂环境下的飞行器导航.     

高信噪比下的信号波达方向估计方法

自适应调零天线被应用于卫星通信和卫星导航领域,对于强干扰情况,方向图在干扰信号方向形成零陷,从而实现干扰抑制。利用自适应调零天线采用的功率倒置LMS自适应滤波算法,可以实现对信号的波达方向估计。新方法利用自适应调零天线实现过程中求得的权矢量,计算方向图,并把该方向图倒数定义为空间谱函数,该空间谱谱峰对应信号波达方向。观察空间谱图并对算法中的步长和信噪比进行分析,结果显示该方法可高分辨率地估计出DOA,并且步长越小,信噪比越大,估计误差越小。相对于已有的MUSIC谱估计方法,该算法无需进行信源个数估计,也无需进行信号协方差矩阵特征分解,实现更为简单。      

多源宽带干扰对多阵元GPS接收机干扰效能分析

近年广泛使用的多阵元自适应调零天线抗干扰技术,大幅降低了单个GPS干扰源的干扰效能,如何对其实施有效干扰成为导航对抗的研究热点之一。本文首先使用干扰-信号比阈值分析了多阵元接收机失效机制,并使用单源干扰对其抗干扰效能进行了检验;其次建立了多源宽带高功率压制干扰模型,最后采用数值仿真研究了多源宽带高功率压制模式下,干扰4阵元线性约束最小方差(LCMV)自适应调零算法GPS接收机的工作效率。实验表明,适当布置的多源宽带高功率压制模式可以有效提升对多阵元GPS系统的干扰效能。      

基于LCMV的两种干扰抑制算法对比分析

为了对比分析线性约束最小方差(LCMV)准则下的功率倒置(PI)算法和最小方差无失真响应(MVDR)算法的综合抗干扰性能,建立天线阵列接收信号模型。理论分析了LCMV准则以及PI和MVDR算法原理和特点。从对扩频信号捕获和信号载波相位的影响2个方面对比分析了2种抗干扰算法的性能,并利用Matlab对分析结果进行验证及进一步分析,得出MVDR算法抗干扰性能优于PI算法,对卫星导航领域的抗干扰的工程实践有一定的指导和借鉴意义。     

联合空时滤波算法在接收机抗干扰中的应用

从空时自适应滤波技术出发,结合数字多波束天线实际应用,提出了一种改进的联合空时滤波算法,解决了当干扰信号与卫星信号空间角接近时,传统的空时滤波算法在抑制干扰信号的同时,极大衰减该卫星有用信号,从而降低了接收机抗干扰性能的问题。仿真和实测结果表明,在卫星信号与干扰信号夹角接近10°和多干扰信号存在的条件下,改进的联合空时滤波算法明显优于传统的空时滤波算法。     

特征空间分解算法分析与仿真

卫星导航信号为扩频信号,比接收机热噪声低20~30dB,极易受到干扰,因此,研究卫星导航系统接收机的抗干扰能力显得极为重要。特征空间算法是一种有效的自适应抗干扰算法,目前广泛应用于抗干扰接收机中。首先建立了阵列信号基本模型,然后介绍了阵列信号特征分解原理,对其性能进行分析,并由计算机仿真证明了该算法的有效性。     

一种应用于GPS抗干扰的改进LCMV算法

研究了一种基于LCMV算法的自适应波束形成算法。结合GPS卫星信号的特点将该算法应用于GPS接收机的抗干扰系统中。文中对该自适应算法进行了推导和Matlab仿真,并使之与LCMV算法的仿真效果作比较,结果表明,该算法能更好地抑制干扰、保留期望信号。     

幅相误差对卫星导航抗干扰性能影响

幅相误差对卫星导航系统抗干扰后输出信号的信干噪比及相对捕获峰值有较大影响。通过理论和大量仿真实验分析了幅相误差对抗干扰后输出信干噪比及相对捕获峰值的影响,并通过仿真实验分别对比分析了相位和幅度校正对抗干扰后输出信干噪比及相对捕获峰值影响,得到以下结论：相位校正对抗干扰性能的提升效果明显,而幅度校正对抗干扰性能的提升效果有限。     

阵列天线抗干扰对RTK的影响研究

随着 GNSS 的高速发展,基于载波相位的 RTK 技术受到高度重视,在无人机着陆和大地测绘等方面具有广泛应用。由于卫星距离遥远,信号功率低,很容易受到干扰影响,阵列天线抗干扰技术具有良好的抗干扰性能,可以有效解决 GNSS 信号弱和易受干扰的问题,因而也受到高度重视。本文在 RTK 技术和阵列天线抗干扰技术原理分析的基础上,总结了阵列天线抗干扰对载波相位差分影响的主要因素,介绍了解决抗干扰条件下实现高精度定位的具体措施,为抗干扰高精度定位提供技术基础。     

基于STFT的卫星导航接收机抗干扰算法研究

卫星导航接收机的抗干扰问题日益突出,对于有效的抗干扰方法的研究显得尤为重要。本文对STFT(短时傅立叶变换)算法进行了修正,提出一种时间窗的改进方法。该算法的实质就是时间窗通过位移和压缩变换得到新的窗函数族,克服了原窗函数缺陷。改进的STFT算法能够有效地提高卫星导航接收机的抗干扰能力,与传统的抗干扰方法相比,该方法更具有工程实际意义。     

基于盲源分离的自适应抗干扰算法研究

在卫星导航系统遇到的干扰中,一般分为压制式干扰和转发式干扰。压制式干扰远大于卫星信号,采用功率倒置算法就可以形成所需的零陷;转发式干扰的信号强度可以与卫星信号相比拟,要在干扰位置处形成零陷存在一系列困难。在干扰信号与有用信号相比拟的情况下,提出将快速独立分量分析算法(fast independent component analysis,FastICA)结合自适应抗干扰算法对干扰进行抑制,自适应算法采用波达方向估计(DOA)算法及基于DOA的波束形成算法,该方法能在干扰与有用信号比拟的情况下,对干扰进行有效抑制,计算机仿真结果也证明了该方法的有效性。为导航系统中有效抑制弱干扰提供了一种新思路。     

卫星导航信号频域抗干扰后相关峰建模及对捕获性能影响分析

卫星导航信号容易受到强干扰的影响,频域抗干扰算法是常用的抗干扰算法之一,但该方法实现有效干扰抑制的同时也会导致信号相关峰的畸变,从而造成导航信号接收性能下降.为了分析频域抗干扰算法对导航信号接收性能的影响,建立了抗干扰后信号相关峰畸变模型,并从信噪比损耗、第一旁瓣位置、峰值旁瓣比三个参数对相关峰模型进行深入分析,进一步建立了抗干扰后信号的捕获性能模型,同时对比了不同捕获策略下的捕获概率.理论分析和数值仿真结果表明,频域抗干扰后的相关峰的信噪比下降且出现了旁瓣,畸变参数与干扰参数密切相关,抗干扰滤波器会导致信号捕获性能下降.该研究成果对干扰场景下提高导航信号捕获性能提供了重要的模型支撑.