BOC信号的伪码周期和组合码盲估计

针对在低信噪比下存在残余频偏的BOC(Binary-Offset-Carrier)调制信号的伪码周期以及组合码(扩频序列和副载波序列的组合)盲估计问题,提出了功率谱二次处理结合矩阵分解的方法。该方法首先对存在残余频偏调制的BOC信号进行二次功率谱运算,所得二次功率谱中会在伪码周期及整数倍出现尖锐的脉冲,通过检测峰值间的距离估计信号的伪码周期,然后对信号采样并按伪码周期分段构成数据向量,计算相关矩阵并进行奇异值分解,最后搜索最大和次大奇异值以及对应的向量估计出组合码序列。仿真分析表明,该方法能够在较大频偏和较低的信噪比下达到较精确的估计性能。相关研究对于从事卫星导航接收机设计的工程技术人员具有一定的参考价值。     

TDDM-BOC信号组合码序列及信息序列盲估计

该文针对低信噪比下TDDM-BOC(Time Division Data Modulation-Binary Offset Carrier)信号的组合码序列(将伪码序列和副载波序列看成一个整体序列)及信息序列盲估计问题,提出一种改进的基于奇异值分解的方法。该方法首先利用双信息符号周期、间隔一信息符号周期的时间窗对接受信号进行分段,并构成观测矩阵。然后对观测矩阵进行奇异值分解,通过左奇异向量实现组合码序列的盲估计。同时,通过右奇异向量实现信息序列的盲估计。仿真分析表明,该方法能够在较低的信噪比下达到精确估计的目的。这对于从事卫星导航接收机设计具有一定的参考价值。     

基于正交约束的导航接收机空时自适应方法

卫星导航系统容易受到干扰,空时自适应处理在导航接收机抗干扰方面拥有明显的优势,即系统自由度显著提高,但是传统空时自适应处理应用于导航接收机抗干扰中却面临信号失真的难题。该文提出一种基于正交约束的导航接收机空时自适应处理方法。该方法从空时自适应处理的原理入手修改传统空时自适应处理优化的约束项,消除了不同时延信号对合成信号的影响,保证了空时自适应处理在有效抑制干扰的同时不影响导航信号的捕获和解码。理论分析和仿真结果表明,该方法能有效解决空时自适应处理中的导航信号失真问题。     

利用周期重复CLEAN的GNSS欺骗式干扰抑制算法

欺骗式干扰能够引导接收机出现定位错误甚至是控制接收机,对全球卫星导航系统在民用以及军事领域的安全应用构成极大的威胁。本文针对转发式欺骗干扰的问题,提出了一种基于周期重复CLEAN的卫星导航欺骗式干扰抑制算法。首先,利用欺骗式干扰空间和功率特征以及C/A码的周期重复特性,采用CLEAN方法估计多个欺骗式干扰源来向以及欺骗式干扰源个数。其次,结合线性约束最小方差（LCMV）算法和一阶微分约束算法,计算天线自适应权值。高保真数据实验表明本文方法能抑制多个欺骗干扰,且无需接收机反馈信息,可以作为一个独立的抗欺骗式干扰模块嵌入普通接收机。      

GNSS信号多门延迟结构的多径抑制性能分析

多径干扰不具备空间相关性,难以通过差分方法消除,是影响全球导航卫星系统定位精度的关键因素之一。从接收机处理的导航信号受前端带宽限制以及近距离多径干扰更需抑制两个角度出发,提出了一种基于多门延迟(MGD)结构的多径干扰抑制方法,推导了带宽受限时MGD结构的多径误差的数学表达式,以加权和非加权多径误差包络面积最小作为目标函数,优化了该结构中早迟门系数,并以典型导航信号SinBOC(10,5)为例来说明该方法的性能。结果表明:对于SinBOC(10,5),该方法多径误差包络面积小于高分辨率相关器(HRC)方法至少15%;当前端带宽较大时,该方法对于较小和中等延迟的多径信号的抑制能力优于HRC方法。     

基于学习字典和符号同步信息的OFDM信号带内多路单载波通信干扰抑制方法

针对传统干扰抑制方法对正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)信号带内多路单载波通信干扰抑制难度大的问题,本文提出了一种基于学习字典和符号同步信息的干扰抑制方法。根据不同通信信号之间形态成分的差异,使用K-奇异值分解(K-Singular Value Decomposition,K-SVD)算法对OFDM信号和多路干扰信号依次进行训练,得到符合各信号特征的过完备字典,确保各信号间的有效区分。在使用过完备字典对干扰信号进行稀疏分解时,先利用符号同步信息对干扰样本信号进行符号周期分段,再利用正交匹配追踪算法(Orthogonal Matching Pursuit,OMP)算法进行稀疏分解以提高不同符号周期内干扰信号的分解精度。最后在接收端采用对消法依次对重构后的干扰信号进行抑制。仿真结果表明所提方法可有效地对2PSK和MSK、2PSK和2FSK干扰模型进行抑制,相比于传统的频域置零法可有效提升系统性能。      

基于小波包变换及TRLMS抑制脉冲干扰的方法

为了解决航空无线电导航服务频段附近的脉冲干扰影响接收机工作的问题,并进一步提高全球导航卫星系统(GNSS)中的脉冲干扰抑制能力,提出了基于小波包变换及变换域最小均方根算法(TRLMS)来抑制脉冲干扰。通过最佳小波函数分解,跟踪定位脉冲干扰所处频带,并采用TRLMS自适应滤波技术取代常规小波包固定阈值方法对干扰进行抑制。仿真实验结果表明,所提方法相比其他的干扰抑制均方根误差更小,解决了有用信号丢失的问题,具有更好的干扰抑制性能。     

基于互相关投影导航接收机欺骗干扰抑制方法

由于欺骗干扰模拟发送与导航卫星信号相同的C/A码,这使得卫星导航接收机极易被其误导和诱骗,从而给出错误的定位信息。考虑到导航信号和同结构欺骗干扰自身都具有强自相关性,且欺骗干扰功率稍大于真实信号,该文提出一种采用阵列天线抑制同结构欺骗干扰的盲干扰抑制方法。该方法从多天线接收数据与其自身延迟的参考数据做互相关入手,利用该互相关矩阵求解干扰的正交投影矩阵,最后将投影后信号互相关矩阵的最大特征值对应的特征矢量作为最优权。该方法处理时无需已知真实信号和干扰方向的来波方向,也无需对卫星C/A码序列进行遍历搜索从而解扩。理论分析和实验结果表明,该阵列波束能够有效抑制干扰,阵列输出SNR较高,干扰抑制后接收机捕获性能不受干扰影响。     

北斗卫星导航接收机抗窄带干扰技术研究

卫星导航系统主要通过人造卫星作为信号转发的中继站,通过上下行链路建立地球站间的无线通信,可实现大容量、远距离、高覆盖面、低延时的信息传输,而且导航系统存在接收电平低、接收机灵敏度高、接收信号比较微弱、导航信号在同一频率发射、调制、信噪比极低、下行链路容易干扰等问题。系统分析了北斗卫星导航接收机抗干扰主要应用技术;介绍了接收机主要干扰类型;提出了时空二维联合处理(STAP)抗窄带干扰技术模型及最小均方误差滤波器(MMSE)算法;通过仿真研究,该方法抑制窄带干扰效果较好。     

降噪多天线卫星导航欺骗干扰抑制方法

由于欺骗干扰比真实卫星导航信号功率稍大,意味着其功率远小于压制干扰,致使多天线卫星导航接收机的阵列接收环境发生改变,无法抑制欺骗干扰。该文提出了一种能有效改善阵列接收环境,恢复多天线卫星导航欺骗干扰抑制能力的方法。该方法通过降噪预处理提高阵列接收信号的信噪比和干噪比,再使用输出功率最小准则最优化权矢量,从而实现欺骗干扰抑制。理论分析和实验结果表明,该方法能够有效抑制欺骗干扰,而且阵列输出信干噪比较高,干扰抑制后接收机捕获性能不受干扰影响。      

基于频谱对称性的GNSS频率抗干扰算法

传统的卫星导航信号频域抗干扰技术在接收信号的频域将干扰信号的谱线进行抑制从而达到抗干扰的目的,但在抑制干扰的同时抑制了部分信号,造成信号能量的损失。提出一种利用卫星导航信号频谱对称性的频域抗干扰算法,该方法利用卫星导航信号在频谱上的冗余性,在进行干扰谱线抑制的过程中利用与之对称未被干扰的谱线进行恢复,即可得到完整的信号频谱。分析北斗B3频点民码仿真数据表明：当干扰信号的频谱出现在中心频点的一侧时,该方法对干扰信号的带宽不敏感,即使干扰信号的频谱占到了信号频谱的一半,其输出信号的能量仍能保持稳定;与传统的方法相比,在进行干扰谱线抑制的过程中减小了信号能量的损失。仿真实验表明,在典型场景下,提出的方法与传统的置零法相比,载噪比提升约1 dB。     

A novel interference suppression scheme for global navigation satellite systems using antenna array

This paper considers interference suppression and multipath mitigation in Global Navigation Satellite Systems (GNSSs). In particular, a self-coherence anti-jamming scheme is introduced which relies on the unique structure of the coarse/acquisition (C/A) code of the satellite signals. Because of the repetition of the C/A-code within each navigation symbol, the satellite signals exhibit strong self-coherence between chip-rate samples separated by integer multiples of the spreading gain. The proposed scheme utilizes this inherent self-coherence property to excise interferers that have different temporal structures from that of the satellite signals. Using a multiantenna navigation receiver, the proposed approach obtains the optimal set of beamforming coefficients by maximizing the cross correlation between the output signal and a reference signal, which is generated from the received data. It is demonstrated that the proposed scheme can provide high gains toward all satellites in the field of view, while suppressing strong interferers. By imposing constraints on the beamformer, the proposed method is also capable of mitigating multipath that enters the receiver from or near the horizon. No knowledge of either the transmitted navigation symbols or the satellite positions is required.     

一种基于阵列天线的卫星导航欺骗干扰检测与抑制方法

提出了一种基于阵列天线的卫星导航欺骗干扰检测与抑制方法。利用真实卫星导航信号从上半球空间多个方向入射到阵列天线而欺骗干扰信号则是从同一方向入射到阵列天线的差异性进行干扰检测判决。首先,对阵列天线每个阵元单元通道接收信号进行多颗卫星并行解扩从处理;其次,利用解扩后的阵列数据对每颗卫星进行方位估计;再次,根据估计卫星来向数据的一致性进行干扰检测判决;最后,在判决存在欺骗干扰时利用欺骗干扰的方向信息重构协方差矩阵,采用自适应调零算法对欺骗干扰进行抑制。通过计算机仿真试验对所提方法的正确性和有效性进行了验证。     

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。     

宽带干扰背景下的多阵元卫星导航信号模拟

近年来全球导航卫星系统(GNSS)抗干扰技术逐渐成为研究热点,在抗干扰研究中,宽带干扰背景下的多阵元卫星导航信号模拟发挥着至关重要的作用。为了提高抗干扰研究效率,通过Matlab模拟的方法研究了卫星导航软件接收机入口数字中频信号的模拟问题。根据信干噪比进行功率控制,分别对卫星导航信号、干扰信号和噪声信号进行建模,计算阵列天线带来的延时,最后模拟了宽带干扰背景下阵列天线的卫星信号并设计了图形用户(GUI)界面。在模拟完成后,将信号输入到抗干扰算法的研究系统进行测试,解决了抗干扰研究中复杂的干扰信号源模拟问题,提高了抗干扰研究的工作效率,同时验证了本研究的实用性和正确性。     

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.     

关于北斗导航射频电路抗干扰设计方法研究

在卫星导航日益普及的情况下,用户对于接收机终端的安全可靠性以及抗干扰能力有了更高的要求。当前,研发射频电路板的环节,防止干扰信号与射频电路需接收处理的信号混合,有效地减少系统受到的电磁干扰成为不断提升产品经济效益的关键技术。如果不能良好地削弱干扰信号,那么在处理射频电路信号期间会引发诸多问题,降低产品的可用性。鉴于此,文章分析了北斗导航射频电路抗干扰设计方法,为实践工作提供有价值的指导。     

基于软件无线电的GNSS干扰和多径监测系统设计

针对干扰和多径导致全球导航卫星系统(GNSS)不能精确、安全和可靠地提供位置、速度和时间服务等问题,分析了研制GNSS干扰和多径监测系统的意义,介绍了当前干扰和多径常用的检测方法,设计了一套针对当前四大导航系统(美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟Galileo和中国BDS)各信号带内以及附近频率的干扰和多径监测系统.系统基于软件无线电(SDR)思想,采用模块化设计,具有良好的功能扩展性和配置灵活性.根据不同干扰的特点,结合实际应用改进了其检测算法:采用能量阈值法检测不同形式的压制式干扰,采用基于捕获多相关峰法判别欺骗式干扰,采取基于最大似然准则的多径估计延迟锁定环(MEDLL)技术估计多径信号的参数.实验结果表明系统能够有效检测各种干扰和多径信号的存在,使用户获取其特征参数,为干扰源的定位、查处、排除、规避以及多径信号的抑制提供决策依据.     

一种基于GPS载波跟踪环的窄带干扰性能优化

针对全球定位系统(GPS)卫星信号具有随机性及干扰工程实现成本的问题,讨论了窄带干扰性能优化问题。关于如何抵消卫星信号随机性问题,仿真分析了单频信号不同干扰位置分布与窄带线性调频(LFM)信号带宽设置对GPS接收机的干扰效果;关于如何降低干扰工程实现成本问题,采用了多个干扰代替单个干扰的方法进行实验分析。仿真结果表明,当采用最佳干扰位置或GPS信号带宽内均匀、随机分布等方法可一定程度消除卫星信号随机性带来的干扰不确定性;采用多信号代替单信号可相应地降低干扰所需总成本。     

一种基于通信卫星信号转发的卫星导航信号增强方法

该文提出一种利用地球同步轨道(GEO)通信卫星信号转发实现卫星导航信号增强的方法。在信号发射端,利用卫星导航信号直接序列扩频(DSSS)的低功率信号特性,在满足一定通信信号误码率(BER)要求的前提下,将导航中心产生的功率受控弱卫星导航增强信号在所选GEO卫星通信频段上进行载波调制与转发。而在接收端,利用频移(FRESH)滤波器以及一定的自适应信号抵消算法,可有效去除强通信信号的干扰并分离出弱卫星导航增强信号。仿真结果表明,对于分离出的弱卫星导航增强信号,在其对应的功率控制范围内可具有较好的跟踪与捕获性能,由此也验证了所提方法的有效性。