GNSS自適應(yīng)陣列通道不一致性校正技術(shù)研究.pdf

1、隨著全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GNSS, Global Navigation Satellite System)處于日益惡劣的電磁干擾環(huán)境下,抗干擾型導(dǎo)航接收機(jī)起著越發(fā)重要的作用。它利用自適應(yīng)陣列進(jìn)行空域干擾抑制(DBF)有效地避免干擾,提高信干噪比,從而有利于接收機(jī)后端的信號(hào)捕獲、跟蹤、位置解算功能。然而,在實(shí)際應(yīng)用中,DBF抗干擾性能深受陣列通道不一致性問題的影響。因此,為了保證導(dǎo)航接收機(jī)抗干擾能力,對(duì)于接收機(jī)通道不一致性校正方法的研究要求

2、也越來越迫切。論文圍繞 GNSS導(dǎo)航接收機(jī)自適應(yīng)陣列通道不一致性的問題展開了深入的研究,目的是提出結(jié)合導(dǎo)航接收機(jī)特性的通道不一致性校正方法。論文主要工作和具體內(nèi)容如下:
　　1.研究了衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)通道不一致性的特性,發(fā)現(xiàn)接收機(jī)通道的天線部分是通道不一致性的重要組成部分,不容忽視。而常用的通道不一致性校正方法僅僅考慮了射頻前端部分的不一致性。因此,必須針對(duì) GNSS自適應(yīng)陣列通道不一致性研究校正方法。
　　2.研究了通道不一

3、致性對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的影響。首先從不同的抗干擾性能衡量標(biāo)準(zhǔn)的角度出發(fā),研究發(fā)現(xiàn)通道不一致性會(huì)造成抗干擾性能惡化,表現(xiàn)為陣列方向圖零點(diǎn)深度減小,干擾抑制度減小以及捕獲過程中最高峰與次峰比值減小。然后研究發(fā)現(xiàn)通道的非理想頻率特性會(huì)造成衛(wèi)星信號(hào)偽隨機(jī)碼的碼元高度、碼相位延遲發(fā)生變化,進(jìn)而造成相關(guān)峰峰值變化、相關(guān)峰出現(xiàn)總體上延遲以及發(fā)生傾斜,給碼延遲估計(jì)帶來誤差,而通道不一致性則會(huì)導(dǎo)致經(jīng)過不同通道的衛(wèi)星信號(hào)變化不一致。最后通過理論推導(dǎo)發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星信

4、號(hào)經(jīng)過各通道后的不一致性變化會(huì)造成空域干擾抑制模塊輸出的衛(wèi)星信號(hào)與本地參考信號(hào)的相關(guān)峰發(fā)生畸變,并且畸變情況隨DBF權(quán)向量變化,造成碼延遲估計(jì)誤差隨加權(quán)系數(shù)變化,不易補(bǔ)償,最終導(dǎo)致偽距測(cè)量誤差。
　　3.研究接收機(jī)通道不一致性的窄帶模型,提出了一種用于GNSS自適應(yīng)陣列的通道不一致性窄帶校正方法。該方法充分利用導(dǎo)航接收機(jī)能夠提供位置信息的優(yōu)勢(shì),并且結(jié)合導(dǎo)航信號(hào)自相關(guān)特性以及正交投影原理,在不依賴于任何輔助源的情況下實(shí)現(xiàn)了通道不一致

5、性的校正。首先對(duì)該方法進(jìn)行了理論分析,然后通過仿真證明了該方法可以準(zhǔn)確估計(jì)出表征通道不一致性的誤差矩陣的參數(shù),利用該方法校正后的自適應(yīng)陣列進(jìn)行DBF時(shí),抗干擾性能得到大大地提升。同時(shí)分析了校正過程中的接收信號(hào)信噪比 SNR以及相關(guān)時(shí)間 T這兩個(gè)因素對(duì)方法性能的影響。最后研究了方法的容差性,分析了衛(wèi)星信號(hào)來波方向這一先驗(yàn)信息的誤差來源,通過仿真證明在該先驗(yàn)信息存在最大角度誤差時(shí),該方法仍能夠很好地實(shí)現(xiàn)通道不一致性校正。
　　4.研究

6、接收機(jī)通道不一致性寬帶模型,提出了一種用于衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的通道頻域均衡方法。該方法的關(guān)鍵點(diǎn)是在通道頻域均衡前,利用接收衛(wèi)星信號(hào)與本地參考信號(hào)的相關(guān)峰值及其附近足夠多的點(diǎn),結(jié)合在頻域上對(duì)通道特性進(jìn)行泰勒級(jí)數(shù)展開的方式,采用最小二乘求解出泰勒級(jí)數(shù)系數(shù)實(shí)現(xiàn)了通道頻率特性的在線估計(jì)。它有效地避免了常用通道均衡方法中采用線性調(diào)頻信號(hào)(LFM)作為輔助校正信號(hào)的諸多缺點(diǎn)。在獲取各通道頻率響應(yīng)后,采用逆傅里葉變換頻域均衡算法實(shí)現(xiàn)了通道不一致性校正。首