基于陣列天線的GPS抗干擾算法設(shè)計及實現(xiàn).pdf

1、GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)自出現(xiàn)以來，在世界各國得到了廣泛應(yīng)用，其應(yīng)用領(lǐng)域從軍事領(lǐng)域延伸至民用領(lǐng)域，產(chǎn)生了巨大的社會價值。在軍事領(lǐng)域中，GPS成為了空中、陸地、海洋等航行平臺重要的導(dǎo)航設(shè)備，為其提供了精確的位置信息和姿態(tài)信息。在民用領(lǐng)域，汽車、智能手機(jī)等都配備了GPS，其巨大的市場需求，推動了GPS的迅速發(fā)展。然而， GPS信號自身比較微弱，抗干擾能力較差，如何對干擾進(jìn)行抑制是當(dāng)前GPS技術(shù)應(yīng)用迫切需要解決的問題。本文為了解決上述問題，提高GP

2、S定位精度，采用自適應(yīng)濾波技術(shù)，并對自適應(yīng)濾波算法做了深入的研究。
　　本文在介紹了GPS系統(tǒng)組成、定位原理以及信號結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，給出了幾種常見的干擾類型，并著重對自適應(yīng)天線基本原理進(jìn)行分析討論。研究了天線模型的陣元個數(shù)、陣元間距和陣列排列形式等對方向圖的影響，并對其加以仿真分析。隨后，對自適應(yīng)濾波中的空時濾波技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，并對入射信號進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合 GPS信號的特點，分析了空時濾波波束形成的幾種最優(yōu)準(zhǔn)則，

3、并對其應(yīng)用領(lǐng)域及所需已知條件加以對比，最終選定線性約束最小方差準(zhǔn)則為波束形成法則、功率倒置算法為 GPS抗干擾適用算法。在算法實現(xiàn)過程中，針對固定步長出現(xiàn)的收斂速度與穩(wěn)態(tài)誤差難以協(xié)調(diào)的問題，提出了一種新的變步長算法，該算法通過構(gòu)造步長因子的函數(shù)模型，有效地解決了上述問題。在詳細(xì)分析對比了多種算法和濾波技術(shù)之后，搭建了算法的仿真環(huán)境。首先深入分析了新算法中關(guān)鍵參數(shù)的選取對濾波性能的影響，并對新舊算法權(quán)值的收斂性能做出對比分析，仿真結(jié)果表明

4、，新算法在收斂性能和穩(wěn)態(tài)誤差方面體現(xiàn)出了優(yōu)越性。其次，對基于功率倒置算法的空時濾波性能進(jìn)行了仿真分析，仿真結(jié)果驗證了空時濾波算法的性能優(yōu)勢，主要包括：空時濾波算法能夠在控制天線成本和體積情況下，提高抗干擾系統(tǒng)的自由度；對來自同一方向的期望信號和干擾信號，空時濾波算法能夠在頻域上將干擾信號濾除；空時濾波算法對寬帶干擾信號具有良好的抑制效果。最后，搭建了 FPGA半硬件仿真平臺。利用 Matlab仿真生成了空時濾波器接收到的GPS信號，采用