自适应调零天线
自适应调零天线技术在组合导航抗干扰中的应用
入分析 和提高 。下 面 的分 析 主要 针 对 这 一 技 术 进
行。
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３ 电磁衰减 ： ） 当波 长 为 的微波 信号 在 自由空
维普资讯
自适 应 调零 天 线技 术 在组合导航抗干扰中的应 用
党 明 杰
（ 安导航技术研究所 ， 西 西安 ７０７） 西 陕 １ ０ ２
摘
要： 目前 ＧＰ ／ＮＳ制导控 制技 术 已成 为精 确 制 导武 器 的核 心技 术 。根 据 ＧＰ ＳＩ Ｓ导 航
的水 平面 ， 有 图 中距 离单 位为 ｋ 所 ｍ。
２ 大气折射 ： ） 由于大 气对微 波信 号有一定 的折 射作 用 ， 对 以 上 公 式 进 行 修 正 Ｒ。 ４ １ ４× 中／ 程 是 远 精确 制导 武器 ， 其是第 四代 精确 制导 炸弹 普遍 采 尤
５ 干扰 机 特 性 ： 扰 机 的 天 线 均 认 为 是 全 向 ） 干
１５ Ｂ ， ５ ｄ Ｗ 如此微 弱 的信 号 ， 易 受 到外 来 干 扰 ， 极
尤其 是 来 自射 频 的 干 扰 。对 于 民 用 Ｃ Ａ 码 接 收 ／ 机 ， 扩 频码 长 较 短 ， 干扰 能 力 有 限 ， 为 ２ ｄ 其 抗 仅 ５Ｂ
前 ， ＧＰ 对 Ｓ接 收机 实 施 干 扰 是导 航 战 的 主 要手 段 Ｊ 日 舌 Ｊ Ｉ 之 一 。压 制 式 干 扰 是 Ｇ Ｓ接 收 机 面 临 的最 大 威 Ｐ 胁 ， 一 的干扰机 就 可能对 接 收机构成 影响 。下 单 面针对 压 制式干 扰机 对 Ｇ Ｓ制 导 的影响 进行 了分 Ｐ
北斗卫星导航抗干扰接收系统技术的分析
北斗卫星导航抗干扰接收系统技术的分析摘要：卫星导航系统具有连续性和实时性的特点，它能够实现精确定位，因而在军事及其他领域具有广泛的应用。
但是，随着科技的不断发展与进步，卫星导航系统所处的工作环境也越来越复杂化，卫星信号很容易受到各种因素的干扰。
北斗卫星导航系统的抗干扰接收技术，是我国卫星导航的最为关键的抗干扰接收系统技术之一。
开展关于卫星导航抗干扰接收系统技术的分析，实现北斗卫星导航系统的抗干扰接收技术科学性和全面性的有效提升，可以为卫星导航抗干扰接收工作在新时期的改革和发展奠定稳定的基础和提供强大的推动力。
关键词：卫星导航；抗干扰接收系统；北斗卫星导航系统；技术分析现代化信息技术在当今社会获得了长足的发展，期间，北斗卫星导航技术得到应用与发展，是一种崭新的无线导航方式之一。
北斗卫星导航系统有着很大优势，例如实时连续性、精准定位等。
在科技不断更新换代、不断发展的今天，我国北斗卫星导航所处的工作环境面临着更多更复杂的问题。
北斗卫星导航系统在工作时可能会受到外界因素的干扰，如何去克服这些干扰，提高卫星导航抗干扰能力是当前的任务之一。
1 常用卫星导航抗干扰技术分析所谓抗干扰技术就是利用一定的方法对卫星信息接收和传递方式及功率进行处理，使卫星接收自己所需的信号。
常见的卫星导航抗干扰技术主要有以下几种： 1. 利用虚拟卫星法。
虚拟卫星法就是在地面上设定一个发射装置或小卫星来模拟卫星发射信号，或者通过无人驾驶飞行器，阻止干扰方分清真正的导航卫星，增加干扰的难度及成本。
这种方法一般适用于军事领域，特别是在战争的时候。
2. 利用天线抗干扰法。
天线抗干扰法是卫星通信中最常用的方法，具体分为智能天线技术、自适应调零天线以及多波速天线等。
智能天线是一种新型天线，他安装在卫星信号接收处。
能够产生很多波速，依照制定的工作区，使系统达到完美的工作状态。
自适应调零天线是对天线的阵元进行加权处理，使干扰源方向调零，从而减少或者降低干扰的程度。
自适应调零天线
自适应调零天线自适应调零天线抗干扰原理是在干扰方向上产生波束零陷，而其它方向上基本为全向半球覆盖，其实质是利用信号与干扰方向角的不同而实现的空域滤波。
卫星导航接收机采用自适应调零天线后，仍要求其波束方向图基本为全向半球覆盖，并在空间存在干扰时，自动在干扰源方向产生波束零陷，有效抗压制式干扰，其在抗干扰的同时，对卫星信号的接收影响不大，从而大幅度提高卫星导航接收机的信干比。
实际仿真效果见0、2。
图 1自适应调零天线3D抗干扰效果图（a）四阵元抗单干扰2D方向图 （b）四阵元抗双干扰2D方向图 图2 自适应调零天线3D抗干扰效果图¾自适应调零天线主要技术指标9频率：GPS卫星导航信号频率L1；9天线形式： 4元阵列天线；9干扰形式：窄带、宽带调频连续波；9抗干扰能力：信干比改善度≥35dB（可见表1）；9同时抗3个干扰（理论值，实际上少于2为佳）；9实时干扰抑制：≤100u s；9质量、体积：满足弹载安装要求。
表1卫星定位组件原理样机抗单干扰测试结果干扰样式 四单元自适应调零天线抗干扰容限（dB）接收机抗干扰容限（dB）总抗干扰容限（dB）三角波扫频500k >34dB ******正弦波扫频500k >32dB ******噪声扫频500k >40dB ****** BPSK CA码 >37dB ******¾调零天线组成框图从阵列天线接收到的卫星信号和干扰信号，经过射频通道的滤波、混频、放大处理后，采用高速A/D转换器进行数字采样，通过数字信号处理模块实现功率反演算法，完成对方向图的控制，加权调整后的和信号通过D/A转换，进入卫星信号恢复模块。
图3 调零天线组成框图注：外型结构及技术指标可根据用户需要定制产生。
上海锐超电子有限公司2008-7-31。
卫星导航自适应调零天线抗干扰算法研究
白适 应 调 零 天 线 技 术 是 一 种 有 效 的抗 干 扰 手
乘 （ Ｒ Ｌ Ｓ ） 算 法 、采 样 矩 阵 求 逆 （ Ｓ ＭＩ ）算 法 、 Ｈｏ ｗｅ ｌ ｌ ｓ ． Ａ ｐ ｐ ｌ ｅ ｂ ａ ｕ ｍ （ Ｈ Ａ）算 法 、 功率 倒置 （ Ｐ Ｉ ） 自适应 算 法等 ］ 。其 中 ，Ｌ ＭＳ算法 实 现简单 ，但 需 要 有参 考信 号 ，而 且在 输入 信 号 自相 关矩 阵特 征值 分散 的情 况下 收敛 很慢 ；Ｒ Ｌ Ｓ算法 的收敛 性 能优于 Ｌ ＭＳ算法 ， 但 运算 量 比较大 ；Ｓ ＭＩ 算法 是利 用取样
式中， 为 信 号输 出功 率 ， 为支 路加 权系 数 向
量， 里， ＝ ｌ 【 Ｗ １ Ｗ ２ ｗ ３… … Ｊ， Ｉ ， ｍ／ 为阵元数， 、 Ｊ ｌ 兀， 烈， ｘ ｘ
为 阵列输入 信 号 的协 方差矩 阵 ， ｃ为 期望 信 号方 向
向量，ｃ ＝ ｌ ｌ… １ ０ … ０ ｌ ，Ａ 为期望信号波
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： Ｇ ＮＳ Ｓ ； Ｎ ｕ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ Ａ ｎ ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ； Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｉ ｎ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｏ ｎ（ Ｐ Ｉ ） ； Ａｄ ａ ｐ ｔ ｉ ｖ ｅ
得 天线 性 能 函数达 到最 佳 ，不 同的性 能 函数 或条件
０ 引 言
路在 ， ｚ 时 刻采样 的信号 ｘ ｏ （ ｎ ） ， Ｘ ｌ （ ７ １ ）， Ｘ ２ （ １ ７ ） ， ｘ ３ （ ｎ ） ，
其 中第 １个 阵元为 参考 阵元 ，其采 样 信号 Ｘ Ｏ （ ） 经 过 固定加 权 Ｗ ｎ 后 作 为 参考 信 号 送 给 自适 应 控 制 单 元 ，其他 阵 元 的采 样信 号 则通 过 Ｉ Ｏ 分 离送 给加 权
自适应调零天线抗干扰性能影响因素研究
扰技术 。自适应调零天线是一种广义的智能天
Matlab 环境下以 PI 算法为基础设置合理仿真参数，
通过改变干扰源个数、干扰入射角度以及干扰功率
线，它能够根据实际的信号和干扰环境，灵活地改
的大小，能够直观观察自适应调零天线阵列方向图
变各个天线阵元的加权系数，自动地调节天线方向
的变化，判断干扰个数、干扰角度及干扰功率对自
西安
710077）
自适应调零天线能有效提高卫星导航接收机在复杂电磁环境中工作的可靠性，因而被广泛应用于现代武器装
备中。基于功率倒置算法仿真研究了干扰数目、干扰角度、干扰功率等因素对自适应调零天线抗干扰性能的影响程度，为建
立更加完善的暗室和外场测试方案提供了理论依据，同时也为对抗自适应调零天线提供了一种思路。
较为广泛［3］。该算法的本质是一种空域滤波抗干
低，信号到达地面时最小信号功率仅为-160dBW，
扰技术，它不需要预先知道有用信号的特性和干扰
信号完全淹没于噪声之下，信噪比极低；同时，由于
入射方向等先验信息，对强干扰环境下微弱目标信
卫星导航信号的工作频率是公开的，所以卫星导航
号的接收非常有效。以自适应调零天线为主的空
形成准确的零陷，若在此基础上，将来向为 [60°
均匀圆阵输出俯视方向图如图 8 所示。
均匀圆阵阵列只能在强干扰方向上形成较深零陷，
某方向上出现强干扰时，PI 算法会把与强干扰方向
强弱信号功率差距越大，自适应调零天线越能在强
干扰方向形成较深零陷，而在若干扰信号方向上无
法形成零陷，弱干扰是相对于强干扰而言的。
tion and power of interference source based on PI algorithm. It provides a theoretical basis for darkroom and outdoor test scheme and
自适应调零天线卫星定位抗干扰算法仿真研究
自适应调零天线卫星定位抗干扰算法仿真研究初明阳【摘要】自适应阵列天线是国内外GPS抗干扰研究的主要方向，自适应调零抗干扰算法是成功应用的抗干扰技术之一。
介绍了自适应调零抗干扰的原理，建立了天线阵列的数学模型，基于LMS算法介绍了4个天线单元的自适应调零算法的原理和实现过程，并对算法进行了仿真。
结果显示该算法对单干扰、双干扰及三干扰均有较强的抗干扰能力。
%Adaptive antenna array is the main research direction of GPS anti j-amming home and a -board, and adaptive nulling anti -jamming algorithm is one of the anti-jamming technologies which uses in practice successfully .This paper introduces the adaptive nulling anti-jamming theory and builds the math-ematical model of the antenna array .And based on LMS , the adaptive nulling algorithm for four antenna elements and its implementation are discussed as well .The algorithm is simulated and its results show that it features relatively strong anti-jamming capability to the mono-tone , dual-tone and triple-tone interfer-ence.【期刊名称】《航空兵器》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】4页(P44-47)【关键词】卫星定位;抗干扰;自适应调零;LMS算法【作者】初明阳【作者单位】西北工业大学，西安 710072【正文语种】中文【中图分类】TP228.4抗干扰能力一直是制约GPS等卫星导航系统作用发挥的瓶颈，随着卫星定位技术在军事和民用领域的应用越来越广，对卫星定位抗干扰技术的研究也越来越多。
通道不一致性对自适应调零天线的影响分析
互耦 、 信道幅相差异 、 Ｄ Ａ Ｃ采样误差等因素， 会造成
天线水平面不圆度fighorizontaldirection有源信道信道是自适应调零天线中最关键的硬件部分由放大滤波功分混频矢量调制合成等器件组可以通过器件排布腔体隔离电源滤波等方式提高各路之间隔离度并减小各路之间的幅相差各通道间很容易做到幅度差n之间的幅相差如图1幅度差异可以控制但相位差异无法解决应选取合适的器件并缩短信号路径仿真分析及解决措施我们以图元自适应调零天线为例通过仿真来分析幅相误差对天线算法及抗干扰调零效果的影响同时提出了改进的设计方法
ｃ ａ ｎ ｌ ｃ ｎ ｉｔ ｔｉ ａ ａｙ ｅ ｈ ｎ ｅｓ ｉ ｏ ｓｓ ｎ ｎ ｌｓ ｄ，ｉ ｃ ｄ ｎ ｔ ｉｔ ｄ ｃ ｎ ｅｇ ｎ ｙ ｏ ｅ Ｌ ｌｏ ｔｍ ．Ｓ ｍｅ ｆｃｏ ｓｔ ａ ｎ ｅ ｓ ｎ ｌ ｉ ｇ ｓ ｂ ｌ ｙ ａ ｏ ｖ ｒ ｅ ｃ ｆｔ ＭＳ ａｇ ｒ ｈ ｕ ａ ｉ ｎ ｈ ｉ ｏ ａ ｔ ｒ ｈ ｔ
通 道 不 一 致 性 对 自适 应 调 零 天 线 的 影 响 分 析
何 凌 云
（ 中国西南 电子技术研究所 ， 都 ６０ ３ ） 成 １０ ６
摘
要 ： 了提 高 自适 应调 零 天线 的抗干扰 性 能 ， 为 分析 了通 道 不一致 性对 自适应 抗干扰 Ｌ （ 小均 ＭＳ 最
方） 算法稳 定性 、 收敛 时间等 方面 的影响 。 同时仿 真和分析 了 系统 中造成 通道 不一致 性 的 因素 ， 真 仿
Ａｂｔ ｃ：ｏｉ ａｃ ｅａｔ—ｊ ｉ ｅ ｏｍ ｎ ｅｏ ｔ ｄ ｐ ｖ ｕ ｉ ｎｅｎｓｓｓ ｍ， ｈ ｆ ｅｃ ｆ ｓ ａｔＴ ｈｎｅｔ ｎｉ ａ ｎ ｐｒ ｒ ａｃ ｆ ｅａａｔｅｎｌｎ ａｔ ａ ｔ ｒ ｎ ｈ ｍｍ ｇ ｆ ｈ ｉ ｌｇ ｎ ｙ ｅ ｔｅｉ ｕｎ ｅｏ ｔｎ ｅ ａｅ ｓｍｕ ａｅ ｄ ｔ ｅ ｒｓ ｔ ｈ ｗ ａ ｅ ｉ ａａ ｃ ｍｐ ｉ ｄ ｓ ａ ｄ ｎ ａ ｒ ｓ ｌ ｎ ｃ ａ ｎ ｌ ｎ ｏ ｓｓｅ ｃ ｒ ｉ ｌｔｄ ａ ｕ ｓ ｓ ｏ ｔ ｔ ｔ ｍｂ ｌｎ ｅ ｏ ａ ｌ ｕ ｅ ｎ ｈ ｅ ｌ ｈ ｈ ｆ ｔ ｎ ｐ ａ ｅ ａ ｒｅ ｅｆ ｎ ｔ ｎ ｏ ｅ ｓ ｓｅ ．Ｆ ｎ ｌ ｈ ｓ ｓ ｃ ｎ ｗｏｓ ｎ ｔ ｕ ｃｉ ｆｔ ｙ ｔｍ ｈ ｏ ｈ ｉａｌ ｙ．ｓｍｅ ｅ ｅ ｔ ｅｍｅ ｓ ｒ ｓａ ｄ ｄ ｓｇ ｒｎ ｉｌｓａ ｅｐ ｖｄ— ｏ ｆ ｃ ｉ ａ ｕ ｅ ｅ ｉｎ ｐ ｉｃｐ ｅ Ｔ ｒ ｉ ｖ ｎ ｅ
GPS自适应调零天线信号处理系统硬件设计
ａ 叶弑 ２１ 第２卷 ０ ０ 年 ４ 第１期 １
Ｅ ｅ ｔ ｎ ｃ Ｓ ｉ ＆ Ｔ ｃ ． ｃ ． ５．２ ｌｃｒ ｉ ｃ． ｏ ｅ ｈ ／Ｏ ｔ １ ０１ １
ＧＰ 自适 应 调 零 天 线 信 号处 理 系统 硬 件 设 计 Ｓ
程
摘 要
震 ，夏 伟 杰
（ 南京航空航天大学 电子信息工程学院 ，江苏 南京 ２ ０ １ ） １０ ６
关 键 词 自适应 调 零 天 线 ；硬 件 设 计 ；信 号 处理 系统 ；Ｆ Ｇ ＰＡ
中图分 类号
Ｔ ９ １７ Ｎ １．
文献标识码
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱＡ
文章编号
１０ ７ ２ （０ １ １ — １ ０ ０ ７— ８ ０ ２ １ ） １ ０ ６— ３
Ｈ ａ ｄｗａ ｅ Ｄｅ ｉ ｎ ａ ｄ Ｉ ｐ ｅ ｅ ｔ ｔｏ ｏ ｈ ｉ ｎ ｌＰｒ ｃ ｓ ｉ ｙ ｔ ｍ ｒ ｒ ｓｇ ｎ ｍ ｌ ｍ ｎ ａ ｉ ｎ ｆｔ ｅ Ｓ ｇ ａ ｏ ｅ ｓｎｇ Ｓ ｓ ｅ ｉ ｈｅ ＧＰＳ Ａｄ ｐｔｖ ｎｔ ａ ｉ ｅ Ｎｕｌ ｎ ｔ ｎｎ ｌ ｇ Ａｎ ｅ ａ ｉ
Ｃ Ｅ Ｇ Ｚ ｅ ，Ｘ Ａ Ｗｅ ｉ Ｈ Ｎ ｈ ｎ Ｉ ｉｅ ｊ
（ ｏｌｇ ｆＥ ｅｔ ｎｃａ ｄＩｆｒ ｔ ｎ Ｅ ｇｎ ｅｉｇ ａ ｊ ｇＵｎｖｒｉ Ｃ ｌ ｅｏ ｌｃｒ ｉ ｎ ｎｏｍａｉ ｎｉｅ ｒ ，Ｎ ｎｉ ｉｅｓ ｙ ｅ ｏ ｏ ｎ ｎ ｔ
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自适应调零天线
自适应调零天线抗干扰原理是在干扰方向上产生波束零陷，而其它方向上基本为全向半球覆盖，其实质是利用信号与干扰方向角的不同而实现的空域滤波。
卫星导航接收机采用自适应调零天线后，仍要求其波束方向图基本为全向半球覆盖，并在空间存在干扰时，自动在干扰源方向产生波束零陷，有效抗压制式干扰，其在抗干扰的同时，对卫星信号的接收影响不大，从而大幅度提高卫星导航接收机的信干比。
实际仿真效果见0、2。
图 1自适应调零天线3D抗干扰效果图
（a）四阵元抗单干扰2D方向图 （b）四阵元抗双干扰2D方向图 图2 自适应调零天线3D抗干扰效果图
¾自适应调零天线主要技术指标
9频率：GPS卫星导航信号频率L1；
9天线形式： 4元阵列天线；
9干扰形式：窄带、宽带调频连续波；
9抗干扰能力：信干比改善度≥35dB（可见表1）；
9同时抗3个干扰（理论值，实际上少于2为佳）；
9实时干扰抑制：≤100u s；
9质量、体积：满足弹载安装要求。
表1卫星定位组件原理样机抗单干扰测试结果
干扰样式 四单元自适应调零天线
抗干扰容限（dB）
接收机抗干扰容限（dB）总抗干扰容限（dB）
三角波扫频500k >34dB ******正弦波扫频500k >32dB ******噪声扫频500k >40dB ****** BPSK CA码 >37dB ******
¾调零天线组成框图
从阵列天线接收到的卫星信号和干扰信号，经过射频通道的滤波、混频、放大处理后，采用高速A/D转换器进行数字采样，通过数字信号处理模块实现功率反演算法，完成对方向图的控制，加权调整后的和信号通过D/A转换，进入卫星信号恢复模块。
图3 调零天线组成框图
注：外型结构及技术指标可根据用户需要定制产生。
上海锐超电子有限公司
2008-7-31。