自适应抗干扰调零天线
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
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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
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。
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。
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抗欺骗式干扰的方法
抗欺骗式干扰的方法以下是抗欺骗式干扰的方法：采用跳频技术：通过不断改变信号的频率，使得干扰信号难以跟随，从而降低干扰效果。
采用直接序列扩频技术：将信号分散在多个频道上，降低被干扰的可能性。
采用自适应调零天线：实时感知干扰方向，自动调整天线方向图，抑制干扰信号。
采用高速跳码技术：快速改变传输码，使得干扰信号难以跟踪。
采用交织编码技术：通过交织的方式将数据分散，使得干扰信号难以同时干扰所有数据。
采用差分跳频技术：在跳频的基础上，进一步提高跳速，使得干扰信号更难跟踪。
采用跳时技术：通过改变信号的传输时间，降低被干扰的可能性。
采用伪随机序列抗干扰技术：利用伪随机序列的特性，使得干扰信号难以模拟。
采用智能抗干扰技术：根据实际情况自动选择最佳的抗干扰策略。
采用频域滤波技术：在频域上对信号进行滤波，滤除干扰信号。
采用联合检测技术：结合多种抗干扰技术，提高抗干扰效果。
采用多模通信技术：同时使用多种通信模式，降低被单一干扰源干扰的可能性。
采用再生抗干扰技术：通过比较原始信号和接收到的信号，消除干扰信号的影响。
采用多径接收技术：通过接收多条路径上的信号，提高抗干扰能力。
采用快速自适应滤波技术：实时调整滤波器参数，抑制干扰信号。
采用数字波束形成技术：通过形成多个波束来提高抗干扰能力。
采用非线性变换技术：将信号进行非线性变换，降低被干扰的可能性。
采用并行处理技术：同时处理多个信号，提高抗干扰能力。
采用主动干扰抑制技术：通过发射特定信号来抵消干扰信号的影响。
采用复合抗干扰技术：结合多种抗干扰技术，形成复合抗干扰方案，提高抗干扰效果。
GPS自适应调零天线信号处理系统硬件设计
GPS自适应调零天线信号处理系统硬件设计程震;夏伟杰【期刊名称】《电子科技》【年(卷),期】2011(024)011【摘要】针对GPS抗干扰问题,常用手段是在信号处理系统中采用自适应调零算法来实现抗干扰。
结合该算法文中给出了一种信号处理系统的硬件实现方案。
首先概述GPS自适应调零天线的系统结构,然后给出信号处理系统的硬件设计思路及其功能模块的实现,最后通过实测数据验证硬件模块可以满足自适应调零算法的要求。
%For GPS interference problems,the common method in the signal processing system is to achieve interference using the adaptive nulling algorithm.This paper presents a signal processing system hardware implementation scheme together with an algorithm.First,the architecture of the GPS nulling antenna is described,then the paper gives the signal processing hardware design ideas and implementation of functional modules.Finally the results of the measured data show that the hardware modules can meet the requirements of the adaptive nulling algorithm.【总页数】3页(P16-18)【作者】程震;夏伟杰【作者单位】南京航空航天大学电子信息工程学院,江苏南京210016;南京航空航天大学电子信息工程学院,江苏南京210016【正文语种】中文【中图分类】TN911.7【相关文献】1.基于有色载入的GPS自适应调零天线抗干扰算法 [J], 张怡;杨琼;唐成凯2.GPS自适应调零天线中功率反演算法的数字实现 [J], 彭新建3.针对GPS接收机自适应天线调零抗干扰的对抗方法研究 [J], 毛虎;吴德伟;卢虎4.自适应调零天线GPS抗干扰技术研究简析 [J], 王超;吴德伟5.GPS自适应调零天线 [J], B.RAMARao因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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
GPS抗干扰接收机自适应天线阵功率倒置算法研究
本文设计的抗干扰系统是在不改变原接收机的内部结 构前提下，在卫星 接 收 机 的 前 端 安 装 抗 干 扰 系 统。 把 接 收 机的原天线替换为新 式 天 线 阵，增 加 自 适 应 的 抗 干 扰 处 理 系统。自适应抗干扰 系 统 采 用 自 适 应 调 零 天 线 阵，其 结 构 如 图 ２。
何 永 前 等 ：ＧＰＳ 抗 干 扰 接 收 机 自 适 应 天 线 阵 功 率 倒 置 算 法 研 究
总 第 ２１６ 期
基于自适应调零 天 线 的 抗 干 扰 系 统 设 计，运 用 于 现 有 的 ＧＰＳ接 收 机 上，只 需 要 增 加 几 个 ＧＰＳ 天 线，相 应 的 数 字 信 号 处 理 单 元 ，在 整 体 结 构 上 改 动 小 ，实 现 成 本 低 。
图 ２ 自 适 应 调 零 天 线 结 构 框 图 对天线阵中每个天线单元接收的信号都有一套独立的 通道进行处理。通道的处理包括对天线单元接收的信号进 行放大，在变频到中 频 后 再 进 行 放 大、滤 波 及 解 调，再 进 行 Ａ／Ｄ 变换，把数字信号送 给 自 适 应 处 理 单 元。 考 虑 到 ＧＰＳ 卫星导航定位的实时 性 要 求 较 高，所 以 在 本 设 计 方 案 中 自 适应处理单元，即自 适 应 算 法 的 实 现 是 基 于 高 速 的 数 字 信 号处理器 ＤＳＰ 来 设 计 的。 采 用 先 进 的 具 有 快 速 处 理 能 力 的 ＤＳＰ 技术提 高 了 自 适 应 调 零 天 线 阵 的 性 能 。ＤＳＰ 实 现 自适应算法，并把得到的最佳增益控制结 果 反 馈 给 各 通 道， 从而实现各天线单 元 的 加 权 处 理，获 得 最 佳 输 出。 自 适 应 调零天线阵在 ＤＳＰ 输出的增益 控 制 下，调 整 各 天 线 单 元 的 加权值，使方向图主波束对准信号方向，零 方 向 对 准 干 扰 方 向 ，从 而 改 变 天 线 阵 的 方 向 图 ，在 干 扰 源 方 向 形 成 零 陷 。
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