基于变换域方法抑制线性调频干扰的GPS接收机设计
GPS卫星接收机的自适应抗干扰设计
GPS卫星接收机的自适应抗干扰设计
曾欣;郑建生;俞诗鲲
【期刊名称】《电讯技术》
【年(卷),期】2003(043)005
【摘要】提出了一种加强GPS卫星接收机抗干扰能力的技术实现方案,采用自适应调零技术以及天线阵的具体实现方式来消除干扰.文中还对自适应天线阵所采用的功率倒置的算法做了详细说明,并进行了计算机仿真.
【总页数】3页(P34-36)
【作者】曾欣;郑建生;俞诗鲲
【作者单位】武汉大学,现代通信实验室,湖北,武汉,430072;武汉大学,现代通信实验室,湖北,武汉,430072;武汉大学,现代通信实验室,湖北,武汉,430072
【正文语种】中文
【中图分类】TN850;TN973.3
【相关文献】
1.GPS卫星接收机的自适应抗干扰处理器设计 [J], 李达;贺宁蓉;王永芳;孙迅
2.GPS卫星导航接收机调试工艺技术研究 [J], 魏东;刘晓辉
3.削弱GPS卫星和接收机硬件延迟对TEC反演精度影响方法的研究 [J], 余兰;岳建平;余颖;李珊
4.GPS卫星可见性预测与接收机的快速定位 [J], 袁海义;周浚哲;郝永平;王磊
5.一体化BDS/GPS卫星导航接收机设计与实现 [J], 张阿朋
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导航接收机时频域干扰抑制技术研究及实现的开题报告
导航接收机时频域干扰抑制技术研究及实现的开题报告题目：导航接收机时频域干扰抑制技术研究及实现一、研究背景随着现代通信技术的飞速发展，各种无线电信号在电磁波频率谱中占据越来越多的带宽，同时也给全球卫星定位系统（GNSS）带来了越来越明显的干扰问题。
导航接收机作为GNSS的核心组件之一，也面临着越来越严峻的干扰挑战，如天线近场干扰、多径干扰、有源干扰等。
其中，干扰信号对导航接收机的性能影响最为显著，它们会导致导航接收机的定位误差、时钟偏移、多路径误差等指标的恶化，严重时可能导致GNSS 信号完全失效。
目前，为了抵御各种干扰信号，研究者们设计了各种消除或压制干扰的方法。
其中，时频域干扰抑制技术是非常有效的一种方法，它基于干扰信号在时频域的特性，通过数字信号处理技术将干扰信号从信号处理流程中剔除或最小化。
时频域干扰抑制技术已在多个领域中得到应用，如通信、雷达、声音处理、医学成像等领域。
二、研究内容本课题旨在研究导航接收机时频域干扰抑制技术，并在实际系统中进行验证。
具体研究内容如下：1. 理论分析时频域干扰抑制技术的基本原理和算法，包括频域滤波、时域滤波、小波分析等方法；2. 分析干扰信号在导航接收机中的特点和导致的影响，包括频率、波形、功率、时延等特性；3. 建立数学模型来描述干扰信号和导航信号的关系，分析干扰信号对导航信号的影响；4. 设计并实现一种时频域干扰抑制系统，包括硬件部分和软件部分。
硬件部分包括天线、前置放大器、中频放大器、数字化模块等；软件部分包括信号处理算法和数字信号处理器（DSP）；5. 通过实验验证该系统的效果，包括干扰抑制效果和导航性能的提升情况等。
三、预期成果1. 对导航接收机时频域干扰抑制技术的研究，提出一种可靠的干扰抑制算法，并在实际系统中进行验证；2. 开发一种具有高性能的干扰抑制系统，可用于航空、航天、军事、汽车等领域中的GNSS应用；3. 文献综述和实验结果的论文发表。
以希尔伯特-黄转换法为GPS接收机抑制调频干扰
任何一個資料序列，滿足下列兩個條件即可稱作本質模態函數(IMF)。
5
1. 在整個資料中，局部極大值(local maxima)及局部極小值(local minima)的數目 之和必須與零交越點(zero crossing)的數目相等或是最多只能差 1。 2. 在任一時間點上，由局部極大值所定義的上包絡線(upper envelope)與局部 極小值所定義的下包絡線(lower envelope)之平均值為零。
3
II. GPS 訊號特性與接收機架構 在 GPS 訊號方面[1]，其通訊方法是採用展頻通訊的系統，而此展頻碼 可分為 C/A 碼(Coarse/Acquisition Code)及 P 碼(Precision Code)，P 碼是用以提供精 確定位服務，一般限用於美國軍方和政府單位，C/A 碼則開放給民間使用。 而 C/A 碼和 P 碼的碼率(chip rate)分別是 1.023MHz 及 10.23MHz。衛星所傳送的 定位資訊是 50Hz 的二位元訊號，該訊號會乘上展頻碼以達到展頻之目的， 之後乘上載波，將展頻後的訊號調變至 L1 及 L2 的通道頻帶後，再將訊號發 射出去，而 L1 及 L2 的頻率分別為 1575.42MHz 及 1227.60MHz。 在此我們僅考慮 GPS 訊號乘上 C/A 碼調變至 L1 的通道頻帶，將傳送的 訊號以數學式表示為
(6)
接著將 r1 t 當作新的資料，重複經由篩選程序解析出第二個 IMF 分量 c2 t ， 並將其由 r1 t 中減去，以得到新的殘餘量 r2 t 。如此重複分解 n 次
r2 t r1 t c2 t r3 t r2 t c3 t rn t rn 1 t cn t
GPS抗干扰接收机射频前端的研制的开题报告
GPS抗干扰接收机射频前端的研制的开题报告一、研究背景随着GPS导航技术的广泛应用，GPS信号的使用频率越来越高，但同时也增加了GPS信号的干扰。
GPS信号的干扰源包括自然干扰和人为干扰。
自然干扰包括电离层扰动、多径效应等；人为干扰包括短波电台、雷达等。
因此，针对GPS信号的干扰问题，需要进行GPS抗干扰技术的研究。
当前GPS抗干扰技术主要分为硬件干扰抑制和软件干扰抵消两种。
硬件干扰抑制主要是通过改进GPS接收机的硬件结构和射频前端来实现。
而软件干扰抵消则主要是通过数字信号处理算法来实现。
因此，本研究主要针对GPS抗干扰接收机射频前端的研制展开研究。
二、研究内容本研究将主要围绕GPS抗干扰接收机射频前端的研制开展以下研究内容：1. GPS信号特点分析：对GPS信号的调制方式、频率、功率等特征进行分析，为接下来的GPS抗干扰接收机射频前端设计提供基础。
2. GPS干扰特点分析：对GPS信号受到的各种干扰进行分析，包括频率、幅度及时域特征等，为GPS抗干扰接收机射频前端的研制提供参考。
3. GPS接收机射频前端结构设计：根据GPS信号特点和干扰特点设计GPS抗干扰接收机射频前端的硬件结构，包括射频放大器、低噪声放大器、滤波器等部分的设计。
4. GPS接收机射频前端信号仿真：使用MATLAB等工具对GPS接收机射频前端设计的信号进行仿真，评估抗干扰性能及其适应性。
5. 抗干扰性能测试：对GPS抗干扰接收机射频前端的抗干扰性能进行测试，包括对多种干扰源下GPS信号接收质量的影响评估等。
三、研究意义本研究的结果将具有以下几个方面的意义：1. 提高GPS接收机的抗干扰能力，提高GPS信号的可靠性和精度，并为技术推广提供技术支持。
2. 为GPS研究提供新的发展思路和方法，进一步完善GPS技术，推动GPS技术与广泛应用的深度结合。
3. 该技术在民用和军事领域有广阔的应用前景，有利于提高国家安全和经济发展水平。
四、研究方法和技术路线本研究将主要采用文献调研、理论分析和实验测试相结合的方式进行。
基于DSP技术的GPS接收机天线自适应抗干扰模块的设计与实现_卢昕
大、 滤波、 下变频以及 I/ Q 分离等一系列处理后, 在中频由 A/ D 采样形成 数字信 号, 交给 后级的 DSP 自适应算 法进行处 理。但 由于模拟 的 I/ Q 分离过程在输入带宽较宽时, 得到的 I 、 Q 两个通 道之间往往存在不平衡性 , 产生的镜像频率会限 制接收机的动态范围 , 而且需要后续电路或者算 法进行相位匹配处理 , 而数字的 I/ Q 分离过程则 可以把 I、 Q 通道的不平衡度降到最低 水平。因 此, 在下变频后立刻进行中频采样 , 将产生的数字 信号以特定的方法进行 I/ Q 分离, 再将两路信号 交给自适应算法处理。数字接收机中单路天线处 理过程如图 2 所示。 高速 DSP 芯片数字处理模块实现中有如下 几个问题。 1) A/ D 采样率和采样精度。采样速率越高,
T T H
权值的逼近过程, 并始终考虑到满足 wT s0 = 1 条 件, 可以得到权值的递推调整式为 : w( n+ 1) = w( n) 2 s0 * T I - s0 x ( n) x ( n) w( n) sT 0 s0
T
2
高速 DSP 芯片上算法的实现
以上提到的功率倒置自适应算法在 GPS 接
件, 应有 w= [ 1, 0,
里, 已经没有保证有用信号方向常数加权的作用, 而是保证在天线阵列的 0 阵元上得到始终为 1 的 加权, 而在其他的阵元上信号加权都随着算法的迭 代不断修整, 直至 LCMV 准则基本满足。与此同 时, 主要的干扰来向上( 相对于有用信号来向) 将形 成更深的零陷。在这个强信号大衰减、 弱信号小衰 减的过程中 , 实际已经降低了对后续跟踪环很重要 的参数干扰信号功率比( J/ S) 。压制式信号和欺 骗式信号由于其本身的强信号特性, 将被大幅度地 衰减下来, 削弱或者丧失其原有的干扰作用。 对功率倒置 自适 应算 法进 行 MA T L AB 仿 真, 设定天线阵列为 4 元圆阵 , 其中 0 元位于圆阵 的中心, 其他 3 个阵元以 120 间隔分布于半径为 半波长的圆周上 ( 如图 1) 。阵列输入矢量为: x = [ x 0, x 1, x 2 , x 3] 权矢量为 : w = [ w 0, w 1, w 2, w 3] 阵列输出功率为 : P out = { ( w x) w x } = w Rxx w
一种GPS接收机级联抗干扰方法
一种GPS接收机级联抗干扰方法周柱;石峰;张尔扬;卢树军【期刊名称】《信号处理》【年(卷),期】2010(26)9【摘要】文章研究GPS接收机抗干扰技术,提出了一种级联抗干扰方法,利用变换域消除窄带干扰,然后用互谱度量方法消除剩余干扰.文章给出了变换域抗窄带干扰方法的一般流程;设计了变换域方法的核心部分频域处理算法.证明在接收信号频谱中,如果某一段频谱平坦或接近平坦,这段频谱就服从高斯分布,并可推出谱线的幅度服从瑞利分布.根据这个性质,提出频谱分段处理的方法,利用接收信号频谱均匀频段的统计特性进行窄带干扰抑制.通过列举空时联合处理方法说明其资源消耗和信号失真均大于本文提出的级联方法.仿真表明在有宽带干扰存在的情况下,使用本文提出的方法可以检测并消除窄带干扰.通过多干扰环境下的仿真,测得该方法的抗干扰能力比空时联合方法更好.【总页数】7页(P1334-1340)【作者】周柱;石峰;张尔扬;卢树军【作者单位】国防科技大学电子科学与工程学院,长沙410073;国防科技大学电子科学与工程学院,长沙410073;空军工程大学工程学院,西安710038;国防科技大学电子科学与工程学院,长沙410073;国防科技大学电子科学与工程学院,长沙410073【正文语种】中文【中图分类】TN911.72【相关文献】1.基于循环平稳的级联空时GPS抗干扰方法 [J], 石斌斌;程翥;钱林杰;皇甫堪2.基于Householder多级最小模级联相消器导航接收机空时抗干扰方法 [J], 黄庆东;张林让;王纯;张波3.GPS接收机联合空时抗干扰方法 [J], 孙晓昶;皇甫堪;程翥;陈强4.一种GPS接收机冷启动抗干扰方法 [J], 王江安;吴笑峰5.一种卫星导航接收机固定多波束抗干扰方法 [J], 马衍秀; 马忠志; 李晓东; 杨述华因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于变换域的GNSS接收机抗干扰技术研究
哈尔滨工程大学硕士学位论文
基于变换域的 GNSS 接收机抗干扰技术研究
Absቤተ መጻሕፍቲ ባይዱract
The applications of Global Navigation Satellite System (Global Navigation Satellite System, GNSS) are almost everywhere in our daily life, but as Glen Gibbons says, "Your signal is my noise", the practical receivers are facing a variety of intentional or unintentional interference. Thus, adding a specific anti-jamming module in the navigation microprocessor becomes more significant, so that it can offer a better use of the weak navigation signal. Taking into account of the uncertainty of interference signals in time and frequency, the fractional Fourier domain interference mitigation algorithms as well as the wavelet domain interference mitigation algorithms are analyzed in this paper. The contents are as follows:
面向线性调频干扰的空频自适应处理算法
第４５卷 第１２期２０２３年１２月系统工程与电子技术ＳｙｓｔｅｍｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＶｏｌ．４５ Ｎｏ．１２Ｄｅｃｅｍｂｅｒ２０２３文章编号：１００１ ５０６Ｘ（２０２３）１２ ３７７２ ０９ 网址：ｗｗｗ．ｓｙｓ ｅｌｅ．ｃｏｍ收稿日期：２０２２０６１８；修回日期：２０２２１１１３；网络优先出版日期：２０２２１２２９。
网络优先出版地址：ｈｔｔｐｓ：∥ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／１１．２４２２．ＴＮ．２０２２１２２９．１８４０．０１０．ｈｔｍｌ基金项目：国家科技部重点研发项目（２０１９ＹＦＦ０２１７３００）资助课题 通讯作者．引用格式：刘鹏，王盾，彭博．面向线性调频干扰的空频自适应处理算法［Ｊ］．系统工程与电子技术，２０２３，４５（１２）：３７７２ ３７８０．犚犲犳犲狉犲狀犮犲犳狅狉犿犪狋：ＬＩＵＰ，ＷＡＮＧＤ，ＰＥＮＧＢ．Ｓｐａｃｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｄａｐｔｉｖｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒＬＦＭｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ［Ｊ］．ＳｙｓｔｅｍｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２０２３，４５（１２）：３７７２ ３７８０．面向线性调频干扰的空频自适应处理算法刘 鹏１，２， ，王 盾１，２，彭 博１（１．北京卫星信息工程研究所，北京１０００９５；２．天地一体化信息技术国家重点实验室，北京１０００９５） 摘 要：针对卫星导航应用中线性调频（ｌｉｎｅａｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙｍｏｄｕｌａｔｅｄ，ＬＦＭ）干扰统计特征时变引起的抗干扰性能下降问题，提出了一种基于数据空时频三维特征分组的空频自适应处理（ｓｐａｃｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｄａｐｔｉｖｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ＳＦＡＰ）算法。
首先通过时频分析方法获取采样数据的时域、频域联合分布，并利用空间相关系数分析相同频率干扰在不同时间的空间相关性，然后对ＳＦＡＰ的采样数据进行分组，将不同时间具有相同频率和到达角参数的采样点分到相同组，最后利用分组后的数据进行协方差矩阵估计、权值计算和自适应滤波，提高了干扰特征值、增加了零陷深度、提升了抗干扰能力。
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式 中 ： （）表示 接 收 的卫 星信 号 ； （）为 线性 调 Ｓｔ Ｊ￡
收 稿 日期 ：２ １ — ２ １ ０ ２０ — ６
基 金 项 目 ：江 西 省 ２ １ 年 度 科 技 厅 科 技 支 撑 项 目资 助 （ ０ １Ｂ Ｅ ０ ２ ） ０１ ２ １ ２ Ｂ ５ ０ ０ ；江 西 省 教 育 厅 ２ １ ０ ２年 度 科 技 项 目 资 助
图 １ 抑 制 Ｌ Ｍ 干 扰 的 接 收 机 框 图 Ｆ
前 ， 须先 减小 或 消 除 干扰 ， 对 不 同 的接 收设 备 必 针
和不 同 的 干 扰 ， 用 不 同 的 方 法 。对 于 多 天 线 接 采
收 ， 献［ ］ Ｅ ］ 出 了利用 阵列 天线技 术抑 制干 文 ２ ～ ６提 扰 ， 这 使 接 收设 备 复 杂 。对 于单 天 线接 收 机 ， 但 文
谭文群 ， 芦 莉 ， 友 国 侯
（ 昌工 程 学 院 信 息 工 程 学 院 ， 西 南 昌 ３ ０ ９ ） 南 江 ３０ ９
摘 要 ： Ｓ接收 机 的信 号通 常很微 弱 ， 容 易受到 有 意或 无 意 的干扰 。对 于线 性 调频 ＧＰ 很
干扰 ， ＧＰ 在 Ｓ接 收机 中很 难 用单一 的 时域 或频 域 方 法 消 除 ， 为线 性调 频 干 扰 不 同 于一般 的 因
（ 儿２ ３ ） ＧＪ ： ｗｑ ｎ １ ３ｃｒ － ｉ ｔ ｕ ＠ ６ ．ｏ ｌ ｎ
・
４ ・ ６
全
球
定
位 系 统
第３ ７卷
频 干扰 ； （）为 高斯 白噪声 。 ”ｔ
对 于 ＧＰ Ｓ信 号 Ｓ ｔ 可 以表示 为 ＆ （ ～ ｒ ｃｔ （） ６ ￡ ）（ — ｒ 其 中 口 ６ ｔ ｒ ，（ — ｒ ）， ， （ — ） Ｃ ｔ ）分 别 表 示 接 收 卫 星 信号 的 幅度 、 航 符 号 、 Ｃ Ａ 码 。分 析 Ｇ Ｓ 导 和 ／ Ｐ 接 收信 号在变 换 域 的情 况 。连续 的分 数 阶 傅里 叶
Ｃ Ａ 码 。这种 处 理 方 法 比较 简 单 ， 需 要 增 加 成 ／ 不
本。
大 约一 周重 复一 次 。在这 里 只考虑 信 号被 Ｃ Ａ 码 ／ 调 制后 的 干扰 抑 制 问题 。 由于导 航 卫 星 通 信 系 统 本 身 的特点 ， 收信 号来 自上 万 公 里 的 高 空 ， 上 接 加 卫 星发 射功 率受 到一 定 限制 ， 卫星信 号 到达 地面 时 信 号 极 其 微 弱 ， 收 到 的 信 号 功 率 一 般 为 一 １０ 接 ５
ｄ Ｗ ， 至更 低 达 一１ ０ｄ Ｗ＿ ． 然 Ｃ Ａ 码 有 一 Ｂ 甚 ８ Ｂ １ 虽 ］ ／
定 的处理 增 益 ， 这样 微弱 的 信号在 接 收端很 容 易 但
受 到无 意和 有意 的干 扰 。在干 扰存 在 的情况 下 ， 接
１ 接 收 机 模 型
ＧＰ Ｓ接收 机 的框 图如 图 １所示 。对 于 ＧＰ Ｓ接 收机 的信 号 ， 以表 示 为 可
带 干扰 ， 献 ［ ０ 提 出 一 种 方 法 抑 制 部 分 频 带 干 文 １］ 扰， 两者 都 仅 仅 限 于 窄 带 干 扰 。对 于 Ｌ Ｍ 干 扰 ， Ｆ 提 出 的 ＧＰ Ｓ接 收机 ， 只需 对 接 收 信 号 进 行 旋 转 处 理 ， 变 换 域 识 别 和 抑 制 Ｌ Ｍ 干扰 ， 时 域 捕 获 在 Ｆ 在
献 ［ ］ 用 时 频 分 析 方 法 消 除 扫 频 干 扰 和 窄 带 干 ７利 扰， 但要 引入 交叉 干 扰 的影 响 。文 献 ［ ］ 用 级 联 ８利
滤 波 器 抑 制 Ｆ 干 扰 ， 处 理 方 法 较 复 杂 。文 献 Ｍ 但
［］ ９ 利用 非线 性 自适应 滤 波器抑 制扩频 通 信 中的窄
用 。ＧＰ Ｓ的符 号 速 率 是 ５ ／ ， 用 两 个 伪 随 机 ０ｂ ｓ 利
码 （ ／ 码 和 Ｐ码 ） 用 Ｂ Ｓ 方 式 调 制 发 送 信 ＣＡ 采 ＰＫ 号 ， ／ 码速 率 为 １ ０ ３Ｍｃ ｉｓ ｓ 每 毫秒 重 复 发 ＣＡ ． ２ ｈｐ／ ，
送， Ｐ码 速率 为 １ ． ３Ｍｃ ｉｓ ｓ加 密后 为军 方用 ， Ｏ ２ ｈｐ ／ ，
第３ ７卷 第 ３期 ２１ ０ ２年 ６月
全 球 定 位 系 统
Ｇ Ｎ ＳＳ Ｗ ｏｒ ｄ ｈ ｉ ａ ｌ ｏｆ Ｃ ｎ
Ｖｏ ． ７ ＮＯ ３ １３ ， ． Ｊ ｎ ．Ｏ２ ｕ ｅ ２ １
基 于 变 换 域 方 法 抑 制 线 性 调 频 干 扰 的 ＧＰ Ｓ接收 机设 计
宽带或 窄 带干扰 。另外 线性调 频 干扰 在 变换 域 有 不 同于 ＧＰ ／ 码 的显 著 特 征 ， 于 此特 ＳＣ Ａ 基
点设 计 了一种 在 变换 域抑 制线 性调 频 干扰 的 ＧＰ Ｓ接 收机 。分 析 了线性 调 频 干扰 在 变换 域 的
特 征 ， 真 结 果 验 证 了这 种 设 计 方 法 的 可 行 性 。 仿
关键 词 ： Ｓ信 号 ； Ｆ 干扰 ； ＧＰ Ｌ Ｍ 变换 域 ； 分数 阶傅 立 叶 变换 中图分 类号 ： ＴＮ９ ２ ７ 文献 标 志码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１ ０ —２ ８ ２ １ ） ３０ ４ —４ ０ ８９ ６ （０ ２ ０ —０ ５０
０ 引 言
ＧＰ Ｓ系 统 是 授 时 与测 距 导 航 系统 ／ 球 定 位 全 系统 。除 了最初 的军事运 用 外 ， 在得 到广 泛 的 民 现
，（ ） Ｓ ｔ ＋ Ｊ（ ） ｔ 一 （） ｔ ＋ （ ） ￡ （） １
收 机捕 获信 号时 间延 长 ， 至 不能捕 获信 号 。特别 甚
是在 军事 运用 中 ， 收机必 须在 恶劣 的环 境 中可靠 接
运行 。因此 ， 了确保 导航 卫 星通信 在强 的 干扰环 为
境 中能够 正确 可靠 同步 ， 收机 在处 理接 收信 号之 接