基于全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(gps)接收天線的抗干擾研究-資料下載頁
2025-06-27 19:13本頁面
【正文】 零陷，并且干擾越強(qiáng)，零陷越深[15]。 算法的推導(dǎo)功率倒置是指自適應(yīng)陣列在接收信號(hào)時(shí)，將接收信號(hào)的功率比顛倒過來，利用最小功率輸出準(zhǔn)則，從而對(duì)強(qiáng)信號(hào)有較大的抑制作用，而對(duì)弱信號(hào)的抑制作用很小。功率倒置算法實(shí)質(zhì)是一種具有嚴(yán)格約束條件的自適應(yīng)算法。其約束條件為，即是要求自適應(yīng)陣在任何時(shí)候均需保證方向的天線增益為1，令，則條件變成，即這時(shí)要求第1支路加權(quán)系數(shù)為1。這種自適應(yīng)陣列如圖41所示。在圖41中，為每個(gè)陣元輸入信號(hào)，陣列輸入矢量為，為各路加權(quán)系數(shù)，系數(shù)矢量為，陣列輸出為。選擇的最佳值，使陣列輸出功率最小。物理上表現(xiàn)為波束圖在強(qiáng)干擾方向引入零陷，目干擾越強(qiáng)，零陷越深[16]。設(shè)圖41 功率倒置陣 式中，…，分別表示第1,2,3，…，m個(gè)陣元接收到的信號(hào)；表示向量或矩陣的轉(zhuǎn)置。天線陣列輸出功率可表示為 (43)其中 (44)構(gòu)造拉格朗日函數(shù)= + (45)取梯度 =+令 =0 (46) (47)將(12)代入(11)中，得 (48)由梯度最陡下降公式：得 (49)式中是收斂步長，是隨著每一級(jí)遞推而改變，且逐次迭代的都必須滿足條件 (410)且有 即 (411)將式(411)代入式(49)中有 (412)令 ,則簡寫為 (413)考慮到 同時(shí) 所以 (414)將(46)式代入梯度最陡下降公式： 得， (415)功率倒置算法的加權(quán)遞推式為: (416) 功率倒置算法的優(yōu)點(diǎn)功率倒置算法構(gòu)成的天線功率倒置陣對(duì)輸入信號(hào)，無論是干擾還是有用信號(hào)均盡可能地抑制，所以對(duì)在不同方向上的有用信號(hào)和干擾源，天線陣可以在各個(gè)有用信號(hào)和干擾源方向上產(chǎn)生零陷。若信號(hào)弱而干擾強(qiáng)，干擾將對(duì)應(yīng)深零陷，因而被大大抑制。這等效于增加了信干比。GPS接收機(jī)接收的信號(hào)就符合這種情況。而且GPS衛(wèi)星信號(hào)是直接擴(kuò)頻信號(hào)，信號(hào)電平低，利用功率倒置陣可以大大抑制干擾。尤其是壓制式或欺騙式干擾，因?yàn)檫@種干擾源離接收機(jī)的距離往往遠(yuǎn)小于衛(wèi)星離接收機(jī)距離，干擾信號(hào)相對(duì)衛(wèi)星信號(hào)強(qiáng)的多擾被抑制后，解擴(kuò)過程將信號(hào)增強(qiáng)，就能獲得較好的信干比，使信號(hào)質(zhì)量大大提高[17]。綜上所述，本文采用自適應(yīng)調(diào)零天線技術(shù)選擇了基于線性約束最小方差(LCMV)準(zhǔn)則的功率倒置算法來計(jì)算。 功率倒置算法實(shí)現(xiàn)流程如下圖所示為功率倒置算法的實(shí)現(xiàn)流程圖：圖42 功率倒置算法的實(shí)現(xiàn)流程圖 功率倒置算法的MMATLAB仿真假設(shè)有用信號(hào)空間到達(dá)角為25176。，仰角為35176。，功率為20dBW，干擾信號(hào)1空間到達(dá)角為30176。，仰角為30176。，功率為20dBW，干擾信號(hào)2空間到達(dá)角為200176。，仰角為50176。，干擾信號(hào)3空間到達(dá)角為350176。,仰角為65176。，功率為20dBW，天線陣方向圖如圖43所示。圖43（a） 的天線陣方向圖圖43（b） 的天線陣方向圖上圖表示干擾信號(hào)1在和處都產(chǎn)生了零陷圖43（c） 的天線陣方向圖圖43（d） 的天線陣方向圖上圖表示干擾信號(hào)2在和處都產(chǎn)生了零陷圖43（e） 的天線陣方向圖圖43（f） 的天線陣方向圖上圖表示干擾信號(hào)3在和處都產(chǎn)生了零陷從以上仿真結(jié)果可以看出:功率倒置陣不論對(duì)有用信號(hào)還是干擾信號(hào)均會(huì)產(chǎn)生抑制，其信號(hào)越強(qiáng)，抑制越深。利用功率倒置算法實(shí)現(xiàn)的自適應(yīng)調(diào)零天線能夠很好地在強(qiáng)干擾方向?qū)崿F(xiàn)零陷方向圖，干擾越強(qiáng)，零陷越深。由上可知，自適應(yīng)調(diào)零天線能有效的提高其GPS天線的抗干擾能力。五 總結(jié)與展望本文在介紹全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)概況的基礎(chǔ)上，對(duì)GPS信號(hào)的干擾方式抗干擾方法進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，并針對(duì)GPS信號(hào)的特點(diǎn)，提出多種自適應(yīng)抗干擾算法，并對(duì)算法進(jìn)行了比較，提出采用功率倒置算法進(jìn)行計(jì)算，推導(dǎo)了功率倒置算法，畫出功率倒置算法的實(shí)現(xiàn)流程圖，最后對(duì)功率倒置算法進(jìn)行了Matlab仿真。利用仿真結(jié)果證明了采用自適應(yīng)調(diào)零天線的有效性。上述表明，該采用自適應(yīng)調(diào)零天線的方案合理，仿真結(jié)果具有現(xiàn)實(shí)意義，論文的研究工作具有一定的創(chuàng)新性和實(shí)用價(jià)值。本文僅完成了自適應(yīng)算法的仿真研究，距離實(shí)際運(yùn)用還有一定距離，下一步可開展DSP實(shí)驗(yàn)研究。仿真中的GPS的干擾信號(hào)模擬重要針對(duì)寬帶的隨機(jī)噪聲，下一步還可以更深入地考慮噪聲的種類和形式，對(duì)自適應(yīng)天線陣的性能作更全面的分析。目前，GPS技術(shù)正日益應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，隨著GPS技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對(duì)GPS的抗干擾能力提出了越來越高的需求。GPS接收機(jī)的抗干擾已不能滿足市場的需求，提高GPS接收天線的抗干擾能力已成為提高GPS抗干擾能力不可避免的趨勢(shì)。參考文獻(xiàn)[1] 熊志昂,李紅瑞,[M].北京:國防工業(yè)出版社,2005.[2] [D].南京:南京理工大學(xué)博士論文,2006, 46.[3] [D].武漢:武漢大學(xué)碩士學(xué)位論文,2004,89.[4] 陳晶,[J].全球定位系統(tǒng),2005(1):2227.[5] 馮起，[J].全球定位系統(tǒng)，2004(1)：4043.[6] [M].北京:中國宇航出版社,2003,2737.[7] 侯者非,王學(xué)東,[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2004,(23):100102.[8] 岳亞洲,陸志東,[J].中國慣性導(dǎo)航技術(shù)學(xué)報(bào),2008,(4):458461.[9] 劉凱,[J].全球定位系統(tǒng),2005,(4):4244.[10] [J].全球定位系統(tǒng),2008,（3）:3236.[11] 陳志軍,許堅(jiān),[J].測(cè)繪信息與工程,2007,(1)：3638.[12] 董李梅,[J].電訊技術(shù),2009,(1):7276.[13] 曾欣,鄭建生,[J].電訊技術(shù)，2003,(5)：3436.[14] Yoshitaka analysis of adaptive antenna arrays based on SMI algorithm[J].IEEE Transactions on munications , July2003,12(1):2335.[15] [J].通信技術(shù),2008,(8):7678.[16] 武思軍,[J].應(yīng)用科技,2005,(2):1416.[17] [J].全球定位系統(tǒng),2003,(6):1251
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