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基于全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(gps)接收天線的抗干擾研究(參考版)

2025-06-30 19:13本頁面
  

【正文】 參考文獻[1] 熊志昂,李紅瑞,[M].北京:國防工業(yè)出版社,2005.[2] [D].南京:南京理工大學博士論文,2006, 46.[3] [D].武漢:武漢大學碩士學位論文,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,王學東,[J].現(xiàn)代電子技術,2004,(23):100102.[8] 岳亞洲,陸志東,[J].中國慣性導航技術學報,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,[J].測繪信息與工程,2007,(1):3638.[12] 董李梅,[J].電訊技術,2009,(1):7276.[13] 曾欣,鄭建生,[J].電訊技術,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,2008,(8):7678.[16] 武思軍,[J].應用科技,2005,(2):1416.[17] [J].全球定位系統(tǒng),2003,(6):125157.。目前,GPS技術正日益應用到各個領域,隨著GPS技術的廣泛應用,對GPS的抗干擾能力提出了越來越高的需求。本文僅完成了自適應算法的仿真研究,距離實際運用還有一定距離,下一步可開展DSP實驗研究。利用仿真結果證明了采用自適應調(diào)零天線的有效性。由上可知,自適應調(diào)零天線能有效的提高其GPS天線的抗干擾能力。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3在和處都產(chǎn)生了零陷從以上仿真結果可以看出:功率倒置陣不論對有用信號還是干擾信號均會產(chǎn)生抑制,其信號越強,抑制越深。,仰角為65176。仰角為50176。仰角為30176。仰角為35176。綜上所述,本文采用自適應調(diào)零天線技術選擇了基于線性約束最小方差(LCMV)準則的功率倒置算法來計算。而且GPS衛(wèi)星信號是直接擴頻信號,信號電平低,利用功率倒置陣可以大大抑制干擾。這等效于增加了信干比。天線陣列輸出功率可表示為 (43)其中 (44)構造拉格朗日函數(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 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遞推式為: (416) 功率倒置算法的優(yōu)點功率倒置算法構成的天線功率倒置陣對輸入信號,無論是干擾還是有用信號均盡可能地抑制,所以對在不同方向上的有用信號和干擾源,天線陣可以在各個有用信號和干擾源方向上產(chǎn)生零陷。物理上表現(xiàn)為波束圖在強干擾方向引入零陷,目干擾越強,零陷越深[16]。在圖41中,為每個陣元輸入信號,陣列輸入矢量為,為各路加權系數(shù),系數(shù)矢量為,陣列輸出為。其約束條件為,即是要求自適應陣在任何時候均需保證方向的天線增益為1,令,則條件變成,即這時要求第1支路加權系數(shù)為1。 算法的推導功率倒置是指自適應陣列在接收信號時,將接收信號的功率比顛倒過來,利用最小功率輸出準則,從而對強信號有較大的抑制作用,而對弱信號的抑制作用很小。功率倒置法的基本思想是保持第一支路陣元的輸出功率的加權系數(shù)恒定,其他陣元的加權系數(shù)可以調(diào)整,通過調(diào)整其他M1個加權系數(shù)使最后陣元的功率輸出最小。最小功率準則實質上就是線性約束最小方差(LCMV)準則,目標函數(shù)為: (41)約束條件為: (42)其意義是:在保證對有用信號S的增益為常數(shù)的條件下,使輸出總功率最小。在這種情況下,功率倒置自適應算法是比較合適的選擇。與LMS算法相比較,RLS算法的運算量顯著增加,但是RLS算法的收斂性比LMS算法好得多,該算法可以并行處理,在自適應處理中有廣泛的應用。在RLS算法中, (35) (36) 權矢量遞推關系式可表示為 (37)上式中[]相當于各信道加權求和后的誤差信號。 遞推最小二乘RLS算法RLS算法中最優(yōu)權矢量的推導是基于最小二乘準則,即使陣列輸出誤差平方最小。但一旦超過這一臨界點,陣列輸出信干比(SNR)也將會惡化。陣列響應協(xié)方差矩陣的最大似然估計(MLE)表示為 (32)式中,K為陣列采樣的快拍數(shù)。例如,強干擾信號和一些相對較弱的干擾信號同時存在時就會有這種情況。 采樣矩陣求逆(SMI)算法雖然LMS算法比較簡單,但陣列響應協(xié)方差矩陣卻對算法性能有著直接的影響。采用LMS算法逼近最優(yōu)權矢量,可以大大簡化計算的復雜度。上式表明,在LMS算法的權矢量向最優(yōu)權矢量的逼近過程中
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