信号相干电路抗干扰性能分析.doc

1、本科生毕业论文(设计)信号相干电路抗干扰性能分析院系名称姓名学号专业指导教师 年04月15日GPS抗干扰性能分析摘 要 全球定位系统(GPS)能在全球范围内提供精确的位置、速度和时间信息，在军事和民用领域发挥着极其重要的作用。尤其是在军事方面，先进的导航定位技术是未来高科技的“数字化战争的重要保证。然而随着GPS的广泛应用，它易受到干扰的弱点也随之暴露出来，因此研究先进的抗干扰技术以保证有效的利用GPS的导航定位功能，对现代化武器性能的提高、乃至整体战斗力的增强都将有非常重要的意义。 本文在分析GPS系统原理与GPS卫星信号特性的基础上，研究了GPS接收机抗干扰性能，建立系统误码率仿真的蒙特卡

2、罗模型，定性分析了常见干扰信号对GPS接收机输出误码率的影响。对GPS中典型的平稳窄带干扰和非平稳线性调频干扰的抑制分别进行了详细的分析和讨论，主要工作如下： (1)建立了基于频域的窄带干扰抑制模型，对频域抑制算法中的时域加窗和重叠、干扰门限选择以及干扰消除算法等各项关键技术进行了深入研究，并通过仿真分析了GPS频域窄带干扰抑制的性能。 (2)研究了线性调频干扰的特性，提出了基于Wigncr-Hough变换的参数估计和子空间投影技术相结合的干扰抑制方案并建立了模型，仿真分析了参数估计的误差对干扰抑制性能的影响，并对应用该方案进行干扰抑制的输出误码性能进行了仿真。 理论分析与仿真结果表明，本文提

3、出的两种干扰抑制方案能够分别对窄带干扰和线性调频干扰实现较好的干扰抑制效果。 关键词：全球定位系统；干扰抑制；频域；Wigncr-Hough变换；子空间投影技术Analysis of Anti-jamming Performance of GPS Abstract GPS can provide precise position，speed and time information in the global areaIt plays an extremely important role in both military and civil fieldsEspecially in the m

4、ilitary field，the advanced navigation and positioning technology is important guarantee todigital war based on the high-tech in the futureHowever,with the extensive application of GPS，its weakness that is vulnerable to interference also has been exposedSo the study of advanced anti-jamming technique

5、s to ensure efficient uof the GPS navigation and positioning functions will be a very important significance to improve the performance of modem weapons and enhance the overall battle effectiveness Based on the principles of GPS and characteristics of GPS satellite signals the thesis studies the ant

6、i-jamming performance of GPS receivers and builds the Monte Carlo model for the bit error rate simulation of system，and then the output BER performance of GPS receivers with jamming signals is analyzed qualitatively and simulated. The suppression of typical stationary narrow-band stationary narrow-b

7、and interference (NBT) and non-stationary linear frequency modulation (LFM) interference to GPS are analyzed and discussed in detail.Major work is as follows; (1)The model of narrow-band interference suppression based on frequency domain is built，and the key technologies including windowed and overl

8、ap algorithm in time domain，the interference threshold choice algorithm and interference cancellation algorithm are studied deeplyAnd the performance of GPS narrowband interference suppression method based on frequency domain is analyzed through simulation (2)The characteristics of U M interference

9、are studied，and an approach based on parameters estimation with Wigner-Ho ugh transform and subspace projection is proposed for the suppression of LFM interference and its model is builtThen through simulation，the influence on the performance of interference suppression when the estimation error is

10、occurring is analyzedThe output BER performance is simulated by using the proposed approach Both theoretical analysis and simulation result indicate that the approaches proposed in this thesis for the suppression of NBI and LFM interference can achieve better interference suppression effectKey words

11、：global positioning system(GPS)，interference suppression，frequency domain，Wigner-Hough transform，subspace projection technique目录1 引言12 GPS的干扰和抗干扰技术32.1 GPS的干扰技术32.1.1 GPS的脆弱性与潜在干扰32.1.2 GPS的认为干扰32.1.3干扰类型与典型干扰源4 2.2 GPS抗干扰技术5 2.2.1自适应时域滤波技术5 2.2.2时频域滤波技术5 2.2.3空域滤波技术5 2.3 GPS抗干扰技术的发展趋势6 2.3.1基于软件的抗干

12、扰接受技术6 2.3.2空时自适应抗干扰技术6 2.3.3联合域抗干扰技术63 GPS卫星信号特性及抗干扰性能分析73.1 GPS的原理及组成73.1.1 GPS的原理73.1.2 GPS的组成83.2 GPS卫星信号及特性9 3.2.1GPS卫星信号的机构9 3.2.2C/A码的产生10 3.2.3GPS接受信号功率123.3 GPS接收机抗干扰性能分析13 3.3.1跟踪门限与干扰门限13 3.3.2干扰信号功率计算15 3.3.3干扰信号与干扰距离的关系154 总结和展望17参考文献18致谢201 引言课题研究的背景和意义： 全球定位系统(Global Positioning Syste

13、m，简称GPS)是美国从本世纪70年代初开始规划研制，历时21年，耗资200余亿美元，于1994年全面建成的，具有海、陆、空全方位实时三维(时间、速度、方位)导航与定位能力的第二代卫星导航系统。它是目前最先进、应用最广泛的卫星导航定位系统。美国最初开发GPS系统的目的是希望获得一个能用于军事和科研的导航辅助工具，以满足其军事部门对海上、陆地和空中载体平台进行高精度的定位要求。 当今世界正面临一场新的军事革命，电子战、信息战及远程作战成为新军事的主要内容。GPS技术正同益应用到各个领域，尤其是自1990年海湾战争以来，GPS制导武器频频亮相，并取得一连串的成功，使其得到迅速发展。GPS作为一个功

14、能强大的三维位置、速度及姿态传感器，已成为太空战、远程作战、导航战、电子战、信息战的重要武器，并且敌我双方控制导航作战的斗争将发展成为导航战。谁拥有先进的导航卫星系统，谁就最大限度的掌握未来战争的主动权。具体来讲，GPS可完成各种需要的精确定位与时间信息的战术操作，如布雷、扫雷、目标截获、全天候空投、近空支援、协调轰炸、搜索与救援、无人驾驶机的控制与回收、火炮观察员的定位、炮兵快速布阵以及军用地图快速测绘等。GPS还可以用于靶场高动态武器的跟踪和精确弹道测量以及时间统一和保持。GPS技术在军事领域得到了全方位的应用，它从根本上解决了空中、陆地和海上各种运行平台的定位和导航问题。目前，大量GPS

15、用户设备已应用于舰艇、战车、飞机的导航；应用于战术导弹、战略导弹的试验、测控与制导；应用于各种卫星测控等军事领域。未来战争的形态将是高科技的“数字化战争，而先进的导航定位技术是“数字战争一的重要保证。因此GPS技术的发展和军事应用己经引起了各国的普遍关注。作为一种通用的定位系统，GPS具有其它导航设备无可比拟的优越性，人们对其重视程度也日益提高。军事领域的相关研究主要涉及两个方面：一方面研究己方作战时能否有效利用GPS，另一方面研究如何破坏或干扰对方对GPS的正常使用。美军的军事设备中所使用的GPS接收机是P码接收机，其抗干扰能力较强，而且采用了各种抗干扰措施。我军使用的GPS接收机是民用的CA码接收机，其抗干扰能力较弱。GPS接收系统最大的弱点在于它的易受干扰性，目前，我国的GPS在军用、民用领域的应用范围和数量日益扩大，在这方面的研究工作也应加速进行。不仅要研究GPS的干扰技术，使对方的先进设备不能发挥作用，而且也要重点研究先进的抗干扰设备，以适