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FPGA北斗导航快速抗干扰算法设计与实现(3)

时间:2019-12-12 20:44来源:毕业论文
欺骗式干扰的干扰信号,其工作频率、编码方式与真实信号相似。为了获得这种相似的干扰信号,一般有转发原信号和直接根据参数生成两种方式。由于获

欺骗式干扰的干扰信号,其工作频率、编码方式与真实信号相似。为了获得这种相似的干扰信号,一般有转发原信号和直接根据参数生成两种方式。由于获取卫星通信信号的频率、编码方式有一定难度,欺骗干扰的产生以转发真实信号为主。

伊朗战争时,伊军将六台大功率GPS干扰机投入使用,成功干扰了美军一百多枚GPS制导武器,使其无法准确定位命中目标。这一战例取得重大成效,并引起了全世界各国国防部门的高度重视。

1.3 北斗导航抗干扰技术研究的现状

1.4 本文的主要结构

本文主要研究了卫星导航接收端的空域倒置抗干扰算法。首先用matlab仿真阵列天线模型,计算每个阵元功率,赋予其权值并求和,验证算法可行性,并用FPGA实现AD采样、DDC数字混频、LMS算法等步骤。而后提出了基于Microsoft Visual Studio C++实现LMS算法。在三种方法得到相同权值的情况下,比较它们的精确度和权值更新时间。

 2 空域功率倒置自适应抗干扰算法的理论推导

自适应算法中应用最为广泛的是LMS算法和HA算法,其中LMS算法需要参考信号,HA算法需要知道有用信号的方向。卫星导航中,卫星与接收端的相对位置不断变化,干扰信号更可多种多样,方向难以测量,因此LMS算法更具优势。[2]

2.1 空域功率倒置自适应抗干扰算法的原理

功率倒置算法,把自适应天线阵列中每个阵元接收到的信号功率进行倒置,它产生的权值使阵列输出的均方差最小。当所需信号与干扰信号的方向存在夹角时,利用天线各阵元的位置和相位关系,自适应算法产生各个阵元的权值,对各阵元得到的功率进行加权求和,计算出干扰信号的来向,并在该方向上制造深陷的零点,同时抑制该方向的有用信号和干扰信号。且有用信号与干扰信号的功率越大,零点越深,可以抑制强干扰。某方向的干扰信号被抑制,虽然有用信号也被抑制,但剩余信号的信噪比大大提高。该算法阵元越多,可过滤掉的干扰信号方向越多,当有N个阵元时,最多可产生N-1个深陷零点。

功率倒置技术较多应用于以下两种情况:一是接收的期望信号值接于常数,二是阵列的输出要求信干噪比小于0dB。[3]该算法下有用信号功率永远大于干扰信号功率。

2.2 空域功率倒置自适应抗干扰算法推导

建立一个2X2的阵列天线模型,阵列间距为λ/2。信号入射角为θi。入射信号与干扰信号的数量和需小于阵元数。这里假设有一道入射信号,两道干扰信号。

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