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导航接收机捕获技术及抗干扰性能的研究

作　者: 邹平
导　师: 吕明
学　校: 电子科技大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 卫星导航系统信号捕获信号跟踪抗干扰接收机干扰抑制
分类号: TN965.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

当今许多国家都在研究或提升本国的全球卫星导航系统,于此同时卫星导航的军事化步伐也在紧锣密鼓地进行着。由于卫星导航系统的军事应用带来的巨大威胁,各国都在加紧研究用于战争的导航对抗技术。面对信息化战争中日益复杂的电子环境,卫星导航系统的安全问题日益突出,这使提高导航接收机的抗干扰能力成为迫切需要。本文总结了全球卫星导航系统的发展历程和已有的导航接收机干扰抑制技术和研究热点,研究了导航接收机的捕获和跟踪方法,用Matlab搭建了导航接收机的捕获和跟踪过程的仿真实验平台,并在此实验平台上研究和比较了导航接收机的两套抗干扰方案的干扰抑制性能及其对信号捕获性能的改善,完成了一系列的抗干扰仿真实验和性能分析。本文的核心工作和创新点主要体现在以下几个方面:1.建立了强干扰环境下基于天线阵的抗干扰导航接收机接收信号的数学模型和基于Matlab的仿真模型。2.研究了用于导航信号捕获的三种搜索方法,并结合实际项目对每一算法进行成本分析和仿真实验。3.研究了捕获门限的计算方法,分析比较了不同算法的捕获概率和虚警概率,通过计算机仿真实验确定了不同信噪比下的捕获门限值。4.研究了捕获过程中用于减少剩余码相位偏移效应的算法和精频搜索算法,通过计算机仿真实验,验证了算法的有效性。5.研究了接收机的跟踪环路。重点研究了载波跟踪环路,对环路参数的设定进行了讨论和仿真实验,通过计算机仿真实验比较了不同鉴相算法的性能。6.用Matlab搭建了导航接收机捕获与跟踪联合处理的实验模型,通过仿真实验比较并分析了不同干扰环境下的系统捕获性能。7.用Matlab搭建了抗干扰导航接收机仿真验证平台,并在这一实验平台上研究了两种抗干扰方案,通过大量的仿真实验比较了两方案的抗干扰能力及其对信号捕获能力的改善,并对实验结果进行了分析和讨论。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-11
第一章引言  11-19
  1.1 课题研究背景及目的  11-12
  1.2 研究现状及发展概述  12-17
    1.2.1 全球卫星导航系统发展概述  12-14
    1.2.2 干扰及其对导航接收机的影响  14-16
    1.2.3 干扰抑制技术研究现状及研究热点  16-17
  1.3 本文的内容安排  17-19
第二章导航接收机概述  19-28
  2.1 全球导航卫星系统简介  19-20
  2.2 导航接收机的基本结构  20-22
    2.2.1 整体结构  20-21
    2.2.2 各功能模块结构  21-22
  2.3 数字信号处理部分信号的数学模型  22-25
    2.3.1 接收信号的数学模型  22-23
    2.3.2 本地信号的数学模型  23-24
    2.3.3 捕获信号的数学模型  24
    2.3.4 跟踪信号的数学模型  24-25
  2.4 干扰环境中阵列天线接收信号的数学模型  25-27
  2.5 本章小结  27-28
第三章捕获算法及捕获门限的研究  28-57
  3.1 导航信号捕获简介  28-30
    3.1.1 多普勒效应对接收信号的影响  28-29
    3.1.2 捕获电文长度和频率步长  29-30
  3.2 导航信号捕获算法的研究  30-38
    3.2.1 串行搜索算法  30-32
    3.2.2 并行频率空间搜索算法  32-34
    3.2.3 并行码相位空间搜索算法  34-37
    3.2.4 搜索算法比较  37-38
  3.3 导航信号捕获门限的研究  38-48
    3.3.1 固定门限算法  39-41
    3.3.2 自适应门限算法  41-46
    3.3.3 检测概率与虚警概率  46-48
  3.4 减少剩余码相位偏移效应  48-52
    3.4.1 一种减少剩余码相位偏移效应的算法  49-51
    3.4.2 仿真实验  51-52
  3.5 精频搜索  52-56
    3.5.1 精频搜索简介  52-53
    3.5.2 一种有效的精频搜索算法  53-54
    3.5.3 仿真实验  54-56
  3.6 本章小结  56-57
第四章导航接收机跟踪环路的研究  57-75
  4.1 导航信号跟踪简介  57
  4.2 锁相环原理  57-61
    4.2.1 锁相环的结构及工作原理  57-58
    4.2.2 二阶PLL 的数学模型  58-60
    4.2.3 锁相环的稳定性参数  60-61
  4.3 载波跟踪环路  61-70
    4.3.1 载波跟踪环路的基本结构  61-62
    4.3.2 确定环路参数的仿真实验  62-65
    4.3.3 鉴相算法及性能仿真  65-70
  4.4 码跟踪环路  70-73
    4.4.1 码跟踪环的基本结构  70-72
    4.4.2 鉴相算法  72-73
  4.5 完整的跟踪环路  73-74
  4.6 本章小结  74-75
第五章导航接收机抗干扰及信号捕获仿真  75-92
  5.1 抗干扰导航接收机的系统结构  75-78
    5.1.1 系统结构框图  75
    5.1.2 各部分介绍  75-76
    5.1.3 接收机抗干扰方案介绍  76-77
    5.1.4 抗干扰性能的评价  77-78
  5.2 无抗干扰单元的信号捕获仿真  78-81
    5.2.1 高斯白噪声环境下的捕获概率  78-79
    5.2.2 不同干扰环境下的捕获概率与虚警概率  79-81
  5.3 空域抗干扰及信号捕获仿真  81-86
    5.3.1 干扰与信号的空间来向夹角固定的情况  81-83
    5.3.2 干扰与信号的空间来向夹角变换的情况  83-84
    5.3.3 干扰带宽对干扰抑制能力的影响  84-85
    5.3.4 阵元个数对信号捕获和干扰抑制能力的影响  85-86
  5.4 变换域抗干扰及信号捕获仿真  86-87
  5.5 接收机整体抗干扰及信号捕获仿真  87-90
    5.5.1 方案一整体抗干扰及信号捕获仿真  87-89
    5.5.2 方案二整体抗干扰及信号捕获仿真  89-90
    5.5.3 两方案的整体抗干扰性能比较  90
  5.6 本章小结  90-92
第六章全文总结与展望  92-94
  6.1 全文总结  92
  6.2 工作展望  92-94
致谢  94-95
参考文献  95-99
攻读硕士学位期间的研究成果  99-100

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