自适应调零天线

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自适应调零天线技术在组合导航抗干扰中的应用

自适应调零天线技术在组合导航抗干扰中的应用
用 的一 项 关 键 技 术 。G S I S( 球 定 位 系 统 + P /N 全 惯 性 导航 系统 ) 合制 导技术 的抗 干扰 能力 值得 深 组
入分析 和提高 。下 面 的分 析 主要 针 对 这 一 技 术 进
行。

+v - ) /- 。 - H ̄
3 电磁衰减 : ) 当波 长 为 的微波 信号 在 自由空
维普资讯
自适 应 调零 天 线技 术 在组合导航抗干扰中的应 用
党 明 杰
( 安导航技术研究所 , 西 西安 707) 西 陕 1 0 2

要: 目前 GP /NS制导控 制技 术 已成 为精 确 制 导武 器 的核 心技 术 。根 据 GP SI S导 航
的水 平面 , 有 图 中距 离单 位为 k 所 m。
2 大气折射 : ) 由于大 气对微 波信 号有一定 的折 射作 用 , 对 以 上 公 式 进 行 修 正 R。 4 1 4× 中/ 程 是 远 精确 制导 武器 , 其是第 四代 精确 制导 炸弹 普遍 采 尤
5 干扰 机 特 性 : 扰 机 的 天 线 均 认 为 是 全 向 ) 干
15 B , 5 d W 如此微 弱 的信 号 , 易 受 到外 来 干 扰 , 极
尤其 是 来 自射 频 的 干 扰 。对 于 民 用 C A 码 接 收 / 机 , 扩 频码 长 较 短 , 干扰 能 力 有 限 , 为 2 d 其 抗 仅 5B
前 , GP 对 S接 收机 实 施 干 扰 是导 航 战 的 主 要手 段 J 日 舌 J I 之 一 。压 制 式 干 扰 是 G S接 收 机 面 临 的最 大 威 P 胁 , 一 的干扰机 就 可能对 接 收机构成 影响 。下 单 面针对 压 制式干 扰机 对 G S制 导 的影响 进行 了分 P

北斗卫星导航抗干扰接收系统技术的分析

北斗卫星导航抗干扰接收系统技术的分析

北斗卫星导航抗干扰接收系统技术的分析摘要:卫星导航系统具有连续性和实时性的特点,它能够实现精确定位,因而在军事及其他领域具有广泛的应用。

但是,随着科技的不断发展与进步,卫星导航系统所处的工作环境也越来越复杂化,卫星信号很容易受到各种因素的干扰。

北斗卫星导航系统的抗干扰接收技术,是我国卫星导航的最为关键的抗干扰接收系统技术之一。

开展关于卫星导航抗干扰接收系统技术的分析,实现北斗卫星导航系统的抗干扰接收技术科学性和全面性的有效提升,可以为卫星导航抗干扰接收工作在新时期的改革和发展奠定稳定的基础和提供强大的推动力。

关键词:卫星导航;抗干扰接收系统;北斗卫星导航系统;技术分析现代化信息技术在当今社会获得了长足的发展,期间,北斗卫星导航技术得到应用与发展,是一种崭新的无线导航方式之一。

北斗卫星导航系统有着很大优势,例如实时连续性、精准定位等。

在科技不断更新换代、不断发展的今天,我国北斗卫星导航所处的工作环境面临着更多更复杂的问题。

北斗卫星导航系统在工作时可能会受到外界因素的干扰,如何去克服这些干扰,提高卫星导航抗干扰能力是当前的任务之一。

1 常用卫星导航抗干扰技术分析所谓抗干扰技术就是利用一定的方法对卫星信息接收和传递方式及功率进行处理,使卫星接收自己所需的信号。

常见的卫星导航抗干扰技术主要有以下几种: 1. 利用虚拟卫星法。

虚拟卫星法就是在地面上设定一个发射装置或小卫星来模拟卫星发射信号,或者通过无人驾驶飞行器,阻止干扰方分清真正的导航卫星,增加干扰的难度及成本。

这种方法一般适用于军事领域,特别是在战争的时候。

2. 利用天线抗干扰法。

天线抗干扰法是卫星通信中最常用的方法,具体分为智能天线技术、自适应调零天线以及多波速天线等。

智能天线是一种新型天线,他安装在卫星信号接收处。

能够产生很多波速,依照制定的工作区,使系统达到完美的工作状态。

自适应调零天线是对天线的阵元进行加权处理,使干扰源方向调零,从而减少或者降低干扰的程度。

自适应调零天线

自适应调零天线

自适应调零天线自适应调零天线抗干扰原理是在干扰方向上产生波束零陷,而其它方向上基本为全向半球覆盖,其实质是利用信号与干扰方向角的不同而实现的空域滤波。

卫星导航接收机采用自适应调零天线后,仍要求其波束方向图基本为全向半球覆盖,并在空间存在干扰时,自动在干扰源方向产生波束零陷,有效抗压制式干扰,其在抗干扰的同时,对卫星信号的接收影响不大,从而大幅度提高卫星导航接收机的信干比。

实际仿真效果见0、2。

图 1自适应调零天线3D抗干扰效果图(a)四阵元抗单干扰2D方向图 (b)四阵元抗双干扰2D方向图 图2 自适应调零天线3D抗干扰效果图¾自适应调零天线主要技术指标9频率:GPS卫星导航信号频率L1;9天线形式: 4元阵列天线;9干扰形式:窄带、宽带调频连续波;9抗干扰能力:信干比改善度≥35dB(可见表1);9同时抗3个干扰(理论值,实际上少于2为佳);9实时干扰抑制:≤100u s;9质量、体积:满足弹载安装要求。

表1卫星定位组件原理样机抗单干扰测试结果干扰样式 四单元自适应调零天线抗干扰容限(dB)接收机抗干扰容限(dB)总抗干扰容限(dB)三角波扫频500k >34dB ******正弦波扫频500k >32dB ******噪声扫频500k >40dB ****** BPSK CA码 >37dB ******¾调零天线组成框图从阵列天线接收到的卫星信号和干扰信号,经过射频通道的滤波、混频、放大处理后,采用高速A/D转换器进行数字采样,通过数字信号处理模块实现功率反演算法,完成对方向图的控制,加权调整后的和信号通过D/A转换,进入卫星信号恢复模块。

图3 调零天线组成框图注:外型结构及技术指标可根据用户需要定制产生。

上海锐超电子有限公司2008-7-31。

卫星导航自适应调零天线抗干扰算法研究

卫星导航自适应调零天线抗干扰算法研究

白适 应 调 零 天 线 技 术 是 一 种 有 效 的抗 干 扰 手
乘 ( R L S ) 算 法 、采 样 矩 阵 求 逆 ( S MI )算 法 、 Ho we l l s . A p p l e b a u m ( H A)算 法 、 功率 倒置 ( P I ) 自适应 算 法等 ] 。其 中 ,L MS算法 实 现简单 ,但 需 要 有参 考信 号 ,而 且在 输入 信 号 自相 关矩 阵特 征值 分散 的情 况下 收敛 很慢 ;R L S算法 的收敛 性 能优于 L MS算法 , 但 运算 量 比较大 ;S MI 算法 是利 用取样
式中, 为 信 号输 出功 率 , 为支 路加 权系 数 向
量, 里, = l 【 W 1 W 2 w 3… … J, I , m/ 为阵元数, 、 J l 兀, 烈, x x
为 阵列输入 信 号 的协 方差矩 阵 , c为 期望 信 号方 向
向量,c = l l… 1 0 … 0 l ,A 为期望信号波
Ke y wo r d s : G NS S ; N u l l i n g A n t e n n a ; P o w e r I n v e r s i o n( P I ) ; Ad a p t i v e
得 天线 性 能 函数达 到最 佳 ,不 同的性 能 函数 或条件
0 引 言
路在 , z 时 刻采样 的信号 x o ( n ) , X l ( 7 1 ), X 2 ( 1 7 ) , x 3 ( n ) ,
其 中第 1个 阵元为 参考 阵元 ,其采 样 信号 X O ( ) 经 过 固定加 权 W n 后 作 为 参考 信 号 送 给 自适 应 控 制 单 元 ,其他 阵 元 的采 样信 号 则通 过 I O 分 离送 给加 权

自适应调零天线抗干扰性能影响因素研究

自适应调零天线抗干扰性能影响因素研究
[1]
扰技术 。自适应调零天线是一种广义的智能天
Matlab 环境下以 PI 算法为基础设置合理仿真参数,
通过改变干扰源个数、干扰入射角度以及干扰功率
线,它能够根据实际的信号和干扰环境,灵活地改
的大小,能够直观观察自适应调零天线阵列方向图
变各个天线阵元的加权系数,自动地调节天线方向
的变化,判断干扰个数、干扰角度及干扰功率对自
西安
710077)
自适应调零天线能有效提高卫星导航接收机在复杂电磁环境中工作的可靠性,因而被广泛应用于现代武器装
备中。基于功率倒置算法仿真研究了干扰数目、干扰角度、干扰功率等因素对自适应调零天线抗干扰性能的影响程度,为建
立更加完善的暗室和外场测试方案提供了理论依据,同时也为对抗自适应调零天线提供了一种思路。
较为广泛[3]。该算法的本质是一种空域滤波抗干
低,信号到达地面时最小信号功率仅为-160dBW,
扰技术,它不需要预先知道有用信号的特性和干扰
信号完全淹没于噪声之下,信噪比极低;同时,由于
入射方向等先验信息,对强干扰环境下微弱目标信
卫星导航信号的工作频率是公开的,所以卫星导航
号的接收非常有效。以自适应调零天线为主的空
形成准确的零陷,若在此基础上,将来向为 [60°
均匀圆阵输出俯视方向图如图 8 所示。
均匀圆阵阵列只能在强干扰方向上形成较深零陷,
某方向上出现强干扰时,PI 算法会把与强干扰方向
强弱信号功率差距越大,自适应调零天线越能在强
干扰方向形成较深零陷,而在若干扰信号方向上无
法形成零陷,弱干扰是相对于强干扰而言的。
tion and power of interference source based on PI algorithm. It provides a theoretical basis for darkroom and outdoor test scheme and

自适应调零天线卫星定位抗干扰算法仿真研究

自适应调零天线卫星定位抗干扰算法仿真研究

自适应调零天线卫星定位抗干扰算法仿真研究初明阳【摘要】自适应阵列天线是国内外GPS抗干扰研究的主要方向,自适应调零抗干扰算法是成功应用的抗干扰技术之一。

介绍了自适应调零抗干扰的原理,建立了天线阵列的数学模型,基于LMS算法介绍了4个天线单元的自适应调零算法的原理和实现过程,并对算法进行了仿真。

结果显示该算法对单干扰、双干扰及三干扰均有较强的抗干扰能力。

%Adaptive antenna array is the main research direction of GPS anti j-amming home and a -board, and adaptive nulling anti -jamming algorithm is one of the anti-jamming technologies which uses in practice successfully .This paper introduces the adaptive nulling anti-jamming theory and builds the math-ematical model of the antenna array .And based on LMS , the adaptive nulling algorithm for four antenna elements and its implementation are discussed as well .The algorithm is simulated and its results show that it features relatively strong anti-jamming capability to the mono-tone , dual-tone and triple-tone interfer-ence.【期刊名称】《航空兵器》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】4页(P44-47)【关键词】卫星定位;抗干扰;自适应调零;LMS算法【作者】初明阳【作者单位】西北工业大学,西安 710072【正文语种】中文【中图分类】TP228.4抗干扰能力一直是制约GPS等卫星导航系统作用发挥的瓶颈,随着卫星定位技术在军事和民用领域的应用越来越广,对卫星定位抗干扰技术的研究也越来越多。

通道不一致性对自适应调零天线的影响分析

通道不一致性对自适应调零天线的影响分析

互耦 、 信道幅相差异 、 D A C采样误差等因素, 会造成
天线水平面不圆度fighorizontaldirection有源信道信道是自适应调零天线中最关键的硬件部分由放大滤波功分混频矢量调制合成等器件组可以通过器件排布腔体隔离电源滤波等方式提高各路之间隔离度并减小各路之间的幅相差各通道间很容易做到幅度差n之间的幅相差如图1幅度差异可以控制但相位差异无法解决应选取合适的器件并缩短信号路径仿真分析及解决措施我们以图元自适应调零天线为例通过仿真来分析幅相误差对天线算法及抗干扰调零效果的影响同时提出了改进的设计方法
c a n l c n it ti a ay e h n es i o ss n n ls d,i c d n t it d c n eg n y o e L lo tm .S me fco st a n e s n l i g s b l y a o v r e c ft MS ag r h u a i n h i o a t r h t
通 道 不 一 致 性 对 自适 应 调 零 天 线 的 影 响 分 析
何 凌 云
( 中国西南 电子技术研究所 , 都 60 3 ) 成 10 6

要 : 了提 高 自适 应调 零 天线 的抗干扰 性 能 , 为 分析 了通 道 不一致 性对 自适应 抗干扰 L ( 小均 MS 最
方) 算法稳 定性 、 收敛 时间等 方面 的影响 。 同时仿 真和分析 了 系统 中造成 通道 不一致 性 的 因素 , 真 仿
Abt c:oi ac eat—j i e om n eo t d p v u i nensss m, h f ec f s atT hnet ni a n pr r ac f eaatenln at a t r n h mm g f h i lg n y e tei un eo tn e ae smu ae d t e rs t h w a e i aa c mp i d s a d n a r s l n c a n l n o sse c r i ltd a u s s o t t t mb ln e o a l u e n h e l h h f t n p a e a re ef n t n o e s se .F n l h s s c n wos n t u ci ft y tm h o h ial y.sme e e t eme s r sa d d sg rn ilsa ep vd— o f c i a u e e in p icp e T r i v n e

GPS自适应调零天线信号处理系统硬件设计

GPS自适应调零天线信号处理系统硬件设计
针 对 G S抗干扰 问题 ,常 用手段是在信号处理 系统 中采用 自适应调零算法来 实现抗干扰。结合该算 法文 P 中给 出了一种信 号处理 系统的硬件 实现 方案。首先概 述 G S自适应调零天线 的系统结构 ,然后给 出信号处理 系统 的硬 P 件设计 思路 及其功能模块的 实现 ,最后 通过 实测 数据验证硬件模 块可以满足 自适 应调 零算法的要 求。
a 叶弑 21 第2卷 0 0 年 4 第1期 1
E e t n c S i & T c . c . 5.2 lcr i c. o e h /O t 1 01 1
GP 自适 应 调 零 天 线 信 号处 理 系统 硬 件 设 计 S

摘 要
震 ,夏 伟 杰
( 南京航空航天大学 电子信息工程学院 ,江苏 南京 2 0 1 ) 10 6
关 键 词 自适应 调 零 天 线 ;硬 件 设 计 ;信 号 处理 系统 ;F G PA
中图分 类号
T 9 17 N 1.
文献标识码
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱA
文章编号
10 7 2 (0 1 1 — 1 0 0 7— 8 0 2 1 ) 1 0 6— 3
H a dwa e De i n a d I p e e t to o h i n lPr c s i y t m r r sg n m l m n a i n ft e S g a o e sng S s e i he GPS Ad ptv nt a i e Nul n t nn l g An e a i
C E G Z e ,X A We i H N h n I ie j
( olg fE et nca dIfr t n E gn eig a j gUnvri C l eo lcr i n nomai nie r ,N ni ies y e o o n n t

自适应调零天线技术在组合导航抗干扰中的应用

自适应调零天线技术在组合导航抗干扰中的应用

自适应调零天线技术在组合导航抗干扰中的应用3党明杰(西安导航技术研究所,陕西西安710072) 摘 要:目前GPS/INS制导控制技术已成为精确制导武器的核心技术。

根据GPS导航的特点及GPS/INS制导机理,对压制式干扰对GPS接收机的影响进行了分析,并分析了采用自适应调零天线技术来提高GPS/INS组合式导航抗干扰能力的有效性。

关键词:GPS/INS;GPS干扰;自适应调零天线中图分类号:P225 文献标志码:A 文章编号:100829268(2008)03200322051 前言精确制导武器在现代高科技局部战争中的作用越来越突出,其制导控制技术已经引起广泛关注。

自20世纪90年代以来,美军在海湾战争、科索沃战争、阿富汗战争和伊拉克战争四次主要局部战争中,依靠大量使用精确制导武器,取得了良好的作战效果。

在这四次战争中美军所使用的精确制导武器数量所占比例分别为:1991年海湾战争7.6%;1999年科索沃战争35%;2001年阿富汗战争60%;2003年伊拉克战争68.3%[1]。

由此可以看出,精确制导武器的使用是现代战争的发展趋势。

全球定位系统/惯性导航系统(GPS/INS)是目前最先进的全天候、自主式制导技术,有广泛的应用前景,是国外正在大力发展的第四代中/远程精确制导武器,尤其是第四代精确制导炸弹普遍采用的一项关键技术。

GPS/INS(全球定位系统+惯性导航系统)组合制导技术的抗干扰能力值得深入分析和提高。

下面的分析主要针对这一技术进行。

2 现有GPS在导航战中面临的问题由于GPS信号到达地面的信号电平约为-155dBW,如此微弱的信号,极易受到外来干扰,尤其是来自射频的干扰。

对于民用C/A码接收机,其扩频码长较短,抗干扰能力有限,仅为25dB 左右,因此,它更容易受到同频段压制式干扰。

目前,对GPS接收机实施干扰是导航战的主要手段之一。

压制式干扰是GPS接收机面临的最大威胁,单一的干扰机就可能对接收机构成影响[2]。

卫星导航自适应调零天线抗干扰技术

卫星导航自适应调零天线抗干扰技术

2020,35(6)电子信息对抗技术Electronic Information Warfare Technology 中图分类号:TN973.3 文献标志码:A 文章编号:1674-2230(2020)06-0059-05收稿日期:2020-01-16;修回日期:2020-03-11作者简介:李成城(1996 ),男,硕士研究生㊂卫星导航自适应调零天线抗干扰技术李成城,李鹏程(电子信息控制重点实验室,成都610036)摘要:自适应调零抗干扰技术可以很大程度改善导航抗干扰性能,也是目前导航抗干扰技术中不可或缺的,其研究意义重大㊂首先介绍功率倒置算法,并推导验证功率倒置算法基于参考信号最小均方误差模型和线性约束最小功率模型的统一性;最后提出一种同心圆形阵列,并仿真对比Y 形阵,发现功率倒置算法下同心圆形阵列模型具有更优秀的抗干扰性能㊂关键词:自适应调零天线;功率倒置;最小均方误差;线性约束最小功率;同心圆形阵列DOI :10.3969/j.issn.1674-2230.2020.06.017Anti -Jamming Technology of Adaptive Nulling Antenna of Satellite NavigationLI Chengcheng,LI Pengcheng(Science and Technology on Electronic Information Control Laboratory,Chengdu 610036,China)Abstract :The adaptive nulling anti-jamming technology can greatly improve the navigation anti -jamming performance.It is also indispensable in the current navigation anti-jamming technolo⁃gy.Firstly,the power inversion algorithm is introduced,and the unity of the power inversion al⁃gorithm based on the minimum mean square error model of the reference signal and the linearly constrained minimum power model is derived.Finally,a concentric circular array is proposed,and the Y-shaped array is compared with the simulation.It is found that the concentric circular array model under the power inversion algorithm has better anti-interference performance.Key words :adaptive nulling antenna;power inversion;minimum mean square error;linear con⁃strained minimum power;concentric circular array1 引言我们知道导航信号是由远在两万多公里之外的卫星发射的,这么远的距离让信号的强度衰减得很多,再加上卫星在太空运行本身不可能发射很高强度的信号,所以等信号到达接收机时,已经十分微弱了㊂实际上信号到达地表时,功率仅为-155~160dBW㊂再加上导航信号深深地淹没在地表复杂的电磁环境中,信噪比极低㊂这样一来导航接收机便极易受到干扰信号的影响[1-2]㊂针对这种情况,各式各样的抗干扰技术也随之出现,其中就包括自适应调零抗干扰技术㊂在自适应调零天线的研究中,自适应算法意义重大,而功率倒置(Power Inversion,PI)算法就是其中应用最广泛的㊂功率倒置算法是一种不需要先验信息的算法,其对强干扰信号具有优秀的干扰性能,可以使得接收机抗干扰能力提高40~50dB [3-4]㊂本文介绍了功率倒置算法,并验证了两种模型的统一性,通过仿真,对比分析了同心圆形天线与常规均匀圆形天线这两种阵型天线的抗干扰性95李成城,李鹏程卫星导航自适应调零天线抗干扰技术投稿邮箱:dzxxdkjs@能差异,最终选取性能更加优异的同心圆形天线阵进行后续仿真,为今后的工程实现奠定了基础㊂2 功率倒置算法 功率倒置算法应用广泛,一般的分析模型有两种:基于参考信号的最小均方误差模型㊁线性约束最小功率模型[5]㊂采用M 个天线阵元构成图1所示的功率倒置阵列的简化模型㊂图1 功率倒置阵列天线模型其中:X =[x 1,x 2, ,x M ]T分别表示M 个阵列的接受信号矢量㊂加权矢量W 表示为:W =[w 1,w 1, ,w M ]T(1)其中:w i 表示第i 个阵元的加权值,那么天线输出Y 则表示为:Y =W H X(2)2.1 线性约束最小功率模型根据LCMV 准则,W Hs =1,其中s 为约束矢量,一般取s =[1,0, ,0]T 可得w 1=1㊂这样实际上等于限制第一路加权值w 1=1,调整剩下的M -1路加权值[w 2,w 3, ,w M ]使得输出功率最小从而得到最佳权值㊂公式描述为:min WE {|Y 2|}(3)s.t.W H s =1,s =[1,0, ,0]T(4)由式(3)㊁(4)可构成拉格朗日函数[6]:L (w )=W H R xx W +λ(W H s -1)(5)其中:λ为拉格朗日乘子,R xx =E {XX H }为输入信号的自相关矩阵,令其梯度为零,即:▽W L (W )=0(6)可得:W opt =αR -1xx s(7)α=(s T R -1xx s )-1(8)其中:W opt 表示最优权值,α为一常数㊂ 2.2 基于参考信号的最小均方误差模型选取第一路阵元的输入作为参考信号,即d =x 1,用剩下的M -1路的输出去估计参考信号㊂M -1路输出Y M -1可以表示为:Y M -1=W H M -1X M -1(9)其中:W M -1=[w 2,w 3, ,w M ]T (10)X M -1=[x 2,x 3, ,x M ]T(11)输出均方误差ξ表示为:ξ=E [|e 2|]=E ⌊|(x 1-W H M -1X M -1)2|」=E {x 21}-2W H M -1R a +W HM -1R b W M -1(12)其中:R b =E [W M -1W H M -1]表示除阵元1以外的剩下M -1阵元上信号的自相关,R a =E [X M -1x *1]表示第一个阵元与剩下M -1个阵元上信号的互相关㊂ξ对W M -1求梯度并令其为零:▽W M -1ξ=-2R a +2R b W M -1=0(13)可以推出:W =R -1b R a(14)所以阵列最终的权值表示为:W opt =1R -1b R éëêêùûúúa (15)2.3 两种模型的统一性R xx 和R b 关系可表示如下:R xx =R 11R H a R aR éëêêùûúúb (16)其中:R 11=E [x 1x H1]表示固定支路的输入功率,R xx逆矩阵可以则可表示如下:R -1xx=Z 11G H (M -1)×1G (M -1)×1Q (M -1)×(M -1éëêêùûúú)(17)其中:Q (M -1)×(M -1)是(M -1)×(M -1)维矩阵,G (M -1)×1是(M -1)×1维列向量,Z 11为一常数㊂我们知道R xx ㊃R -1xx =I ,所以可以推出:G (M -1)×1=-Z 11R -1b R a(18)由约束向量s 定义可知,s T R -1xx s 得到的就是R -1xx 矩阵第一行第一列上的元素,所以Z 11=s T R -1xx s ㊂那么可以得到:W opt2=R -1xx s s T R -1xx s =1Z 11Z 11G (M -1)éëêêùûúú×1=1-R -1b R éëêêùûúúa =W opt (19)其中:W opt2表示基于参考信号的最小均方误差模6电子信息对抗技术·第35卷2020年11月第6期李成城,李鹏程卫星导航自适应调零天线抗干扰技术型下的最佳权值,由此可见两种PI 模型其实是等价的,只是使用范围有些区别,一般来说基于参考信号的最小均方误差模型比较适合工程应用,而另一个则一般用于理论分析㊂3 功率倒置算法仿真3.1 不同布阵形式的性能分析我们知道对于自适应天线来说,布阵形式对抗干扰的性能也有着不小的影响,而天线的布阵方式多种多样,好的布阵形式可以保证天线抗干扰性能的提高[7-8]㊂所以,根据抗干扰环境选择合适的布阵形式是非常重要的㊂本章对两种布阵形式的天线阵进行仿真,天线布阵示意如图2㊂图2 七元同心圆形阵和Y 形阵示意图如图,Y 形阵六个阵元均匀地排列在一个圆上,剩下一个阵元处于圆心处,其半径为d ,同心圆形阵列六个阵元均匀地排列在两个同心圆上,还有一个阵元在圆心处,其内圆半径为d ,外圆半径为2d ㊂为了避免产生栅瓣,同时考虑到耦合效应,所以阵元间距选为半波长,即d =λ/2㊂仿真设定信号功率-130dBm,信号来向(30°,60°)㊂干扰信号为窄带干扰信号,功率-60dBm,信号来向(100°,40°)噪声环境功率设为-110dBm㊂分别使用上述两种阵型进行仿真,仿真结果如下:(a)天线零陷方向图(b)天线零陷俯视图图3 七元Y形阵列对单个干扰抑制结果(a)天线零陷方向图(b)天线零陷俯视图图4 七元同心圆形阵列对单个干扰抑制结果从图中可以看出两种阵列均在干扰的方向处产生了零点,但是零点的深度有所不同㊂同心圆形阵列零陷深度略高于Y 形阵列,两者区别不大㊂同时,当我们观察俯视图的时候,我们可以发现两种阵型在零点附近的方向图的深度也是有所不同㊂均匀圆阵在零点附近的一定区域内都有不小的深度,而同心圆形阵相较之下则深度小了很多,说明同心阵波束指向性和干扰抑制性更好㊂综合来看,同心圆形阵的抗干扰性能一定程度上是优于均匀圆形阵的,所以,最终我们选择同心圆16李成城,李鹏程卫星导航自适应调零天线抗干扰技术投稿邮箱:dzxxdkjs@形阵作为布阵方式㊂3.2 多干扰源抗干扰性能分析我们知道自适应天线的自由度为阵元数减1[9],所以对于七阵元的天线阵来说,其理论上最多可以产生六个零点㊂使用MATLAB 仿真,干扰信号1㊁2㊁3㊁4入射角度分别为(100°,40°)㊁(50°,60°)㊁(150°,50°)㊁(120°,60°)㊂使用干扰信号1和2进行干扰,仿真结果如图5㊂使用干扰信号1㊁2㊁3进行干扰,仿真结果如图6㊂分别使用干扰信号1㊁2,干扰信号1㊁2㊁3,干扰信号1㊁2㊁3㊁4作为干扰输入,仿真结果如图5~7㊂(a)天线零陷方向图(b)天线零陷俯视图图5 七元同心圆阵对两个干扰抑制结果(a)天线零陷方向图(b)天线零陷俯视图图6 七元同心圆阵对三个干扰抑制结果(a)天线零陷方向图(b)天线零陷俯视图图7 七元同心圆阵对四个干扰抑制结果通过以上仿真结果,我们看到天线方向图均在干扰方向产生零点,说明基于PI 的七元同心圆调零天线可以同时抑制多个干扰信号㊂4 结束语 本文介绍了功率倒置算法,并推导论证了基于参考信号的最小均方误差模型㊁线性约束最小功率模型等两种模型的统一性,并给出一种同心圆形的布阵方式,通过信号级仿真,并对比Y 形26电子信息对抗技术㊃第35卷2020年11月第6期李成城,李鹏程卫星导航自适应调零天线抗干扰技术阵,验证了功率倒置算法的抗干扰能力,同时得出同心圆形阵在同等阵元数目的条件下有更优异抗干扰性能的结论㊂本文研究内容为后续的自适应调零抗干扰的深入研究奠定了基础㊂参考文献:[1] 熊志昂,李瑞红,赖顺香.GPS技术与工程运用[M].北京:国防工业出版社,2005.[2] 王超,吴德伟.自适应调零天线GPS抗干扰技术简析[J].全球定位系统,2003,(6):15-17. [3] 杨明.自适应调零GPS导航系统抗干扰性能仿真[J].无线电通信技术,2017(6):64-67. [4] 李鹏程,冉一航,王淑君,等.基于PI算法的自适应调零天线抗干扰技术研究[J].电子科学技术(北京),2016,3(4):471-474.[5] 石荣,邓科,李洲,等.两种功率倒置阵列天线调零模型的等效性分析[J].全球定位系统,2014,39(4):4-7.[6] 龚耀寰.自适应滤波[M].2nd ed.北京:电子工业工业出版社,2003.[7] 吕翠改,成传湘,陈国通,等.基于RLS与LMS算法的功率倒置阵列性能评估[J].西安邮电大学学报,2013(1):52-55,59.[8] ROY N A,LARRY L H,KENNETH D S.AdaptiveMain-Beam Nulling for Narrow-Beam Antenna Arrays[J].IEEE Transactions on Aerospace&ElectronicSystems,1980,16(4):509-516.[9] 孙文超.导航接收机空时抗干扰算法的设计与实现[D].西安:西安电子科技大学,2015.(上接第45页) 本文通过模拟场景验证了电子对抗事件情报处理方法㊂模拟的场景为:某国家在某预定海域开展一项科研试验㊂利用电子对抗事件建模方法对该场景建模,模型主要描述了场景的电子目标国别㊁型号㊁位置㊁时间㊁雷达辐射源型号㊁信号样式㊁工作参数及其对应规则等㊂将模型规则符号化为EPL语言加载到事件处理引擎中,并利用上述框架对模拟数据进行事件情报处理,处理结果如图6所示㊂图中按照时序给出了事件情报处理结果,其中不仅能看出事件检测结果,还能清晰表征出事件状态切换状态㊂结果中包括特定目标两次进行试验事件和结束试验事件,以及每次事件生成时对应的目标国别㊁型号㊁位置㊁时间㊁辐射源型号㊁信号参数和工作模式等信息,这些信息均满足模型中的定义条件㊂事件情报处理结论可以通过表格和态势显示直观呈现给用户,实现认知层的情报产出㊂7摇结束语 本文主要基于工程经验和专家规则提炼电子对抗事件模型,利用电子对抗态势处理系统上报的实时态势数据,进行数据综合处理和事件情报规则检验,形成电子对抗事件情报,并将产生的电子对抗事件情报发送给态势处理系统,用于实时告警和辅助决策㊂该方法可以通过对电子目标战技性能㊁典型参数㊁信号样式㊁工作模式等要素的建模检测,实现对电子目标行为分析和预测㊂电子对抗事件情报处理方法实现电子对抗态势数据从传统的目标参数描述到事件状态和过程描述的提升,事件情报处理结果可以直接用于辅助联合作战指挥决策;通过一种跨平台㊁跨语言的电子对抗事件情报数据交互方法和处理引擎,实现了数据的高速传输和事件情报的快速生成处理,提供了自动化的电磁态势判读手段,相比传统的人工判读可以显著提高电磁态势判读效率和结果稳定性㊂参考文献:[1] 何恒靖,赵伟,黄松岭.复杂事件处理技术的应用现状及展望[J].计算机工程,2017,43(1):20-25. [2] 王娟.复杂事件处理技术在企业级数据处理中的应用[D].广州:华南理工大学,2012.[3] 李敏.基于分布式事件分发的复杂事件处理引擎的设计与实现[D].北京:北京邮电大学,2014. [4] 李洋.基于复杂事件处理的系统监控事件关联的研究与实现[D].上海:东华大学,2012. [5] 阴晓加,鞠时光,王英杰.基于复杂事件处理机制的RFID数据流处理方法[J].计算机应用,2009,29(10):2786-2790.[6] 王洪亚,张华庆,刘晓强.多核平台下Esper数据流管理系统性能分析研究[J].计算机工程,2016,42(9):15-20.[7] 蔡昭权,索剑,汪华斌,等.基于Esper和Nagios的网络监控系统设计与实现[J].计算机工程与科学,2012,34(9):8-11.36。

基于有色载入的GPS自适应调零天线抗干扰算法

基于有色载入的GPS自适应调零天线抗干扰算法
阵估计 不准 确和 非 平稳 干扰 的情 况 下 , 算法 性 能 受 到严重 影 响 , 特别 是 当采样 数据 过少 时 , 小 范 围误差
人的G P S自适 应 调 零 天线 抗 干 扰 方 法 。先 对 采 样
协方差矩阵进行扩展 , 再根据滤波 器权值矢量和方
向矢 量确定 一 个有 色 对 角矩 阵 , 对 采 样 协 方 差 矩 阵
当干 扰较 大 时 , 无 法有 效 消 除 G P S干扰 信 号 。文 献 [ 2 ] 采 用 迭 代 对 角 加 载 的鲁 棒 自适 应 波 束 形 成 , 无 需对 导 向矢 量 建 立 不 确 定 集 合 , 但收敛速度 较慢。 文献 [ 3 ] 提 出递 推 的 零 陷 展 宽方 法 , 虽 然 降 低 了计
基金项 目: 国家 自然科学基金 ( 6 1 2 0 2 3 9 4 ) 资助
( 2 )
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
作者 简介 : 张怡 ( 1 9 5 8 一) , 女, 西北工业大学教授 、 博士生导师 , 主要从事卫 星通信抗 干扰研究 。
第 5期
张怡 , 等: 基于有色载入 的 G P S自适应调零天线抗干扰算法
2 0 1 5年 1 0月
西 北 工 业 大 学 学 报
J o u r n a l o f No r t h we s t e r n P o l y t e c h n i c a l Un i v e r s i t y
0c t . 2 01 5 Vo 1 . 33 No . 5
好, 具 有一定的 实用价值 。
关 键 词: G P S ( 全球 定位 系统) ; 自 适应调零天线; 有 色载入 ; M V D R ( 最小方差无失真响应) 中图分 类号 : T P 9 1 文 献标 志码 : A 文章编 号 : 1 0 0 0 - 2 7 5 8 ( 2 0 1 5 ) 0 5 — 0 8 7 4 - 0 5

基于自适应调零天线的gps抗干扰技术分析

基于自适应调零天线的gps抗干扰技术分析

基于自适应调零天线的GPS抗干扰技术研究AbstractAbstractOn the military side,satellite navigation system provides high precise time information and navigation service for weapons platforms、armed forces and individual soldier. At the same time,there are many aspects of civilian applications,such as ocean succor and car navigation. It is an indisputable fact that satellite signals are easily interfered by various kinds of intentional and unintentional interference. These interferences will lead to the situation that satellite navigation receivers become unstable or even completely ineffective. Therefore it is very imperative to study the anti-jamming technology for navigation receivers.This article mainly focuses on the research of the anti-jamming capability of satellite navigation receiver. Firstly this article discusses the working principle of the Global Positioning System and analysis the form of interference in detail. And then this article discusses anten na unit design and maneuvering form. What’s more we start to study the adaptive algorithm. MATLAB is used to simulate the anti-jamming performance of some classic adaptive algorithm.Based on theoretical principles of GPS, form of interference and adaptive algorithm, this article studies an overall program of anti-jamming receiver. And then, a certain adaptive algorithm is applied to this overall program. The result of computer simulation matches with theoretical prediction, so it confirms the validity of this anti-jamming receiver.Keywords: GPS adaptive antenna beamforming adaptive algorithm anti-jamming基于自适应调零天线的GPS抗干扰技术研究目录目录第一章绪论 (1)1.1研究的背景与意义 (1)1.2自适应天线的研究现状 (2)1.3本文所做的主要工作 (3)第二章 GPS的概述 (5)2.1GPS工作原理 (5)2.2GPS信号的频率特性 (5)2.3C/A码生成原理及实现方式 (7)2.4P码生成原理及实现方式 (9)2.5影响GPS接收机性能的干扰形式 (10)2.6本章小结 (12)第三章自适应天线基础 (13)3.1自适应天线概述 (13)3.2阵列信号处理简述 (14)3.3 天线阵布阵分析 (15)3.3.1阵元数量 (16)3.3.2布阵形式 (16)3.3.3阵元间距 (16)3.4 天线阵的阵列类型 (17)3.4.1均匀线阵 (17)3.4.2均匀圆阵 (18)3.4.3平面阵列 (19)3.5直线阵方向图分析 (21)3.6本章小结 (23)第四章波束形成及自适应算法研究 (25)4.1波束形成器原理 (25)4.2最佳波束形成 (26)4.3波束形成准则 (29)4.3.1LCMV准则 (30)4.3.2MMSE准则 (31)4.4经典的自适应算法研究 (33)基于自适应调零天线的GPS抗干扰技术研究4.4.1基于MMSE准则的LMS自适应算法 (33)4.4.2基于最小二乘的RLS自适应算法 (35)4.5基于LCMV的自适应调零算法 (37)4.6本章小结 (39)第五章自适应算法在GPS抗干扰中的应用研究 (41)5.1自适应算法效果验证 (41)5.2自适应算法的GPS抗干扰应用 (43)5.2.1接收机模型 (43)5.2.2直接扩频通信简单介绍 (44)5.2.3合成信号抗干扰处理 (45)5.3仿真验证 (46)5.4本章小结 (49)结束语 (51)致谢 (53)参考文献 (55)在读期间的研究成果 (57)第一章绪论 1第一章绪论1.1研究的背景与意义一切无线电通信、导航及雷达等系统都需要依靠无线电波来正常运行,然而无线电波的发射与接收则需要依靠天线系统来完成。

基于Matlab的自适应调零天线建模与仿真

基于Matlab的自适应调零天线建模与仿真
全球定 位 系统 ( P ) G S 发展 至今 , 因其具 有 全球 性、 全天候 、 续 性 、 时性 和 高 精 度 的特 点L , 连 实 1 广 ] 泛 应用 于各领 域 , 为 目前最 常用 的导航技术 。 成 GP S主要有 三大 组成 部分 : P G S卫 星 ( 间 部 空 分 ) 地 面支 撑 系 统 ( 面监 控 部 分 ) GP 、 地 、 S接 收 机 ( 户部 分 )2。传统 的 G S卫 星 在 主频 率 L 用 [ ] P 1和
基 于 Malb的 自适 应 调 零 天 线 建 模 与 仿 真 t a
吴永 欣 ,王 慧 中
( 国 电子 科 技 集 团公 司 第 2 研 究 所 , 南 郑 州 4 0 4 ) 中 7 河 5 0 7
摘 要 : 自适应 调零 天线应 用 于 G S系统 中 , P 能有 效提 高接 收 机在 复杂 电磁 环 境 中工作 的可靠性 。介 绍 了四种 自适应算 法 , 进行 了算法原 理分析 , 用 malb进 行 了计算 机仿 真 , 采 t a 最
下 :
自适 应调 零 天 线技 术 在移 动 通信 领 域也 是 研 究的 热点 , 出现 了不少算 法 。但是 由于信 道特 性 ] 的差异 , 适用 于移 动通 信领域 的算法 一般 不能直 接 用 于导航 卫 星接 收机 。将根据 GP S接 收机 的特 点
和 自适 应 天 线 技术 理 论 , 采用 Mal t b仿 真工 具 对 a
上 发 射 信 号 。现 代 化 的 GP ] S卫 星 将 广 播 另 外 三
计 了 自适 应调零 天 线 仿 真软 件 , 由三 部分 组 成 : 阵
种 新 的信 号 : 个 L 一 2民用 ( 2 ) 号 , 个 位 于 LC 信 一

军事短波通信抗干扰措施

军事短波通信抗干扰措施

【摘要】短波电台是部队通信装备中应用最多的设备,针对日益复杂的电磁应用环境和通信对抗挑战,本文从技术和使用角度阐述了电台通信抗干扰的几点措施。

【关键词】短波电台通信抗干扰短波通信通常是指利用波长为100―10m (频率为3―30mhz)的电磁波进行的无线电通信。

目前也有把中波的高频段(1.5―3mhz)归到短波波段中去,所以现有的许多短波通信设备,其波段范围往往扩展到1.5―30mhz。

在许多国家,也把短波通信认为是高频(hf)无线电通信。

多年来,短波通信被广泛地用于政府、军事、气象、商业等部门,用以传送语言、文字、图像、数据等信息。

尤其在军事部门,它始终是军事指挥通信的重要手段之一,是军事指挥决策部门与下级所属单位有效沟通和信息传递的重要工具,也是构建我军c4i指挥体系的重要环节,在现代日益复杂的战场环境下,如何提高电台抗干扰能力,保护己方通信畅通尤为迫切。

一、短波通信干扰类型能够对设备形成干扰的前提是在时间域对齐,频率域对准,空间域相同,能量域足够,这是干扰的总体原则,具体到各个干扰样式和原理,则有不同的表现形式,通信干扰主要有以下几种类型:以上几种干扰措施是以前常用的干扰方式,随着通信设备的发展,有些干扰方式现在已基本不再使用,比如单频干扰或窄带连续波干扰,随着军事电台大量采用抗干扰措施,现在已少见单频电台干扰,但宽带噪声干扰、多音干扰和脉冲干扰、扫频干扰仍然应用较多。

此外,为了对抗跳频扩频通信、直接伪码序列扩频通信和混合扩频通信抗干扰能力强的新体制通信系统,出现了一些新的通信对抗技术样式,如宽带拦阻式干扰、跟踪引导式干扰、快速转发式干扰、部分频带噪声干扰等。

这些新的干扰样式必须引起我们足够的重视,寻扎相应的对抗策略。

二、短波通信抗干扰技术通信抗干扰技术的体系、方法、措施可分为4类:(1)以扩频技术为主的频域抗干扰技术,如直接序列扩频( ds-ss),其关键参量是时间函数的相位;跳频( fh)的关键参量是时间函数的载频;ds/ fh混合扩频技术;自适应选频技术,当通信信道干扰严重时,通信双方同时改换到最优化频道;自适应频域滤波技术。

GPS自适应调零天线信号处理系统硬件设计

GPS自适应调零天线信号处理系统硬件设计

GPS自适应调零天线信号处理系统硬件设计程震;夏伟杰【期刊名称】《电子科技》【年(卷),期】2011(024)011【摘要】针对GPS抗干扰问题,常用手段是在信号处理系统中采用自适应调零算法来实现抗干扰。

结合该算法文中给出了一种信号处理系统的硬件实现方案。

首先概述GPS自适应调零天线的系统结构,然后给出信号处理系统的硬件设计思路及其功能模块的实现,最后通过实测数据验证硬件模块可以满足自适应调零算法的要求。

%For GPS interference problems,the common method in the signal processing system is to achieve interference using the adaptive nulling algorithm.This paper presents a signal processing system hardware implementation scheme together with an algorithm.First,the architecture of the GPS nulling antenna is described,then the paper gives the signal processing hardware design ideas and implementation of functional modules.Finally the results of the measured data show that the hardware modules can meet the requirements of the adaptive nulling algorithm.【总页数】3页(P16-18)【作者】程震;夏伟杰【作者单位】南京航空航天大学电子信息工程学院,江苏南京210016;南京航空航天大学电子信息工程学院,江苏南京210016【正文语种】中文【中图分类】TN911.7【相关文献】1.基于有色载入的GPS自适应调零天线抗干扰算法 [J], 张怡;杨琼;唐成凯2.GPS自适应调零天线中功率反演算法的数字实现 [J], 彭新建3.针对GPS接收机自适应天线调零抗干扰的对抗方法研究 [J], 毛虎;吴德伟;卢虎4.自适应调零天线GPS抗干扰技术研究简析 [J], 王超;吴德伟5.GPS自适应调零天线 [J], B.RAMARao因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

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自适应调零天线
自适应调零天线抗干扰原理是在干扰方向上产生波束零陷,而其它方向上基本为全向半球覆盖,其实质是利用信号与干扰方向角的不同而实现的空域滤波。

卫星导航接收机采用自适应调零天线后,仍要求其波束方向图基本为全向半球覆盖,并在空间存在干扰时,自动在干扰源方向产生波束零陷,有效抗压制式干扰,其在抗干扰的同时,对卫星信号的接收影响不大,从而大幅度提高卫星导航接收机的信干比。

实际仿真效果见0、2。

图 1自适应调零天线3D抗干扰效果图
(a)四阵元抗单干扰2D方向图 (b)四阵元抗双干扰2D方向图 图2 自适应调零天线3D抗干扰效果图
¾自适应调零天线主要技术指标
9频率:GPS卫星导航信号频率L1;
9天线形式: 4元阵列天线;
9干扰形式:窄带、宽带调频连续波;
9抗干扰能力:信干比改善度≥35dB(可见表1);
9同时抗3个干扰(理论值,实际上少于2为佳);
9实时干扰抑制:≤100u s;
9质量、体积:满足弹载安装要求。

表1卫星定位组件原理样机抗单干扰测试结果
干扰样式 四单元自适应调零天线
抗干扰容限(dB)
接收机抗干扰容限(dB)总抗干扰容限(dB)
三角波扫频500k >34dB ******正弦波扫频500k >32dB ******噪声扫频500k >40dB ****** BPSK CA码 >37dB ******
¾调零天线组成框图
从阵列天线接收到的卫星信号和干扰信号,经过射频通道的滤波、混频、放大处理后,采用高速A/D转换器进行数字采样,通过数字信号处理模块实现功率反演算法,完成对方向图的控制,加权调整后的和信号通过D/A转换,进入卫星信号恢复模块。

图3 调零天线组成框图
注:外型结构及技术指标可根据用户需要定制产生。

上海锐超电子有限公司
2008-7-31。

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