非理想信道下抗干擾接收機高精度測距技術研究

非理想信道下抗干擾接收機高精度測距技術研究抗干擾和高精度測量是高性能衛(wèi)星導航接收機的兩個重要指標,如何同時滿足上述指標是目前接收機設計的難點?，F(xiàn)有的抗干擾方法通過約束抗干擾濾波器為線性相位來保證抗干擾前后測量零值不變,但是上述方法都是建立在信道特性理想的基礎上。隨著測距指標提高到亞納秒量級,接收機信道的群時延與幅頻特性的非理想已成為制約測距指標進一步提高的主要因素,特別當外界干擾發(fā)生變化時,接收機的測量零值也會隨之發(fā)生波動,此時將導致接收機測距性能嚴重惡化。因此研究非理想信道下抗干擾對測量零值的影響以及消除,具有重要的理論意義和工程應用價值。論文針對非理想信道下抗干擾對測量零值的影響與消除技術進行了系統(tǒng)的研究,論文主要工作和創(chuàng)新成果總結如下:1)傳統(tǒng)的非理想信道下抗干擾濾波器對接收機測量零值的影響只關注于跟蹤階段相關峰形狀畸變導致的測量零值偏移。而在捕獲階段接收機捕獲到相關峰旁瓣會使測距值發(fā)生跳變,同樣影響高精度測量,特別對于突發(fā)體制信號的接收應更關注捕獲階段對時延的估計結果。本文通過將傳統(tǒng)的跟蹤零值與新定義的捕獲零值結合起來,建立起了任意信道下抗干擾對接收機測量零值的影響模型。最后通過仿真驗證了模型的準確性,實例表明抗干擾使得跟蹤零值偏移達到2~3ns,在捕獲階段當檢測概率為0.9,載噪比低于34dBHz時,捕獲零值偏移將達到20ns以上。2)非理想信道下,傳統(tǒng)的抗干擾濾波器的帶陷效應會導致跟蹤零值發(fā)生偏移,需對抗干擾濾波器進行改進使得抗干擾前后測量零值不變。本文提出了一種跟蹤零值偏差最小的干擾抑制濾波器幅頻補償算法,并給出了補償頻點搜索和補償?shù)囊话惴椒āτ诜抢硐雽ΨQ信道以及單個窄帶干擾的特殊情況,給出了對稱頻點補償?shù)慕Y構。仿真結果表明,采用幅頻補償算法可以使偏移減少55%以上,采用對稱頻點幅頻補償算法偏移幅度降低到92%以上。3)非理想信道下,接收信號與本地偽碼的相關函數(shù)主瓣在干擾濾波器前后會發(fā)生形變進而影響跟蹤零值。本文提出了基于延遲相關峰對消的跟蹤零值修正算法。通過扣除經過干擾抑制濾波器后的相關峰中一系列延遲相關峰分量,使得輸入至早遲環(huán)的相關峰形狀與干擾抑制前的相關峰形狀一致,從而保證跟蹤零值在干擾抑制前后不變。仿真結果表明,當輸入信號的載噪比大于35dBHz,相干積分時間為10ms,修正后的跟蹤零值偏移幅度減少86%以上。4)為保證抗干擾前后測量零值不變通常需要對非理想信道進行校準,傳統(tǒng)的校準方法主要分為模擬域和數(shù)字域。模擬域一般校準精度低,實現(xiàn)靈活性差;數(shù)字域校準通常運算復雜度高。本文提出了全匹配接收的跟蹤零值修正算法。該算法利用了卷積的交換特性,將傳統(tǒng)的校準網絡挪至本地碼輸出端之后,再通過波形量化的方法等效實現(xiàn)了校準網絡;因采用數(shù)字域實現(xiàn),精度高,靈活性好,同時運算復雜度低。仿真結果表明當量化比特數(shù)大于3比特時,修正后的跟蹤零值偏移幅度減少91%以上,而使用傳統(tǒng)的32點8位IFFT通道校準方法,其性能僅與全匹配接收2bit量化性能相當,但所消耗資源卻遠遠高于后者。5)抗干擾濾波器會使得相關函數(shù)旁瓣抬升,從而導致捕獲零值發(fā)生跳變,現(xiàn)有的含旁瓣抑制的干擾抑制濾波器不僅會提高干擾損耗同時還會增加額外的硬件資源。本文提出了基于相關峰分裂幅度特性的捕獲零值修正算法。該算法利用干擾抑制濾波器對相關函數(shù)對稱分裂特性,通過構造基于旁瓣幅度對消的新檢測量,根據(jù)檢測量在相關函數(shù)主瓣和旁瓣不同的分布特性檢測是否捕獲到相關函數(shù)主瓣,且對干擾損耗沒有任何影響,同時所需的硬件資源少。仿真表明存在窄帶干擾情況下,相同檢測概率和載噪比情況下,采用基于相關峰分裂幅度特性的捕獲零值修正算法相對于原始的捕獲算法,捕獲零值偏移減少37%~89