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GPS信号自适应抗干扰系统的研究

作　者: 杨富玉
导　师: 南敬昌
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 全球定位系统卡尔曼滤波器交织 FPGA ARM 射频前端
分类号: P228.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

全球定位系统(GPS)拥有全球性、全天候、低成本、高精度且误差不随时间积累等优点,在民用和军事领域中得到了广泛的推广。同时,全球定位系统也存在着信号容易受干扰、动态性能差、输出频率低等不足,这就引发了国内外如何提高GPS抗干扰能力的研究。本文以一种实验的方式通过理论模型仿真和实际设计电路来验证如何提高GPS接收终端的抗干扰能力。理论方面,本文先对GPS/INS组合导航抗干扰方案进行研究,并给出其误差模型,设计卡尔曼滤波器,取速度、位置的误差作为状态变量。通过仿真,证明该方案具有很强的抗干扰能力,在有干扰的情况下依然能实时导航。其后,本文提出一种新的研究方案,将交织技术引入到GPS抗干扰中,并对其原理和在本系统中的实际应用加以分析。最后,将两种方案综合比对,取合理方案进行硬件验证。实验方面,考虑到组合导航的惯性器件价格昂贵,本文只做理论研究。实际的实验是通过搭建射频前端、ARM加FPGA的新式GPS抗干扰接收终端硬件平台,将交织技术通过FPGA软编程内嵌到接收终端中来实现的。通过实验调试,证明此方案可行,并能提高GPS接收终端的抗干扰能力,达到预期的效果。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-9
绪论  9-15
  1.1 选题的研究背景及意义  9-10
  1.2 GPS 干扰与抗干扰技术的现状  10-13
    1.2.1 现役GPS 的脆弱性  10-11
    1.2.2 GPS 潜在的干扰  11
    1.2.3 对GPS 的人为干扰  11-12
    1.2.4 干扰类型和典型干扰源  12
    1.2.5 GPS 的抗干扰技术  12-13
  1.3 本文的主要内容  13-14
  1.4 本文的主要工作  14-15
2 GPS 信号分析和 GPS 接收终端概述  15-24
  2.1 GPS 信号分析  15-18
    2.1.1 GPS 信号结构  15
    2.1.2 GPS 信号解调技术  15-16
    2.1.3 GPS 干扰特性分析  16-18
  2.2 GPS 接收终端概述  18-24
    2.2.1 GPS 接收终端定位原理  18-20
    2.2.2 GPS 接收终端组成  20-24
3 GPS 抗干扰研究  24-35
  3.1 GPS/INS 组合导航方案  24-31
    3.1.1 惯性导航  25-26
    3.1.2 Kalman 滤波  26-28
    3.1.3 基于GPS/INS 的误差建模  28-31
  3.2 交织方案  31-34
    3.2.1 交织技术原理  31-32
    3.2.2 交织器理论模型  32-34
  3.3 方案比较  34-35
4 GPS 抗干扰接收终端实现  35-56
  4.1 硬件设计部分  35-51
    4.1.1 射频前端  36
    4.1.2 FPGA 部分  36-43
    4.1.3 基带处理模块  43-44
    4.1.4 电源部分  44-46
    4.1.5 复位部分  46-47
    4.1.6 通信与下载接口  47-49
    4.1.7 电路板制作部分  49
    4.1.8 GPS 抗干扰接收终端硬件图  49-51
  4.2 软件设计部分  51-56
    4.2.1 主程序  51-53
    4.2.2 中断服务  53-54
    4.2.3 关键任务  54-56
5 系统调试  56-60
  5.1 硬件电路的测试  56-57
  5.2 软件调试  57
  5.3 试验结果  57-60
结论  60-61
参考文献  61-63
附录A GPS 抗干扰接收终端原理图  63-67
作者简历  67-69
学位论文数据集  69-70

GPS信号自适应抗干扰系统的研究

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