对GPS接收机多音干扰参数优化设置及效能分析

在对多音干扰信号建模及优势分析的基础上,以干扰等效载噪比(carrier-to-noise ratio,CNR)作为干扰效果评估指标,根据全球定位系统C/A码、P(Y)码和M码信号频谱特点,推导分析得到对3种伪码信号的多音干扰音调位置设置方法。考虑频域滤波影响,仿真分析得出对3种伪码信号的多音干扰音调数量统一确定原则。仿真结果表明,同等干信比下,参数优化设置后的多音干扰效能要优于匹配谱和带限高斯噪声,其造成3种伪码信号载波锁相环失锁所需最小干扰功率分别为-120 dBW、-108 dBW和-104 dBW,低于匹配谱的-115 dBW、-106 dBW和-102 dBW以及带限高斯噪声的-113 dBW、-105 dBW和-101 dBW。     

分布式干扰下防空导弹系统干扰跟踪区研究

为了研究分布式干扰对防空导弹系统的威胁,提出了干扰跟踪区概念,深入研究了分布式干扰的功率合成特性和干扰源分布特性,证明了合成功率与干扰源数量的线性叠加关系;分析、构建了防空导弹系统在单基地雷达、双基地雷达和网络化雷达状态下的干扰跟踪区仿真模型,并进行了实例仿真。仿真结果表明,分布式干扰对防空导弹系统单基地雷达和双基地雷达干扰跟踪区压制作用明显,对网络化雷达干扰跟踪区有一定的压制作用,说明防空导弹系统在网络化状态下具有较强的对抗分布式干扰的能力。     

基于噪声卷积的灵巧噪声伪码调相引信干扰

伪码调相引信的良好抗干扰能力,使其成为引信对抗研究的重点。提出了基于噪声卷积的灵巧噪声对伪码调相引信进行干扰。阐述了灵巧噪声的产生机理,推导了灵巧噪声作用于伪码调相引信时,引信输出信号的形式,理论分析证明了灵巧噪声可以对伪码调相引信形成欺骗干扰和压制干扰效果。仿真验证了理论分析的正确性,与传统干扰相比,灵巧噪声干扰的干扰效率更高。     

无人机数据链宽带白噪声电磁干扰效应研究

为评估无人机数据链在复杂电磁环境下的生存能力，对无人机数据链开展了宽带白噪声电磁干扰效应研究。基于数据链接收机的噪声干扰原理和评估方法，采用电磁干扰注入方法进行电磁敏感度试验。研究了数据链抗干扰系数随频率瞄准度和带宽覆盖比的变化规律，并分别从中频输出信号和数据链性能参数变化的角度分析了宽带白噪声干扰效应机理。研究结果表明，大功率的宽带白噪声压制式干扰在数据链射频前端产生非线性增益压缩效应，导致中频工作信号功率下降，其作用效果取决于干扰信号的频率瞄准度和带宽覆盖比；对于部分频带白噪声压制式干扰，存在一个使无人机数据链抗干扰性能最弱的干扰信号带宽覆盖比；在对数据链干扰效果相同的情况下，全频带白噪声压制干扰的带宽越宽，所需要的干信比就越高。     

带宽有效包络恒定的连续相位QPSK调制

针对导致传统QPSK信号带宽效率和功率效率低的相位跳变问题,提出了连续相位QPSK,CPQPSK调制。在将QPSK表示为连续相位调制CPM基础上,得出了QPSK的差分码编码规则,对其频率脉冲进行整形得到连续相位QPSK。理论分析证明CPQPSK信号具有恒定包络。仿真结果表明CPQPSK的带宽效率在同等情况下要高于SOQPSK,而抗误码性能与后者几乎完全相同。     

基于噪声功率估计的FMT时域信道估计

利用PN码的循环相关性进行信道估计时,其估计值是有偏的,并且在低信噪比下受信道噪声的影响大。鉴于此,提出了基于信道噪声功率估计的FMT无偏信道估计算法,利用估计值数据特点,完全消除了残余直流偏置,同时在接收端利用导频序列估计信道噪声功率,根据路径信噪比选择出受噪声干扰大而能量贡献小的多径分量并将其置零,降低了信道噪声对估计精度的影响,改善了信道估计性能。     

混沌码正交频分复用SAR抗干扰能力研究

传统线性调频波合成孔径雷达(LFM-SAR)不能对抗复制欺骗干扰,提出采用混沌码正交频分复用合成孔径雷达(COFDM-SAR)信号,利用混沌码初值敏感性可产生大量不同混沌码序列,使COFDM-SAR每一个脉冲的信号正交,从而使其不但能抗噪声压制干扰,而且具有抗复制欺骗干扰的能力.给出了COFDM-SAR信号生成方法和成像处理方法,并对其抗噪声调频干扰、复制欺骗干扰等典型有源干扰的能力与LFM-SAR进行了比较.计算机仿真结果表明,COFDM-SAR的抗复制欺骗和抗噪声压制干扰的能力均优于LFM-SAR.     

宽带Frost功率反转阵列的抗干扰能力

本文对于宽带Frost功率反转①阵列抑制干扰的能力,在小带宽的假定下进行了定性的理论研究;同时,对于反转阵列的性能与各种参数的关系,进行了仿真实验研究。所得到的结果用来设计阵列单元后面的横向滤波器;并从可变权重数的角度评价了另外一种用几个窄带处理器构成的宽带系统。然后,定性地研究了由不同方向上的干扰源引起的频率畸变。     

多径环境下被动雷达导引头对干扰源的跟踪

讨论在多径环境下 ,被动雷达导引头对噪声调频干扰源的角度跟踪方法。在窄带噪声调频干扰源条件下 ,利用大信号法实现真实干扰源的角度跟踪 ;在宽带噪声调频干扰源条件下 ,利用聚类分析法实现真实干扰源和镜像干扰源的角度分辨 ,从而使导引头正确跟踪真实干扰源。计算机仿真结果证实了这两种方法的有效性和正确性。     

卫星导航系统接收传感器网络的攻击检测研究

卫星导航系统接收机小型化是未来发展的趋势,基于小型导航接收机的无线传感器网络具有新优点的同时也面临新的问题。研究分析了导航系统接收传感器网络所面临的攻击特点,传统无线传感器网络的干扰检测方法难以准确定位干扰和校正位置,提出了基于改进的到达角度定位机制的攻击检测算法确定受到干扰的点,并进行干扰校正;然后基于导航系统抗欺骗干扰原理,提出了单干扰源双曲线定位算法。最后,利用所提算法进行实验,结果表明,攻击检测和校正效率很高,理想条件下干扰源定位效率也较高。     

GPS军码信号监测与参数估计方法

针对“导航战”背景下低信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)和长码周期全球定位系统(global positioning system, GPS)军码信号监测问题,提出采用“相关倍频累积+Duffing振子检测”对GPS军码接收信号的载频和功率进行联合估计。通过构建Duffing振子阵列,求取间歇混沌振子的间歇周期和最大输出振幅,得到GPS军码接收信号的载频和功率估计值。用获得的载频信息来解调GPS军码接收信号的四阶累积量2-D切片,通过对解调结果的归一化、最大峰值点搜索和最小二乘线性拟合处理,完成对GPS军码接收信号的码速率/副载频估计。仿真结果表明,在SNR为-32~-24 dB的GPS军码接收信号范围内,所提方法能够较好地实现信号监测和参数估计,可有效引导干扰。     

FDA-MIMO雷达稳健抗主瓣距离欺骗式干扰技术

频率分集阵(frequency diverse array, FDA)多输入多输出(multiple-input and multiple-output, MIMO)雷达可利用距离维自由度在发射-接收频率域内对欺骗式干扰进行抑制。但当存在目标导向矢量失配和协方差矩阵估计误差时,其抗干扰性能损失严重。针对该问题, 在FDA-MIMO雷达中提出了一种基于稳健波束形成的抗干扰方法。首先, 对剔除了残留噪声的Capon谱估计器在信号(或干扰)域内积分来构造期望信号(或干扰)导向矢量; 然后, 利用不同信号导向矢量间的正交性获得干扰功率并重构干扰加噪声协方差矩阵; 最后, 用更精确的导向矢量和重构矩阵计算自适应波束形成器的最优权值, 提高干扰抑制性能。仿真实验验证了所提方法的有效性。     

喷泉码差分跳频系统在AWGN中抗部分频带干扰性能研究

为了改善差分跳频 (differential frenquency hopping, DFH)系统抗部分频带干扰性能, 提出一种将喷泉码(Fountain code, FC)应用于DFH的喷泉码差分跳频(Fountain code differential frenquency hopping, Fountain DFH)级联编码系统; 在加性高斯白噪声信道(additive white Gaussian channel, AWGN)下研究其抗部分频带干扰性能的改善;对Fountian DFH抗干扰性能在有精确干扰状态信息(jammer state information, JSI)和无精确干扰状态两种情况下进行了理论分析和数值仿真。仿真总频点数M为32, 结果表明:当存在精确JSI信息时, 干扰频点n为32点干扰,误码率为10-4情况下, Fountian DFH系统相对普通DFH系统信干比有2~2.5 dB的性能改善;在干扰频点数n为1时有10~12 dB的改进。当无JSI信息时, 提出一种跳频训练序列的JSI估计译码算法, 使Fountian DFH系统较准确获取JSI信息,具有较强抗干扰能力。     

New method for detection fusion of MAC based on DCM and NP rule

The problem of distributed detection fusion using multiple sensors for remote underwater target detection is studied. Considering that multiple access channel (MAC) schemes are able to offer high efficiency in bandwidth usage and consume less energy than the parallel access channel (PAC), the MAC scheme is introduced into the underwater target detection field. The model of underwater distributed detection fusion based on MAC schemes is established. A new method for detection fusion of MAC based on deflection coefficient maximization (DCM) and Neyman-Pearson (NP) rule is proposed. Under the power constraint of local sensors, this paper uses the DCM theory to derive the optimal weight coefficients and offsets. The closed-form expressions of detection probability and false alarm probability for fusion systems are obtained. The optimal detection performance of fusion systems is analyzed and deeply researched. Both the theory analysis and simulation experiments indicate that the proposed method could improve the detection performance and decrease the error probability effectively under power constraints of local sensors and low signal to noise ratio.     

基于GAN的通信干扰波形生成技术

现有通信干扰方法, 通常基于通信侦察中获取的目标信号特征进行干扰决策, 选取合适的干扰波形实施干扰, 难以应对目标信号特征未知或参数动态变化的情况。为此, 提出一种基于生成对抗网络(generative adversarial networks, GAN)的通信干扰波形生成技术, 运用GAN直接提取目标信号的潜在特征, 并生成与目标信号特征相似的干扰波形。在介绍GAN原理的基础上, 首先设计网络模型, 并对学习率进行优化, 使GAN更适用于时间序列通信干扰波形的生成。然后通过对不同类型和参数的通信信号进行干扰波形生成实验, 验证了该技术的泛化性。最后进行干扰效果对比试验, 结果表明, GAN生成的干扰波形干扰效果能够逼近最佳干扰效果。     

基于扩频码周期性的单通道直扩通信半盲分离抗干扰算法

为克服传统盲源分离抗干扰方法需要多副接收天线这一技术瓶颈,提出一种单通道下基于扩频码周期性的直扩通信半盲分离抗干扰算法。该方法基于扩频码的周期性,利用符号级过采样,把单通道多径慢衰落信道模型转化为多通道瞬时混合模型,同时将训练序列作为先验信息以约束条件的形式引入到盲分离代价函数中,直接从混合信号中提取出期望用户数据,而达到抗干扰的目的。仿真结果表明,在多址干扰和单/多音干扰下,当信干比为-60dB时,随着归一化信噪比Eb/N0的增加,未分离信号的误码率几乎不变,并在10e-0.3附近波动,而经过所提抗干扰算法处理后的信号误码率逐渐降低,并最终稳定在10e-4~10e-5。     

目标定位的分布式MIMO雷达资源分配算法

为了提高分布式多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)雷达的目标定位精度,分析了阵元、发射功率和信号带宽对定位精度的影响,进而提出一种将三者联合优化的资源分配算法。首先,以最小化目标的平方位置误差下限(squared position error bound,SPEB)为目标函数,建立了包含阵元、功率和带宽3个变量的优化模型;然后,通过推导最优功率分配矢量和带宽分配矢量的关系简化模型;最后利用凸松弛和循环最小化算法将优化问题转化成二阶锥形式,求解得到最优的资源分配策略。仿真结果表明,利用所提出的算法进行资源分配能明显提高目标的定位精度;信号有效带宽对目标定位精度的影响大于发射功率。     

GPS接收机载波跟踪技术研究及仿真

MATLAB/Simulink对研究高动态GPS接收机的基带信号处理算法极为有效。通过采用载波辅助码跟踪环技术后,GPS接收机高动态性能的关键是通过载波自动频率跟踪环来实现的。在利用Simulink建立载体高动态模型,重点研究高动态GPS接收机三种载波自动频率跟踪技术的基础上,采用带符号的叉积点积自动频率跟踪环,仿真实现了该算法的跟踪误差、失锁概率与环路带宽、载噪比之间的关系。仿真结果表明,带符号的叉积点积自动频率跟踪环算法解决了叉积自动频率跟踪环受符号位影响及叉积点积自动频率跟踪环鉴频范围减半的问题,并能适用于加速度为10g,加加速度为10g/s的高动态环境。

Abstract：

It is very efficient for studying the baseband signal processing algorithms of the high dynamic GPS receiver with MATLAB/Simulink.The key performance of the high dynamic GPS receiver is achieved by the technology of carrier automatic frequency control after taking carrier assistant code tracking loop.By making use of Simulink to set up the high dynamic model and applying signed cross-product and dot-product automatic control based on the key research about thee kinds of carrier automatic tracking technology of the high dynamic GPS receiver,the simulation on the relationship among the tracking error,the lock-loss probability,loop bandwidth and the carrier noise ratio was achieved.The results show that the signed cross-product and dot-product automatic frequency control has solved the problems that cross-product automatic frequency control is affected by the signed bit and the frequency discrimination range of cross-product and dot-product automatic frequency control could reduce to half,and it can also be applied to the high dynamic environment with the acceleration of 10g and the jerk of 10g/s.     

微波雷达高精度跟踪环路建模与仿真技术研究

针对在微弱信号(低载噪比信号)动态环境为需求背景下某测量雷达中高精度跟踪环路设计的关键问题,重点研究了载波跟踪环路和码跟踪环路的设计及优化方法。提出以单载波作为导频的信号结构,研究了锁频环与锁相环联合工作的环路结构,通过对两种结构的建模分析和仿真验证,指出在微弱信号高动态环境下,锁频串行辅助锁相环的环路组合结构具有更好的性能。对于码跟踪环路,给出了宽、窄相关间距相结合的方案。通过建模解算得出了最小跟踪误差原则下码环的最优环路带宽。仿真验证了上述算法和参数设计的有效性和可靠性。