GNSS信号的脉冲干扰抑制技术研究

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全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)不仅在军用领域应用广泛,在民用等其它领域应用也很广泛,且在政治、经济等方面也具有重要的研究意义。GNSS系统不仅体现出国家的科技实力,也是各国综合实力的象征。目前各个国家都在逐渐完善自身的导航系统,为全球卫星导航系统注入新元素,使其更具有系统性。然而在全球导航系统的建设和发展过程中会遇到各种各样的无线电设备的干扰。测距仪(Distance Measuring Equipment,DME)是航空无线电导航系统的重要组成部分之一,而GNSS系统中的GPS L5信号、北斗卫星系统的B2信号以及Galileo E5信号会与测距仪的工作频带产生频率混叠现象,导致来自测距仪站台的大功率脉冲信号随着有用信号一起进入到导航接收机中,从而造成接收机无法正常工作,所以研究GNSS信号中的脉冲干扰的抑制技术有很重要的现实意义。本文针对GNSS系统面临的脉冲干扰问题展开了如下的研究。本文首先研究了基于时频联合分析的脉冲干扰抑制技术,由于脉冲信号是非平稳信号,时频分析综合了信号时域和频域的联合特征,描述信号的频谱含量如何随时间变化。分析了基于短时傅里叶变换的干扰抑制方法和基于Wigner-Vile分布的干扰抑制技术,并针对这两种方法进行改进提出了自适应窗函数和平滑伪Wigner-Vile分布抑制脉冲干扰的方法。在小波包变换的基础上,本文提出了一种基于小波包变换及TRLMS结合的脉冲干扰抑制方法。该方法通过最佳小波函数分解,跟踪定位脉冲干扰所处频带,确定脉冲干扰位置并结合TRLMS自适应滤波技术对干扰进行抑制,解决了传统的小波包中阈值难以准确设置的问题。将该方法与传统的小波包分解后采用固定阈值抑制干扰的方法进行对比,提高了干扰抑制性能。最后在分数阶傅里叶变换的基础上提出了一种改进的分数阶傅里叶变换的自适应干扰抑制技术。从脉冲干扰信号的非平稳特性出发,利用短时分数阶傅里叶变换对信号进行分析,寻找信号的最佳变换阶次,在最佳阶次下采用自适应时变滤波器剔除脉冲干扰,从而实现干扰和信号的分离。
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