衛星導航系統是一個(gè)龐大的體系,衛星導航接收機可以發(fā)揮系統屬性,極大地提高抗干擾能力;反過(guò)來(lái),干擾機也可以具有體系要求、協(xié)同要求、戰術(shù)使用方法要求,這是本書(shū)所獨具的特色。
本書(shū)介紹了美軍導航戰和現代化計劃實(shí)施過(guò)程中的經(jīng)驗教訓,從原理上研究了接收機要面臨的各種干擾。為了使干擾和抗干擾雙方有一個(gè)共同語(yǔ)言,本書(shū)作者首次采用信息論對各種可能的干擾作了理論分析。衛星導航采用直接序列擴頻體制,本書(shū)作者根據自己的經(jīng)驗,分析了直擴體制對各種干擾的容限,介紹了通用抗干擾技術(shù)和衛星導航接收機可以采用的獨特的抗干擾方法。
潘高峰,中國電科集團首席專(zhuān)家,研究員級高級工程師,博士生導師,兼職教授,政府特殊津貼獲得者。所學(xué)專(zhuān)業(yè)為無(wú)線(xiàn)電通訊以及通信與信息系統,主要研究方向為通信網(wǎng)絡(luò )和導航等。主持完成過(guò)國家工程、重點(diǎn)型號和重大預研背景等多個(gè)項目,多次獲得省部級以上科技成果獎勵。在衛星導航方面,公開(kāi)發(fā)表了十多篇學(xué)術(shù)論文,合作出版專(zhuān)著(zhù)五部。
目 錄
第1章 緒論 1
1.1 衛星導航簡(jiǎn)引 3
1.2 接收機抗干擾需求和發(fā)展 7
1.2.1 弱信號 7
1.2.2 人為干擾 8
1.2.3 接收機數字化、軟件化及其體系結構 8
1.2.4 接收機的實(shí)際使用環(huán)境 8
1.2.5 接收機的系統和體系屬性 9
1.3 本書(shū)結構和適用范圍 9
第2章 衛星導航及其現代化概論 11
2.1 衛星導航定位原理簡(jiǎn)介 12
2.2 衛星導航定位系統簡(jiǎn)介 18
2.2.1 北斗衛星導航定位系統(BDS)簡(jiǎn)介 18
2.2.2 其他衛星導航定位系統簡(jiǎn)介 22
2.3 衛星導航系統抗干擾技術(shù)的發(fā)展 28
2.3.1 系統抗干擾技術(shù)的起源 29
2.3.2 美軍的系統抗干擾技術(shù)計劃 29
2.3.3 GPS現代化計劃 34
2.3.4 GPS新信號結構推出過(guò)程 36
2.3.5 GPS BlockIII計劃 51
第3章 衛星導航軟件接收機 53
3.1 采用軟件接收體制的優(yōu)勢 54
3.1.1 采用軟件接收體制的技術(shù)優(yōu)勢 54
3.1.2 采用軟件接收體制的獨特抗干擾優(yōu)勢 54
3.1.3 采用軟件接收體制的發(fā)展優(yōu)勢 56
3.2 軟件接收原理簡(jiǎn)介 57
3.2.1 軟件接收機組成簡(jiǎn)介 57
3.2.2 軟件接收機設計思想簡(jiǎn)介 58
3.3 軟件接收機技術(shù)簡(jiǎn)介 60
3.3.1 衛星導航軟件接收機結構選擇 61
3.3.2 衛星導航軟件接收機的模擬前端 64
3.3.3 衛星導航信號的數字化 69
3.3.4 衛星導航軟件接收機的數字信號處理 69
第4章 非人為干擾環(huán)境 73
4.1 衛星導航信息傳遞信道和信道模型 74
4.2 衛星導航信息傳遞信道中的非人為干擾 76
4.3 載體動(dòng)態(tài)的影響 77
4.3.1 衛星多普勒頻移 77
4.3.2 多普勒頻率的變化 80
4.4 環(huán)境多徑及對接收機跟蹤環(huán)路的影響 82
4.4.1 衛星導航信號多徑誤差模型 82
4.4.2 多徑對接收環(huán)路的影響 83
4.4.3 對多徑效應的討論 85
4.5 載體遮蔽的影響 86
4.5.1 信號方向與用戶(hù)航向及水平面夾角影響的討論 87
4.5.2 信號方向與用戶(hù)之間的角度影響的仿真 88
4.6 陸地的影響 115
4.6.1 菲涅爾區的討論 115
4.6.2 開(kāi)闊面陸地對衛星導航信號的影響 121
4.6.3 陸地部分遮擋對衛星導航信號的影響 127
第5章 電子戰環(huán)境 131
5.1 最佳干擾和絕對最佳干擾 132
5.1.1 衛星導航信息傳遞中平均互信息量的描述 132
5.1.2 干擾最大熵 135
5.1.3 絕對最佳干擾樣式 140
5.1.4 幾種常見(jiàn)壓制干擾樣式危害性的討論 140
5.1.5 干擾影響的不確定性討論 144
5.2 相關(guān)干擾 146
5.2.1 相關(guān)干擾原理 146
5.2.2 相關(guān)干擾的物理描述 147
5.2.3 相關(guān)干擾危害評估 148
5.3 靈巧干擾 149
5.3.1 靈巧干擾定義 150
5.3.2 多普勒時(shí)移 151
5.3.3 對接收機環(huán)路的危害 151
5.3.4 一個(gè)實(shí)例 153
5.4 欺騙干擾 156
5.4.1 欺騙干擾的危害性 156
5.4.2 欺騙干擾的原理 157
5.4.3 對捕獲跟蹤環(huán)路的干擾實(shí)驗 161
5.4.4 轉發(fā)欺騙干擾的限制 162
第6章 直接序列擴頻抗干擾技術(shù) 165
6.1 直接序列擴頻接收機處理增益原理 166
6.2 環(huán)路同步技術(shù)的討論 168
6.3 直擴抗噪聲容限 170
6.3.1 抗噪聲容限的理論分析 171
6.3.2 抗噪聲容限的數值分析和設計 174
6.4 多模信號處理 178
第7章 自適應天線(xiàn)陣列抗干擾技術(shù) 181
7.1 自適應調零天線(xiàn)抗干擾技術(shù) 185
7.1.1 基本概念 185
7.1.2 調零天線(xiàn)的抗干擾自由度 190
7.1.3 GPS調零天線(xiàn)的算法 192
7.1.4 GPS調零天線(xiàn)的特點(diǎn) 200
7.1.5 GPS調零天線(xiàn)的性能 202
7.2 多波束接收技術(shù) 208
7.2.1 陣列信號模型 208
7.2.2 MVDR波束形成算法 209
7.2.3 仿真分析 210
第8章 信號處理抗干擾技術(shù) 213
8.1 時(shí)頻域抗干擾原理 214
8.2 時(shí)頻域抗干擾算法 215
8.2.1 自適應時(shí)域濾波 215
8.2.2 頻域FFT 216
8.2.3 空時(shí)(STAP)抗干擾 218
8.2.4 其他算法 224
8.3 抗干擾性能分析 234
8.3.1 瞬時(shí)相位存在估計誤差時(shí)的性能分析 234
8.3.2 瞬時(shí)幅度存在估計誤差時(shí)的性能分析 240
8.3.3 仿真分析 242
第9章 GPS/INS組合導航技術(shù) 247
9.1 GPS/INS組合導航原理 249
9.2 組合導航技術(shù) 250
9.2.1 GPS/INS松耦合技術(shù) 250
9.2.2 GPS/INS緊耦合技術(shù) 256
9.2.3 GPS/INS深耦合技術(shù) 258
9.3 GPS/INS組合系統的性能 259
9.3.1 GPS/INS組合導航接收機測量誤差與跟蹤門(mén)限的關(guān)系 259
9.3.2 GPS/INS組合導航的多普勒頻移誤差估計 260
9.3.3 GPS/INS組合導航接收機的抗干擾性能分析 261
第10章 其他抗干擾技術(shù) 263
10.1 干擾信號監測識別技術(shù) 264
10.1.1 干擾監測技術(shù)研究現狀 264
10.1.2 干擾監測關(guān)鍵技術(shù)分析 265
10.2 干擾源測向定位技術(shù) 270
10.2.1 干擾源測向技術(shù) 270
10.2.2 干擾源定位技術(shù) 271
10.3 完好性檢測 272
10.3.1 完好性檢測算法 273
10.3.2 故障衛星探測算法[73] 275
10.3.3 故障衛星分離算法[73] 276
第11章 衛星導航接收機實(shí)際使用中的抗干擾 279
11.1 實(shí)際使用方式對抗干擾能力的影響 280
11.2 衛星導航接收機的系統屬性 280
11.2.1 現在性 280
11.2.2 體系性 280
11.2.3 系統多樣性 281
11.2.4 用戶(hù)多樣性 281
11.3 干擾機的體系要求 281
11.4 干擾方式預測 281
11.4.1 體制針對性 281
11.4.2 核心觀(guān)測值針對性 282
11.4.3 效果評估針對性 282
11.5 干擾機的分布預計 282
11.5.1 干擾方程 282
11.5.2 距離增益 283
11.5.3 升空干擾增益 283
11.5.4 分布干擾增益 283
11.5.5 干擾機的協(xié)同 283
11.6 展望 284
參考文獻 285