GPS接收機抗干擾算法的研究與實現

楊彥

【摘要】 由于GPS（全球導航衛星系統）系統的強大功能，使其越來越受到人們的歡迎，人們對GPS的依賴也在與日俱增。但是在現實條件下GPS信號十分微弱，很容易被外界有意和無意的干擾，進而不能很好的實現定位功能。因此，需要在接收端研究一些抗干擾算法，來應對不同的干擾，使GPS信號能無失真的被我們所用。

【關鍵詞】 GPS 信號 算法研究

一、功率倒置抗干擾算法

功率倒置算法屬于空域抗干擾算法，在衛星信號極其微弱的時候，運用功率倒置算法能很好的保證信號的完整接收，并且在干擾信號方向上產生零陷。這種算法的核心是使輸出的功率最小。由于干擾信號功率都遠遠大于衛星信號的功率，所以在陣元端總是保持一個陣元系數為常數，其他陣元接收到的信號加權求和后與這一陣元信號做差，隨著輸出端的實時更新，權值也會實時變化，輸出功率不斷趨近于零。

功率倒置算法只對接收到的信號功率敏感，不會區分信號和干擾，所以這種方法對弱信號強干擾的情況效果最佳。并且由于有一陣元支路為常系數，所以不會產生對消為零的結果，總會有一支路有信號輸出。

二、空時域抗干擾算法

2.1空時抗干擾的基本原理

空時抗干擾技術結合了空域處理技術和時域處理技術的特點，解決了時域中不能將信號和干擾分離的缺陷，也彌補了僅靠空域濾波技術的抗干擾效果差的境況。因為空域抗干擾在抗干擾過程中有時候對于一個干擾的出現會在整個頻帶出現零陷。在復雜位置的環境當中，空域濾波技術往往因為自由度比較低不能很好的應對各種干擾。而時域上抗干擾效果單一，只是利用時域信號的特點來抑制干擾，有時不能對時域特征相似的信號和干擾加以區分。

空時抗干擾算法的原理是將一維的時域、空域濾波推廣到空域、時域的二維域中，形成空時二維處理結構，如圖所示：

空時抗干擾算技術彌補了前兩種抗干擾技術的不足，在不增加陣元的前提下，大幅增加了處理的自由度，從而使抗干擾能力明顯增強。空時抗干擾技術為GPS抗干擾領域的發展實現了質的突破。

2.2單星約束算法

功率倒置算法不需要知道衛星的方向信息就可以對干擾進行抑制，但是功率倒置算法也有缺陷，就是對功率和衛星信號相近的干擾或噪聲不能很好的抑制。而單星約束算法需要的前提是已知衛星方向信息。線性約束最小方差波束形成中以f作為對應的約束響應矢量來進行約束的，單星約束算法則是用單顆衛星的空間方向矢量和時間方向矢量作約束，在后期算法處理中始終將它作為約束條件，這樣處理的結果就能保證單顆衛星的信號功率與干擾噪聲的功率比始終最大。面對強干擾的時候也能產生零陷。（如果篇幅太大的話可把單星約束算法去掉）

三、總結

空域抗干擾算法的特點是算法簡單，實現所需要的資源比較少，且抗窄帶干擾的效果好，但由于自由度比較低，因此抗寬帶干擾的效果很差。而空時抗干擾算由于聯合了空域和時域，自由度大為增加，抗干擾的性能比空域法好很多，但是算法復雜，所需處理的數據隨著時間抽頭數的增加而急劇上漲，實現所耗費的資源太大。