1、1 Northwestern Polytechnical University多維域衛星導航抗干擾智能天線多維域衛星導航抗干擾智能天線參賽隊員：韓闖、呂瀟君、趙敬 指導教師：王伶 教授 西北工業大學電子信息學院西北工業大學電子信息學院 2012014 4年年5 5月月2 Northwestern Polytechnical University 內容內容 作品背景和創意智能天線方案概述自適應抗干擾算法及仿真多維域衛星導航抗干擾智能天線系統實現作品難點及創新點總結3 Northwestern Polytechnical University 作品研究背景和創意研究背景 以GPS為代表的衛星導航系

2、統廣泛應用于軍事與民用領域，我國的北斗二代導航系統正在加速組網階段。但由于衛星信號的脆弱性，極易受到人為惡意干擾，針對導航接收機的干擾與抗干擾技術成為理論與工程研究的熱點。 4 Northwestern Polytechnical University 作品研究背景和創意天線射頻板A/D抗干擾處理自動截位導航板抗干擾板作品創意 1、作品處于天線與接收機之間，完成接收機前端信號中干擾的抑制，使接收機能在復雜的電磁干擾環境中使用。 2、基于智能天線開展空域、時域、頻域、極化域多維域聯合的高靈敏度自適應數字多波束導航抗干擾技術研究。D/A5 Northwestern Polytechnical Un

3、iversity 智能天線方案概述 智能天線系統設計：利用信號傳輸的空間特性實現對陣列天線方向圖的波束指向的控制。通過自適應地調整天線陣的權值，自動修正和優化天線的方向圖、頻率響應和極化特性，提高輸出信號的信噪比，抑制和消除干擾。6 Northwestern Polytechnical University 波束形成器約束形式 實現算法說明MVDR波束形成器協方差矩陣求逆（SMI算法）輸出功率最小同時保證期望信號響應為1必須知道期望信號方向 0min.()1HXWHW R Wst W a抗干擾算法及仿真最優波束形成器的算法依據10100( )( )( )XMVDRHXR aWaR a本算法的權

4、值最優解為： 7 Northwestern Polytechnical University 基于MVDR準則的SMI算法 衛星信號干擾信號功率-13dB50dB40dB30dB俯仰角2060-50-20仿真條件：四陣元均勻方陣陣元間距半個波長快拍數1024一個衛星信號三個干擾信號-100-80-60-40-20020406080100-80-70-60-50-40-30-20-100角 度 /方向圖增益/dB CBFMVDR抗干擾算法及仿真8 Northwestern Polytechnical University 抗干擾效果圖：010203040506070405060708090100

5、110120頻 率 /MHz功率/dB抗 干 擾 前 信 號 及 干 擾 合 成 信 號 頻 譜010203040506070051015202530354045頻 率 /MHz功率/dB抗 干 擾 后 信 號 頻 譜抗干擾前信號頻譜抗干擾后信號頻譜抗干擾算法及仿真9 Northwestern Polytechnical University 抗干擾系統硬件設計抗干擾數字信號處理板主要由電源芯片、模數轉換器、DSP芯片、FPGA芯片、外圍輔助芯片(如FLASH和時鐘芯片等)和輸入輸出接口構成。設計系統原理圖、繪制PCB。抗干擾板PCB布局圖多維域衛星導航抗干擾智能天線系統實現多維域衛星導航抗干

6、擾智能天線系統實現10 Northwestern Polytechnical University 軟件設計DSP使用的DSP芯片為ADSP-TS101，其在系統中完成靈活、復雜的計算。其地址及數據引腳與FPGA、FLASH相連。使用VisualDSP+軟件進行開發。多維域衛星導航抗干擾智能天線系統實現多維域衛星導航抗干擾智能天線系統實現11 Northwestern Polytechnical University FPGA具體工作流程軟件設計FPGA多維域衛星導航抗干擾智能天線系統實現多維域衛星導航抗干擾智能天線系統實現使用的FPGA芯片為EP3C120F780I7，其在系統中完成復雜的邏

7、輯與時序控制。其地址及數據引腳與DSP、AD等相連。使用Quartus II軟件進行開發。12 Northwestern Polytechnical University 實際作品完成情況多維域衛星導航抗干擾智能天線系統實現多維域衛星導航抗干擾智能天線系統實現本團隊最終完成了抗干擾板的設計與調試，完成了整系統的連接。本產品最終完成了預期的設計要求，實現了在多維域對數據進行處理，自適應抗干擾，使接收機能在干擾環境下工作。抗干擾板與系統13 Northwestern Polytechnical University 系統測試測試場景暗室測試示意外場測試場景 多維域衛星導航抗干擾智能天線系統實現多維

8、域衛星導航抗干擾智能天線系統實現14 Northwestern Polytechnical University 實測結果無干擾多維域衛星導航抗干擾智能天線系統實現多維域衛星導航抗干擾智能天線系統實現15 Northwestern Polytechnical University 實測結果三干擾75db多維域衛星導航抗干擾智能天線系統實現多維域衛星導航抗干擾智能天線系統實現 測試條件：三寬帶，方位角：0、120、24016 Northwestern Polytechnical University 作品創新作品創新通過自適應地調整天線陣的權值，自動修正和優化天線的方向圖、頻率響應和極化特性，提高輸出信號的信噪比，抑制和消除干擾。極化-空-時-頻多維域導航抗干擾聯合處理，在空時的框架下完成自適應抗干擾，利用極化信息引入的自由度，拓展