GPS接收机抗干扰算法的研究与实现

杨彦

【摘要】 由于GPS（全球导航卫星系统）系统的强大功能，使其越来越受到人们的欢迎，人们对GPS的依赖也在与日俱增。但是在现实条件下GPS信号十分微弱，很容易被外界有意和无意的干扰，进而不能很好的实現定位功能。因此，需要在接收端研究一些抗干扰算法，来应对不同的干扰，使GPS信号能无失真的被我们所用。

【关键词】 GPS 信号 算法研究

一、功率倒置抗干扰算法

功率倒置算法属于空域抗干扰算法，在卫星信号极其微弱的时候，运用功率倒置算法能很好的保证信号的完整接收，并且在干扰信号方向上产生零陷。这种算法的核心是使输出的功率最小。由于干扰信号功率都远远大于卫星信号的功率，所以在阵元端总是保持一个阵元系数为常数，其他阵元接收到的信号加权求和后与这一阵元信号做差，随着输出端的实时更新，权值也会实时变化，输出功率不断趋近于零。

功率倒置算法只对接收到的信号功率敏感，不会区分信号和干扰，所以这种方法对弱信号强干扰的情况效果最佳。并且由于有一阵元支路为常系数，所以不会产生对消为零的结果，总会有一支路有信号输出。

二、空时域抗干扰算法

2.1空时抗干扰的基本原理

空时抗干扰技术结合了空域处理技术和时域处理技术的特点，解决了时域中不能将信号和干扰分离的缺陷，也弥补了仅靠空域滤波技术的抗干扰效果差的境况。因为空域抗干扰在抗干扰过程中有时候对于一个干扰的出现会在整个频带出现零陷。在复杂位置的环境当中，空域滤波技术往往因为自由度比较低不能很好的应对各种干扰。而时域上抗干扰效果单一，只是利用时域信号的特点来抑制干扰，有时不能对时域特征相似的信号和干扰加以区分。

空时抗干扰算法的原理是将一维的时域、空域滤波推广到空域、时域的二维域中，形成空时二维处理结构，如图所示：

空时抗干扰算技术弥补了前两种抗干扰技术的不足，在不增加阵元的前提下，大幅增加了处理的自由度，从而使抗干扰能力明显增强。空时抗干扰技术为GPS抗干扰领域的发展实现了质的突破。

2.2单星约束算法

功率倒置算法不需要知道卫星的方向信息就可以对干扰进行抑制，但是功率倒置算法也有缺陷，就是对功率和卫星信号相近的干扰或噪声不能很好的抑制。而单星约束算法需要的前提是已知卫星方向信息。线性约束最小方差波束形成中以f作为对应的约束响应矢量来进行约束的，单星约束算法则是用单颗卫星的空间方向矢量和时间方向矢量作约束，在后期算法处理中始终将它作为约束条件，这样处理的结果就能保证单颗卫星的信号功率与干扰噪声的功率比始终最大。面对强干扰的时候也能产生零陷。（如果篇幅太大的话可把单星约束算法去掉）

三、总结

空域抗干扰算法的特点是算法简单，实现所需要的资源比较少，且抗窄带干扰的效果好，但由于自由度比较低，因此抗宽带干扰的效果很差。而空时抗干扰算由于联合了空域和时域，自由度大为增加，抗干扰的性能比空域法好很多，但是算法复杂，所需处理的数据随着时间抽头数的增加而急剧上涨，实现所耗费的资源太大。