Методы и алгоритмы многоканальной цифровой фильтрации помех для аппаратуры потребителей СРНС

• Автор: Хоанг Тхе Кхань
• Шифр специальности: 05.12.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 166 с. : ил.

► ОГЛАВЛЕНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

1. ОБЗОР АВТОМАТИЧЕСКИХ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ПОДАВИТЕЛЕЙ ПОМЕХ ДЛЯ СРНС

1.1. Влияние действия помех на НАП СРНС

1.1.1. Основные определения в области помехоустойчивости и виды помех

Ф 1.1.2. Оптимальная и подоптимальная помехи для приема сигналов GPS и ГЛОНАСС

1.1.3. Основные типы непреднамеренных и преднамеренных помех, оказывающие влияние на прием сигналов GPS и ГЛОНАСС
1.2. Идея пространственной обработки и главные особенности задачи пространственного подавления помех для защиты СРНС

1.3. Способы пространственно-временной обработки сигналов СРНС для повышения

► помехозащищенности НАП

1.4. Варианты технической реализации антенных подавителей помех

1.5. Обзор известных зарубежных аналогов пространственных подавителей помех СРНС28
2. СИСТЕМАТИЗАЦИЯ МЕТОДОВ ФОРМИРОВАНИЯ ВЕКТОРА ВЕСОВЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ, ОСНОВАННЫХ НА ПРОСТРАНСТВЕННЫХ РАЗЛИЧИЯХ СИГНАЛОВ И ПОМЕХ
2.1. Характеристики качества подавления помех
2.2. Математическая запись методов пространственной режекции помех
ф 2.2.1. Наиболее применяемые на практике критерии адаптации ВВК
2.2.1.1. Минимум среднеквадратической ошибки
2.2.1.2. Минимум среднеквадратической ошибки с ограничениями
2.2.1.3. Максимум отношения сигнал/(помеха+шум)
• 2.2.1.4. Минимум мощности выходного сигнала АФАР при ограничениях
2.2.2. Основы теории фильтров Винера
2.2.3. Рекурсивные алгоритмы адаптации ВВК
2.2.3.1. Градиентные алгоритмы
2.2.3.1.1. Алгоритмы первого и второго порядков
2.2.3.2. Поисковые алгоритмы
2.2.3.3. Рекурсивный алгоритм наименьших квадратов
2.2.4. Алгоритмы прямого решения
2.2.4.1. Алгоритм непосредственного обращения корреляционной матрицы данных
2.2.4.2. Алгоритм рекуррентного обращения корреляционной матрицы
2.2.4.3. Алгоритм последовательной декорреляции помех
2.3. Примеры эффективных алгоритмов подавления помех на основе пространственной обработки сигналов
2.3.1. Алгоритмы по минимуму мощности колебаний на выходе подавителя помех
2.3.1.1. Пространственно-временной алгоритм по минимуму мощности с ограничениями
2.3.1.2. Пространственный алгоритм по минимуму мощности
2.3.2. Алгоритмы по минимуму среднеквадратического отклонения выходного процесса от ожидаемого
2.3.2.1. Пространственно-временной алгоритм по минимуму СКО
2.3.2.2. Пространственный алгоритм по минимуму СКО
2.3.3. Оценка количества векторно-матричных и арифметических операций
2.3.3.1. Оценка количества векторно-матричных и арифметических операций
• алгоритма пространственно-временной обработки по минимуму СКО

2.З.З.2. Оценка количества векторно-матричных и арифметических операций алгоритма пространственной обработки по минимуму СКО
* 2.3.3.3. Оценка количества векторно-матричных и арифметических операций
алгоритма пространственно-временной обработки по минимуму мощности
2.3.3.4. Оценка количества векторно-матричных и арифметических операций алгоритма пространственной обработки по минимуму мощности
2.3.3.5. Требуемая производительность вычислительной системы
2.3.3.6. Выводы
2.4. Выводы
• 3. АНАЛИЗ АЛГОРИТМОВ ПОДАВЛЕНИЯ ПОМЕХ МЕТОДАМИ ИМИТАЦИОННОГО
МОДЕЛИРОВАНИЯ
3.1. Моделирование сигнально-помеховой обстановки
3.1.1. Модель сигнально-помеховой обстановки
3.1.1.1. Формирование полезного сигнала и помехи
3.1.1.2. Формирование фронтов сигналов и помех на приемных элементах АФАР.... 71 > 3.1.1.2.1. Учет задержек распространения до приемных элементов АФАР
3.1.1.2.2. Формирование фронта полезного сигнала на ПЭ
3.1.1.2.3. Формирование фронта помех на ПЭ
3.1.1.2.4. Формирование фронта нестационарных помех на ПЭ
3.1.1.3. Нормировка сигналов и помех
3.2. Модель нестабильности коэффициентов передачи приемных каналов подавителя
3.2.1. Модель нестабильности по частоте полосового фильтра
ф 3.2.2. Описание способа формирования итогового сигнала
3.3. Количественные характеристики подавления помех для ПОС и ПВОС алгоритмов
3.3.1. Анализ влияния расстояния между антенными элементами на качественные показатели АФАР
* 3.3.2. Оценка качества подавления помех алгоритмов в зависимости от числа
источников широкополосных помех и их расположения
3.3.2.1 Оценка качества подавления помех для алгоритма ПОС по минимуму мощности
3.3.2.2. Оценка качества подавления помех для алгоритма ПОС по минимуму СКО
3.3.2.3. Оценка качества подавления помех в зависимости от числа широкополосных помех и их расположения для алгоритмов ПВОС
3.3.3. Оценка времени подавления помех
3.3.4. Выводы
3.4. Пошаговое построения диаграмм направленности АФАР в процессе адаптации к помехам
3.4.1. Пример пошагового построения диаграмм направленности 4-х элементной АФАР в процессе адаптации к помехам
3.4.2. Пример пошагового построения диаграмм направленности 7-ми элементной АФАР в процессе адаптации к помехам
3.5. Оценка дестабилизирующего влияния неидентичности приемоусилительного тракта на характеристики помехоподавления
3.5.1. Список дестабилизирующих факторов и параметров неидентичности приемных каналов АФАР, влияющих на характеристики подавления помех
3.5.2. Влияние дестабилизирующих факторов на характеристики подавления помех
3.6. Выводы по результатам статистического моделирования подавления помех
4. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ВЕЛИЧИНЫ НЕРАБОЧЕЙ ЗОНЫ СРНС ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ПОДАВИТЕЛЯ ПОМЕХ
* 4.1. Основные положения

4.2. Вектор пробного сигнала для расчета ХН 7-ми и 4-х элементной АФАР
^ 4.3. Расчетные соотношения для определения величины нерабочей зоны СРНС
4.4. Оценка величины нерабочих зон СРНС при подавлении помех
4.4.1. Результаты расчета величины нерабочей зоны СРНС для 4-х и 7-ми элементной АФАР при 4.4.1.1. Нерабочие зоны ГЛОНАСС для 4-х элементной АФАР
4.4.1.2. Нерабочие зоны ГЛОНАСС при 7-ми элементной АФАР
4.4.2. Сравнение величин нерабочей зоны СРНС для 7-ми элементной АФАР при различных расстояниях между антенными элементами
® 4.5. Выводы
5. МЕТОДЫ КОРРЕКЦИИ НЕИДЕНТИЧНОСТЕЙ ПРИЕМНЫХ КАНАЛОВ ПОДАВИТЕЛЯ ПОМЕХ
5.1. Обзор известных технических решений
5.1.1. Преамбула
5.1.2. Существующие методы решения проблемы коррекции
5.2. Метод автокоррекции приемных каналов подавителя помех
5.2.1. Постановка задачи
5.2.2. Разработка 2-х этапного алгоритма режекции помех с автокорекцией
5.2.3. Результаты исследования на моделях алгоритма коррекции
5.2.3.1. Описание сигнально-помеховой обстановки
5.2.3.2. Результаты моделирования при идентичных каналах
5.2.3.3. Результаты при неидентичных каналах
5.2.3.4. Анализ графиков
Ф 5.2.3.5. Таблицы с результатами имитационного моделирования
5.3. Коррекция каналов подавителя помех на основе автокомпенсатора
5.3.1. Преамбула
5.3.2. Описание автокомпенсатора помех с коррекцией неидентичностей приемных ' каналов
5.3.3. Результаты имитационного моделирования
5.3.3.1. 7-ми канальный автокомпенсатор с коррекцией
5.3.3.2. 2-х канальный автокомпенсатор с коррекцией
5.4. Выводы
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ

м к
т=1 *
Представим весовые коэффициенты в виде вектора для М элементной антенны:
W7’=[vvn ••• wm щк ■■■ wMk ■■■ wlK ■■■ wMK], (2.12) Входную смесь комплексных сигналов также представим в виде аналогичного по структуре вектора:
Хг=[х!(и) хм(п) х(п — 1) ••• хм(п-1) ••• ^(rc-K + l) хм(п-К + ) (2.13)
Тогда выход фильтра описывается следующим простым матричным соотношением:
у(п) = Wr • X = Хт ■ W, где у(п) - выходной сигнал подавителя помех.
В условиях малой мощности полезных сигналов по сравнению с мощностями помех, целесообразно конструировать адаптивный алгоритм формирования ДН АФАР по критерию минимума мощности смесительного сигнала на выходе антенного подавителя при ограничениях на ХН[6, 54].
Накладывая на весовой вектор ограничения, можно задавать направления лучей на источники полезных сигналов (НКА), предполагая ориентацию АФАР и координаты навигационного космического аппарата (НКА) известными, либо формировать лучи для равномерного перекрытия верхней полусферы, откуда приходят сигналы НКА.
Целесообразно использовать режим без сопровождения полезного сигнала. В итоге ВВК, обеспечивающий режекцию направлений пространства, с которых приходят помеховые сигналы, определим по критерию минимизации энергии выходного сигнала при некоторых линейных ограничениях. В матричном виде выражение для ВВ выглядит следующим образом:
W0 = min|xr • wf • Хг • Wj= min{w"X* • Xr -w}= min{w//R-w} (2.14)
при условии
Cr-W = B, (2.15)