1.3 本文主要内容

本文介绍了GPS信号的产生原理以及常规压制式干扰的产生方法，接着建立了GPS信号和多种干扰信号的模型；同时分析了空时联合自适应抗干扰算法的工作原理，分析LCMV准则计算得到加权矢量的过程，并使用Matlab软件完成空时联合自适应抗干扰算法仿真实现，最后仿真分析算法参数对GPS信号的影响规律。本文各章节安排如下：

第一章：绪论，综述了 GPS导航抗干扰课题的研究背景和意义，主要介绍了全球卫星导航系统和导航抗干扰的必要性；然后介绍了国内外研究机构在导航抗干扰这一领域的研究现状；最后给出了本文的主要工作内容。

第二章：分析了GPS信号C/A码的产生过程，建立GPS卫星信号模型；建立常规压制式宽窄带干扰信号模型，仿真得到干扰信号的时域图和频谱图；最后建立四阵元天线阵列接收信号模型。

第三章：给出空时自适应处理基本结构，分析线性约束最小方差准则（LCMV）如何求解权重系数，接着使用Matlab软件实现基于LCMV准则的空时抗干扰算法，完成正交数字下变频和FIR滤波器的设计。

第四章：使用Matlab软件仿真分析了天线阵元数、时延抽头数、采样快拍数和干扰方向对空时联合抗干扰算法性能的影响规律。

2  阵列天线GPS卫星信号与干扰建模

2.1  GPS卫星信号建模

2.1.1 GPS信号结构

GPS卫星信号共包含三部分，第一部分是传输载波，用于确定信号传输频点，包含 L1、L2 和 L5 三个载波频率[7]；第二部分是伪随机扩频码，分为粗捕获码（C/A码）和精确码（P码），两种码信号互相正交；第三部分则是需要解析的导航电文数据码（D 码），是卫星发送给用户的二进制形式的定位数据，主要包含时间、卫星所处工作状态、时延改正等重要信息，均用来导航定位解算。

本课题主要研究针对 L1 频点的 GPS卫星信号，信号带宽约为 2MHz，对应的扩频码为粗捕获码(C/A 码)。

L1 频点的卫星发射信号的数学表达式如下：

                    (2.1)

式(2.1)中，   为 L1 载波频率，   为 C/A 码的幅度，  为 C/A 码，  为 C/A 码对应的数据码， 为 C/A 码信号的初始相位。

2.1.2 C/A 伪随机扩频码

C/A码的码速率为1.023MHz，码长度为1023，码周期为1ms，不同卫星的C/A码是不同的，C/A码发生器由两组10级移位寄存器G1和G2组成，结构图如图2.1。

图2.1 C/A码发生器结构图

图2.1中G1 和 G2 的特征多项式可以分别表示为式(2.2)和式(2.3)：

式（2.2）和式（2.3）中G1和G2都可以产生移位寄存器序列，即m序列，最大周期长度均为1023，10个寄存器的初始状态必须设为1，值得注意的是， 表示为异或输入的移位寄存器的第i级输出，二进制异或加法（即模 2和）的运算规则如下：   

C/A码由G1的末级输出序列和G2延时输出序列异或得到，G2延时输出序列通过选择两个抽头的位置进行异或得到，最终结果仍是一个伪随机序列，只改变其相位[3]。不同卫星的C/A码由不同的抽头方式生成，G2可以产生45种两个抽头组合方式，其中性能最好的32种组合方式用于不同的卫星。

GPS接收机在解扩时，会在接收机中产生所有卫星的 C/A 码，并做相位移动和接收到的信号做互相关运算。当码相位延时一致时，同一颗卫星的C/A码自相关会有一个峰值，不同卫星之间的互相关系数则很小，根据这一特性就能够分辨不同的GPS卫星信号[8]。