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衛星導航接收機抗干擾技術 ( 簡體 字) |
| 作者：潘高峰,王李軍,華 軍 | 類別：1. -> 電子工程 -> 電子電氣 |
| 譯者： |
| 出版社：電子工業出版社 |  3dWoo書號： 44158
詢問書籍請說出此書號！【缺書】
NT售價： 390 元 |
| 出版日：5/1/2016 |
| 頁數：304 |
| 光碟數：0 |
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站長推薦：   |
| 印刷：黑白印刷 | 語系： ( 簡體 版 ) |
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| ISBN：9787121285202 |
| 作者序 | 譯者序 | 前言 | 內容簡介 | 目錄 | 序 |
| (簡體書上所述之下載連結耗時費功, 恕不適用在台灣, 若讀者需要請自行嘗試, 恕不保證) |
| 作者序： |
| 譯者序： |
前言：“北斗系統與應用出版工程”叢書，能作為國家出版工程推進，是件很好的事情，我表示熱烈的祝賀，欣然作序予以鼓勵支持。北斗系統不僅是項充滿活力的新興技術，而且是國家重要的時空信息基礎設施，同時由于它與其他技術和產業的多重關聯性和融合性，故成為現代智能信息產業群體的重大技術支持系統和具有巨大帶動力的時代產業發展引擎，與國家安全、國民經濟和社會民生密切相關，與兩個“中國夢”密切相關，能夠服務全中國和全世界。北斗系統的建設和運營，給國家和社會的興邦強國、行業和企業的建功立業、團隊和個人的著書立說與創新創業創造精神的大發揮、大發展，提供了百年難遇的良好機會。“北斗系統與應用出版工程”叢書，也承載著同樣的使命，它所包括的內容包括系統、技術和應用三個方面，這種選擇非常符合實際需要，很全面，且顧及了眼前和長遠，而且應用方面所占的分量相當大。我建議在應用的服務領域要多下點功夫，這是北斗系統和時空信息服務體系的關鍵。在當今的條件下，推進這個出版工程，具有明顯的現實意義和長遠價值。為此，我在這里要強調三點：一是一定要把國內外GNSS領域的成功經驗和教訓，進行系統總結，作為良好的參考；二是應該將我們在系統建設中的實踐，上升為理論與模式，進一步推進我們的工作與事業；三是在上面兩點的基礎上，我們要有所前進，有所創造，在理論、實踐、產業和體系化發展推進上有所突破，逐步走向世界的前列，真正把這一出版工程，做成北斗系統偉大工程的一個不可分割的組成部分，反過來對于系統工程發揮指導促進作用，發揮其GNSS里程碑效應和效能。
2015年12月
前 言
衛星導航接收機已廣泛應用于我們的日常生活當中，軍事領域中的通信、指控、授時以及各種平臺，包括汽車、飛機、大炮、艦船、衛星、導彈、炮彈等幾乎沒有不受衛星導航影響的領域。本書以北斗或GPS接收機為代表，講述衛星導航接收機的抗干擾技術。
從美國提出導航戰概念以來，“GPS下一步的任務，除了抗干擾還是抗干擾和抗干擾”，抗干擾的重要性已成為業內共識。隨著我國“北斗”系統能力的形成，“北斗”接收機的抗干擾能力也正在成為系統應用的核心問題之一。目前關于衛星導航接收機的大部分書籍，關注的重點是GPS接收機輸出信息的應用，而不關心接收機本身。對于衛星導航的初級應用者來說，關注GPS接收機輸出信息的應用就夠了，但畢竟還有越來越多的人需要對衛星導航接收機特別是北斗接收機的抗干擾做深入的研究和應用，恰好作者是這樣的一些人，并且已對衛星導航接收機的抗干擾技術關注和研究了十多年，也愿意與大家共同探討思考過的問題，共享經歷過的經驗教訓。
本書的總體編寫思路分三個層次：
第一，衛星導航接收機的抗干擾要抗什么樣的干擾？作者認為主要是抗人為干擾，其次才是非人為干擾（包括自然干擾和非故意的人為干擾）。本書把各種干擾因素和傳播條件都看成接收機面臨的“環境”，并進行了詳細分析。正因為干擾是人為的，所以人為干擾可以是專門設計的，針對衛星導航接收體制、信息處理流程中的各個薄弱環節和導航定位過程，而不僅僅是針對衛星導航信號層面。這樣的干擾是“自由的”，比非人為干擾要復雜得多，抗這樣的干擾也困難得多，而且人為干擾和抗干擾是相互博弈的，是一個過程。本書將博弈分成戰術使用博弈和技術博弈，并穿插介紹。
第二，各種衛星導航為什么不約而同都采用了直接序列擴頻體制？這種體制對各種干擾如何發揮潛能？衛星導航接收機還可以采用哪些通用的抗干擾技術和獨特的抗干擾技術？本書提供了作者自己的經驗設計。
第三，衛星導航系統是一個復雜的體系，衛星導航接收機可以發揮系統屬性，極大地提高抗干擾能力，反過來干擾機也可以有體系要求、協同要求、戰術使用方法要求。對于衛星導航接收機而言，這部分內容非常重要，卻也往往被忽視。為了簡化起見，本書在描述各種技術時，通常采用直擴通信體制和衛星導航接收機的單通道，但會不斷穿插提醒體系性質，并在最后一章進行了集中簡要描述。
另外，因為抗干擾技術和設計都需要一個載體，依賴于具體的接收體制。本書采用了數字接收體制。目前各種接收機都趨向采用數字接收體制，需要抗干擾的接收機尤其如此。而且，相對來說，衛星導航接收機屬于窄帶接收機，在現有條件下，很多技術功能可以進一步用軟件方式來實現。本書簡要描述了軟件接收機模式。本書強調軟件接收機模式還有一個重要原因，就是可以采用作者的導師楊小牛院士的成果和作者翻譯的《GPS軟件接收機基礎》一書的成果。在軟件接收機中，信號被數字化后，可以通過數字信號處理得到必要的信息，也就是說，可以用軟件進行信號和信息處理，這種方式對增強抗干擾能力非常有意義。而且，一旦很好地理解了軟件無線電的概念，讀者就能夠自己提出一些解決問題的新方法，比如能夠提高效率和性能的其他捕獲和跟蹤方法，因為軟件功能是可以由讀者自己設計和重構的。
通信和導航是兩個不同的學科，卻又是兩個緊密相關的學科，通信和導航的接收機尤其如此。衛星導航的對抗（干擾和抗干擾）技術研究剛起步不久，而通信對抗已具備相對成熟的理論和技術，本書借用了通信對抗中的許多概念和術語，并往往以通信對抗為基礎進行分析，然后針對衛星導航接收機的特點再進行專門討論。
需要提醒的是，在實際工作中，抗干擾研究與干擾研究的視角往往并不相同，使用的術語也不盡相同，究其原因，可能是接收機設計時有“最佳接收理論”，而干擾自有其“最佳干擾理論”，人為干擾是自由的，干擾設計者不會局限于“最佳接收理論”約定的前提條件。信息論是信息傳輸的基礎理論，是干擾與抗干擾設計者的通用語言，本書采用信息論對干擾的基礎理論進行分析，作者認為，抗干擾設計只需了解各種干擾可能的原理，而沒有必要了解干擾產生過程。
本書各章節的安排請參考1.3節。
本書由潘高峰具體負責第1∼6章和第11章的撰寫，并負責全書統稿工作；王李軍負責第8∼10章的撰寫；華軍負責第7章的撰寫。另外，張建強研究員提供了大量數據和分析；2.3節中使用了英年早逝的曹國英女士提供的資料。在本書的成稿過程中，金曉帆和高騰協助了全書統稿和部分編寫工作，陳偉峰負責全書的校對。我們很榮幸地得到了楊小牛院士的支持，他不僅擔任了全書的審查工作，還就全書各個部分的具體編寫進行了指導。楊小牛院士是國內軟件無線電技術的開拓者和引領者，楊小牛院士也是王李軍的博士后導師，本書的研究成果包含了他的智慧，并且許多地方直接引用了楊小牛院士有關書籍中的內容。另外，在本書的編寫過程中還得到作者所在單位和眾多相關課題組同事，以及本書策劃編輯宋梅的大力支持和幫助，作者在此一并感謝。
作者 |
內容簡介：本書介紹了美軍導航戰和現代化計劃實施過程中的經驗教訓，從原理上研究了接收機要面臨的各種干擾。為了使干擾和抗干擾雙方有一個共同語言，本書作者首次采用信息論對各種可能的干擾作了理論分析。衛星導航采用直接序列擴頻體制，本書作者根據自己的經驗，分析了直擴體制對各種干擾的容限，介紹了通用抗干擾技術和衛星導航接收機可以采用的獨特的抗干擾方法。 |
目錄：第1章 緒論 1
1.1 衛星導航簡引 3
1.2 接收機抗干擾需求和發展 7
1.2.1 弱信號 7
1.2.2 人為干擾 8
1.2.3 接收機數字化、軟件化及其體系結構 8
1.2.4 接收機的實際使用環境 8
1.2.5 接收機的系統和體系屬性 9
1.3 本書結構和適用范圍 9
第2章 衛星導航及其現代化概論 11
2.1 衛星導航定位原理簡介 12
2.2 衛星導航定位系統簡介 18
2.2.1 北斗衛星導航定位系統（BDS）簡介 18
2.2.2 其他衛星導航定位系統簡介 22
2.3 衛星導航系統抗干擾技術的發展 28
2.3.1 系統抗干擾技術的起源 29
2.3.2 美軍的系統抗干擾技術計劃 29
2.3.3 GPS現代化計劃 34
2.3.4 GPS新信號結構推出過程 36
2.3.5 GPS BlockIII計劃 51
第3章 衛星導航軟件接收機 53
3.1 采用軟件接收體制的優勢 54
3.1.1 采用軟件接收體制的技術優勢 54
3.1.2 采用軟件接收體制的獨特抗干擾優勢 54
3.1.3 采用軟件接收體制的發展優勢 56
3.2 軟件接收原理簡介 57
3.2.1 軟件接收機組成簡介 57
3.2.2 軟件接收機設計思想簡介 58
3.3 軟件接收機技術簡介 60
3.3.1 衛星導航軟件接收機結構選擇 61
3.3.2 衛星導航軟件接收機的模擬前端 64
3.3.3 衛星導航信號的數字化 69
3.3.4 衛星導航軟件接收機的數字信號處理 69
第4章 非人為干擾環境 73
4.1 衛星導航信息傳遞信道和信道模型 74
4.2 衛星導航信息傳遞信道中的非人為干擾 76
4.3 載體動態的影響 77
4.3.1 衛星多普勒頻移 77
4.3.2 多普勒頻率的變化 80
4.4 環境多徑及對接收機跟蹤環路的影響 82
4.4.1 衛星導航信號多徑誤差模型 82
4.4.2 多徑對接收環路的影響 83
4.4.3 對多徑效應的討論 85
4.5 載體遮蔽的影響 86
4.5.1 信號方向與用戶航向及水平面夾角影響的討論 87
4.5.2 信號方向與用戶之間的角度影響的仿真 88
4.6 陸地的影響 115
4.6.1 菲涅爾區的討論 115
4.6.2 開闊面陸地對衛星導航信號的影響 121
4.6.3 陸地部分遮擋對衛星導航信號的影響 127
第5章 電子戰環境 131
5.1 最佳干擾和絕對最佳干擾 132
5.1.1 衛星導航信息傳遞中平均互信息量的描述 132
5.1.2 干擾最大熵 135
5.1.3 絕對最佳干擾樣式 140
5.1.4 幾種常見壓制干擾樣式危害性的討論 140
5.1.5 干擾影響的不確定性討論 144
5.2 相關干擾 146
5.2.1 相關干擾原理 146
5.2.2 相關干擾的物理描述 147
5.2.3 相關干擾危害評估 148
5.3 靈巧干擾 149
5.3.1 靈巧干擾定義 150
5.3.2 多普勒時移 151
5.3.3 對接收機環路的危害 151
5.3.4 一個實例 153
5.4 欺騙干擾 156
5.4.1 欺騙干擾的危害性 156
5.4.2 欺騙干擾的原理 157
5.4.3 對捕獲跟蹤環路的干擾實驗 161
5.4.4 轉發欺騙干擾的限制 162
第6章 直接序列擴頻抗干擾技術 165
6.1 直接序列擴頻接收機處理增益原理 166
6.2 環路同步技術的討論 168
6.3 直擴抗噪聲容限 170
6.3.1 抗噪聲容限的理論分析 171
6.3.2 抗噪聲容限的數值分析和設計 174
6.4 多模信號處理 178
第7章 自適應天線陣列抗干擾技術 181
7.1 自適應調零天線抗干擾技術 185
7.1.1 基本概念 185
7.1.2 調零天線的抗干擾自由度 190
7.1.3 GPS調零天線的算法 192
7.1.4 GPS調零天線的特點 200
7.1.5 GPS調零天線的性能 202
7.2 多波束接收技術 208
7.2.1 陣列信號模型 208
7.2.2 MVDR波束形成算法 209
7.2.3 仿真分析 210
第8章 信號處理抗干擾技術 213
8.1 時頻域抗干擾原理 214
8.2 時頻域抗干擾算法 215
8.2.1 自適應時域濾波 215
8.2.2 頻域FFT 216
8.2.3 空時（STAP）抗干擾 218
8.2.4 其他算法 224
8.3 抗干擾性能分析 234
8.3.1 瞬時相位存在估計誤差時的性能分析 234
8.3.2 瞬時幅度存在估計誤差時的性能分析 240
8.3.3 仿真分析 242
第9章 GPS/INS組合導航技術 247
9.1 GPS/INS組合導航原理 249
9.2 組合導航技術 250
9.2.1 GPS/INS松耦合技術 250
9.2.2 GPS/INS緊耦合技術 256
9.2.3 GPS/INS深耦合技術 258
9.3 GPS/INS組合系統的性能 259
9.3.1 GPS/INS組合導航接收機測量誤差與跟蹤門限的關系 259
9.3.2 GPS/INS組合導航的多普勒頻移誤差估計 260
9.3.3 GPS/INS組合導航接收機的抗干擾性能分析 261
第10章 其他抗干擾技術 263
10.1 干擾信號監測識別技術 264
10.1.1 干擾監測技術研究現狀 264
10.1.2 干擾監測關鍵技術分析 265
10.2 干擾源測向定位技術 270
10.2.1 干擾源測向技術 270
10.2.2 干擾源定位技術 271
10.3 完好性檢測 272
10.3.1 完好性檢測算法 273
10.3.2 故障衛星探測算法[73] 275
10.3.3 故障衛星分離算法[73] 276
第11章 衛星導航接收機實際使用中的抗干擾 279
11.1 實際使用方式對抗干擾能力的影響 280
11.2 衛星導航接收機的系統屬性 280
11.2.1 現在性 280
11.2.2 體系性 280
11.2.3 系統多樣性 281
11.2.4 用戶多樣性 281
11.3 干擾機的體系要求 281
11.4 干擾方式預測 281
11.4.1 體制針對性 281
11.4.2 核心觀測值針對性 282
11.4.3 效果評估針對性 282
11.5 干擾機的分布預計 282
11.5.1 干擾方程 282
11.5.2 距離增益 283
11.5.3 升空干擾增益 283
11.5.4 分布干擾增益 283
11.5.5 干擾機的協同 283
11.6 展望 284
參考文獻 285 |
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