电子信息大赛参考ppt2

1、1 Northwestern Polytechnical University高精度卫星导航干扰方位识别设备高精度卫星导航干扰方位识别设备参赛队员:王凯 冯崇飞 葛孟佳 指导教师：张兆林 西北工业大学电子信息学院西北工业大学电子信息学院 20142014年年5 5月月2 Northwestern Polytechnical University 内容内容主要内容有以下几个方面：主要内容有以下几个方面： 课题研究背景和现状空间谱估计测向概述Capone算法及仿真导航干扰方位识别系统实现工作总结3 Northwestern Polytechnical University 课题研究背景和现状研究背

2、景 信号的波达方向(DOA)估计在电子战、雷达、声呐、定位探测等方面都有着广泛的应用。随着现代电子战场对攻击隐蔽性需求的逐渐提高 ，被动测向技术不需要发射电磁波，具有隐蔽性好，抗电子干扰能力强，安全性高和作用距离远等优点。研究现状 目前主要的空间谱估计测向技术有：基于线性预测类方法，子空间分解类方法，子空间拟合方法等。 在众多的空间谱估计测向技术中，Capon的最小方差法（MVM）具有很好的稳健性且对与系统的幅相误差敏感性相对较低，在国内外获得了广泛的研究和应用。4 Northwestern Polytechnical University 课题应用示例5 Northwestern Polyt

3、echnical University 传统测向技术电子式扫描 测向技术的原理：对于一般的远场信号而言，同一信号到达不同的阵元存在一个波程差，这个波程差导致了各接收阵元间的相位差利用各阵元间的相位差可以估计出信号的方位。空间谱估计测向技术概述机械式扫描6 Northwestern Polytechnical University 导航干扰方位识别设备概述 导航干扰方位识别设备系统设计：通过多元天线阵接收天上的卫星信号，并由射频模块将信号变到中频后，经数字处理板处理，实现波束指向控制，提取干扰信号信息通过上位机显示，可实时监测卫星导航中干扰信号，且具有多信号测向能力、测向精度高等特点。导航干扰方

4、位识别设备系统设计7 Northwestern Polytechnical University 工作原理该干扰方位识别系统主要包括三部分：第一部分是天线阵，负责接收天上的卫星信号；第二部分是射频板，将射频信号下变频到中频信号；第三部分是数字信号处理板，这一部分为方位识别的关键部分，部分以波束扫描算法为 核心指导思想，以FPGA、DSP为实现手段，实现波束指向控制，达到确定干扰方位 的目的。8 Northwestern Polytechnical University 方位识别系统结构导航干扰方位识别系统实现导航干扰方位识别系统实现9 Northwestern Polytechnical Un

5、iversity 测向系统硬件设计导航干扰方位识别导航干扰方位识别系统实现系统实现测向数字信号处理板主要由电源芯片、模数转换器、DSP芯片、FPGA芯片、外围辅助芯片(如FLASH和时钟芯片等)和输入输出接口构成。设计系统原理图、绘制PCB。测向板PCB布局布线10 Northwestern Polytechnical University 软件设计DSPADSP-TS101在系统中完成灵活、复杂的计算。其地址及数据引脚与FPGA、FLASH、SDRAM相连。使用VisualDSP+软件进行开发。导航干扰方位识别导航干扰方位识别系统实现系统实现11 Northwestern Polytechn

6、ical University 软件设计DSP导航干扰方位识别导航干扰方位识别系统实现系统实现DSP程序幅相校正程序干扰参数计算程序初始化程序12 Northwestern Polytechnical University 导航干扰方位识别系统实现导航干扰方位识别系统实现 FPGA具体工作流程软件设计FPGA13 Northwestern Polytechnical University 导航干扰方位识别系统实现导航干扰方位识别系统实现幅相误差校正250255260265270275280-10000-500005000原 始 数 据 实 部 信 息245250255260265270275-

7、10000-500005000原 始 数 据 虚 部 信 息250255260265270275-10000-500005000幅 相 误 差 校 正 后 数 据 实 部 信 息 （ DSP）250255260265270275-500005000幅 相 误 差 校 正 后 数 据 虚 部 信 息 （ DSP）对各通道进行校准和补偿，达到幅度和相位分别一致 14 Northwestern Polytechnical University 系统测试测试场景暗室测试示意暗室测试场景导航干扰方位识别导航干扰方位识别系统实现系统实现15 Northwestern Polytechnical Unive

8、rsity 导航干扰方位识别系统实现导航干扰方位识别系统实现实测结果干扰场景误差序号干扰信号方位角干扰识别方位角10332403912775160 16886200 192-87240 24778280 28889320 325510360 3600单干扰16 Northwestern Polytechnical University 导航干扰方位识别系统实现导航干扰方位识别系统实现误差分析结果如下图：误差分析结果17 Northwestern Polytechnical University 工作总结工作总结 本文基于DOA算法中的capon准则设计了实用的卫星导航干扰识别设备，通过搭建FPGA加DSP的硬件平台，利用较少的阵元个数，降低了计算量。结合理论研究和实际测试的结果对系统进行进一步改进，目前该设备具有较高的测向精度。系统设计的难点是打破传统的波束扫描范围，控制波束在较低仰角的准确指向，以实现上半空间的全覆盖。18 Northwestern Polytechnical University 作品创新作品创新1. 本系统测角的有效范围现在扩大到法向方向90，实现了阵列上半空间的全覆盖。2. 该系统利用较少的阵元数量（阵元数目4），大大降低了计算的复杂度，提高了运算速度，较大的