卫星导航接收机抗干扰技术 潘高峰 9787121285202 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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潘高峰 著

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• 潘高峰
• 9787121285202
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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121285202

商品编码：10984179828

包装：平装

出版时间：2016-05-01

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基本信息

书名:卫星导航接收机抗干扰技术

定价：78.00元

作者:潘高峰

出版社：电子工业出版社

出版日期：2016-05-01

ISBN：9787121285202

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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本书介绍了美军导航战和现代化计划实施过程中的经验教训，从原理上研究了接收机要面临的各种干扰。为了使干扰和抗干扰双方有一个共同语言，本书作者首次采用信息论对各种可能的干扰作了理论分析。卫星导航采用直接序列扩频体制，本书作者根据自己的经验，分析了直扩体制对各种干扰的容限，介绍了通用抗干扰技术和卫星导航接收机可以采用的独特的抗干扰方法。

目录

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目 录第1章 绪论 11.1 卫星导航简引 31.2 接收机抗干扰需求和发展 71.2.1 弱信号 71.2.2 人为干扰 81.2.3 接收机数字化、软件化及其体系结构 81.2.4 接收机的实际使用环境 81.2.5 接收机的系统和体系属性 91.3 本书结构和适用范围 9第2章 卫星导航及其现代化概论 112.1 卫星导航定位原理简介 122.2 卫星导航定位系统简介 182.2.1 北斗卫星导航定位系统（BDS）简介 182.2.2 其他卫星导航定位系统简介 222.3 卫星导航系统抗干扰技术的发展 282.3.1 系统抗干扰技术的起源 292.3.2 美军的系统抗干扰技术计划 292.3.3 GPS现代化计划 342.3.4 GPS新信号结构推出过程 362.3.5 GPS BlockIII计划 51第3章 卫星导航软件接收机 533.1 采用软件接收体制的优势 543.1.1 采用软件接收体制的技术优势 543.1.2 采用软件接收体制的独特抗干扰优势 543.1.3 采用软件接收体制的发展优势 563.2 软件接收原理简介 573.2.1 软件接收机组成简介 573.2.2 软件接收机设计思想简介 583.3 软件接收机技术简介 603.3.1 卫星导航软件接收机结构选择 613.3.2 卫星导航软件接收机的模拟前端 643.3.3 卫星导航信号的数字化 693.3.4 卫星导航软件接收机的数字信号处理 69第4章 非人为干扰环境 734.1 卫星导航信息传递信道和信道模型 744.2 卫星导航信息传递信道中的非人为干扰 764.3 载体动态的影响 774.3.1 卫星多普勒频移 774.3.2 多普勒频率的变化 804.4 环境多径及对接收机跟踪环路的影响 824.4.1 卫星导航信号多径误差模型 824.4.2 多径对接收环路的影响 834.4.3 对多径效应的讨论 854.5 载体遮蔽的影响 864.5.1 信号方向与用户航向及水平面夹角影响的讨论 874.5.2 信号方向与用户之间的角度影响的仿真 884.6 陆地的影响 1154.6.1 菲涅尔区的讨论 1154.6.2 开阔面陆地对卫星导航信号的影响 1214.6.3 陆地部分遮挡对卫星导航信号的影响 127第5章 电子战环境 1315.1 佳干扰和佳干扰 1325.1.1 卫星导航信息传递中平均互信息量的描述 1325.1.2 干扰大熵 1355.1.3 佳干扰样式 1405.1.4 几种常见压制干扰样式危害性的讨论 1405.1.5 干扰影响的不确定性讨论 1445.2 相关干扰 1465.2.1 相关干扰原理 1465.2.2 相关干扰的物理描述 1475.2.3 相关干扰危害评估 1485.3 灵巧干扰 1495.3.1 灵巧干扰定义 1505.3.2 多普勒时移 1515.3.3 对接收机环路的危害 1515.3.4 一个实例 1535.4 欺骗干扰 1565.4.1 欺骗干扰的危害性 1565.4.2 欺骗干扰的原理 1575.4.3 对捕获跟踪环路的干扰实验 1615.4.4 转发欺骗干扰的限制 162第6章 直接序列扩频抗干扰技术 1656.1 直接序列扩频接收机处理增益原理 1666.2 环路同步技术的讨论 1686.3 直扩抗噪声容限 1706.3.1 抗噪声容限的理论分析 1716.3.2 抗噪声容限的数值分析和设计 1746.4 多模信号处理 178第7章 自适应天线阵列抗干扰技术 1817.1 自适应调零天线抗干扰技术 1857.1.1 基本概念 1857.1.2 调零天线的抗干扰自由度 1907.1.3 GPS调零天线的算法 1927.1.4 GPS调零天线的特点 2007.1.5 GPS调零天线的性能 2027.2 多波束接收技术 2087.2.1 阵列信号模型 2087.2.2 MVDR波束形成算法 2097.2.3 仿真分析 210第8章 信号处理抗干扰技术 2138.1 时频域抗干扰原理 2148.2 时频域抗干扰算法 2158.2.1 自适应时域滤波 2158.2.2 频域FFT 2168.2.3 空时（STAP）抗干扰 2188.2.4 其他算法 2248.3 抗干扰性能分析 2348.3.1 瞬时相位存在估计误差时的性能分析 2348.3.2 瞬时幅度存在估计误差时的性能分析 2408.3.3 仿真分析 242第9章 GPS/INS组合导航技术 2479.1 GPS/INS组合导航原理 2499.2 组合导航技术 2509.2.1 GPS/INS松耦合技术 2509.2.2 GPS/INS紧耦合技术 2569.2.3 GPS/INS深耦合技术 2589.3 GPS/INS组合系统的性能 2599.3.1 GPS/INS组合导航接收机测量误差与跟踪门限的关系 2599.3.2 GPS/INS组合导航的多普勒频移误差估计 2609.3.3 GPS/INS组合导航接收机的抗干扰性能分析 261第10章 其他抗干扰技术 26310.1 干扰信号监测识别技术 26410.1.1 干扰监测技术研究现状 26410.1.2 干扰监测关键技术分析 26510.2 干扰源测向定位技术 27010.2.1 干扰源测向技术 27010.2.2 干扰源定位技术 27110.3 完好性检测 27210.3.1 完好性检测算法 27310.3.2 故障卫星探测算法 27510.3.3 故障卫星分离算法 276第11章 卫星导航接收机实际使用中的抗干扰 27911.1 实际使用方式对抗干扰能力的影响 28011.2 卫星导航接收机的系统属性 28011.2.1 现在性 28011.2.2 体系性 28011.2.3 系统多样性 28111.2.4 用户多样性 28111.3 干扰机的体系要求 28111.4 干扰方式预测 28111.4.1 体制针对性 28111.4.2 核心观测值针对性 28211.4.3 效果评估针对性 28211.5 干扰机的分布预计 28211.5.1 干扰方程 28211.5.2 距离增益 28311.5.3 升空干扰增益 28311.5.4 分布干扰增益 28311.5.5 干扰机的协同 28311.6 展望 284参考文献 285

作者介绍

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潘高峰，中国电科集团首席专家，研究员级高级工程师，博士生导师，兼职教授，政府特殊津贴获得者。所学专业为无线电通讯以及通信与信息系统，主要研究方向为通信网络和导航等。主持完成过国家工程、重点型号和重大预研背景等多个项目，多次获得省部级以上科技成果奖励。在卫星导航方面，公开发表了十多篇学术论文，合作出版专著五部。

文摘

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序言

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《深空探测器抗干扰通信系统设计与实现》 内容简介： 本书深入探讨了在极端空间环境下，深空探测器通信系统所面临的严峻抗干扰挑战，并由此提出了一系列创新的设计理念、关键技术及实现方案。本书旨在为航天工程领域的研究人员、工程师以及相关专业的学生提供一套全面而深入的理论指导和实践参考。 第一章：深空通信环境的挑战与干扰源分析 本章首先描绘了深空通信的独特环境，包括信号传播距离极远、信号衰减严重、通信时延大以及空间中存在各种自然和人为的干扰源。我们将详细分析这些干扰源的特性，例如： 太阳活动干扰： 太阳耀斑、日冕物质抛射等会产生强烈的射电辐射和高能粒子流，直接影响探测器与地球之间的通信信号。我们将分析不同波段下的太阳干扰强度及其随太阳活动周期的变化规律。 行星际等离子体干扰： 行星际空间中的等离子体鞘层、电离层以及行星附近可能存在的等离子体环境，会对无线电信号产生散射、折射、吸收和频移效应，导致信号失真和衰减。我们将探讨等离子体密度、温度、磁场等参数对信号传播的影响。 宇宙背景辐射： 尽管宇宙背景辐射相对稳定，但在某些特定频段和应用场景下，其也会成为潜在的干扰源，需要采取适当的滤波和处理手段。 遥测遥控信号干扰： 在多任务、多探测器协同的深空探测任务中，不同探测器之间的遥测遥控信号可能产生相互干扰，尤其是在信号功率接近或通信频段重叠的情况下。 地面站与星载设备自身噪声： 地面站和星载接收机、发射机自身产生的热噪声、散粒噪声等，也是信号质量的重要影响因素，需要进行精确的建模和补偿。 人为干扰（低概率但需考虑）： 虽然在深空探测中人为干扰的概率极低，但考虑到未来可能出现的空间活动，我们也对其潜在形式进行初步的分析，并提出应对策略。 第二章：深空通信抗干扰理论基础 本章将系统梳理与深空通信抗干扰相关的理论知识，为后续章节的设计和实现奠定坚实的基础。 信息论与编码理论： 详细介绍香农信道编码定理在深空通信中的应用，重点讲解纠错码（如卷积码、Turbo码、LDPC码）和交织技术在提高数据可靠性方面的作用。我们将分析不同编码方案在抗噪声、抗衰减和抗突发错误方面的性能优势，并结合深空通信的特点，提出最优编码码率和码长选择的原则。 信号处理与滤波技术： 深入阐述各种信号处理技术在去除噪声和干扰中的应用，包括但不限于： 线性滤波： 介绍了维纳滤波、卡尔曼滤波在最优估计和信号平滑方面的原理和应用。 非线性滤波： 探讨了粒子滤波、扩展卡尔曼滤波等在处理非线性系统和非高斯噪声环境下的优越性。 自适应滤波： 重点介绍LMS、RLS等自适应滤波算法，以及它们如何实时调整滤波器参数以适应时变干扰环境。 频率域滤波： 分析了傅里叶变换、小波变换等在频域去除特定干扰源的应用。 数字调制与解调技术： 探讨了不同调制方式（如PSK, QPSK, M-PSK, FSK, M-FSK, QAM）在抗噪声和抗衰减性能上的差异，以及它们在深空通信中的适用性。重点分析了相干解调、非相干解调、差分解调等技术。 信道建模与仿真： 介绍深空通信信道的各种衰落模型（如瑞利衰落、莱斯衰落、Nakagami衰落）和多径效应模型。我们将演示如何利用仿真工具（如MATLAB/Simulink）对复杂深空信道进行精确建模，并评估不同抗干扰策略的有效性。 第三章：星载通信系统的抗干扰设计 本章将聚焦于星载通信系统，提出一系列在探测器上实现的抗干扰设计方案。 先进天线技术： 高指向性天线： 详细介绍高增益定向天线的原理和设计，如抛物面天线、相控阵天线等，分析其在减小主瓣宽度、抑制旁瓣辐射方面的优势，从而有效降低对特定方向干扰的敏感性。 自适应波束形成： 探讨基于数字信号处理的自适应波束形成技术，分析其如何根据实时接收到的信号和干扰情况，动态调整天线方向图，最大化目标信号增益，同时最小化干扰信号接收。 低噪声放大器（LNA）设计： 详细讨论LNA的设计原则，包括如何选择低噪声系数的器件、优化匹配网络以实现最佳功率传输和噪声抑制。我们将分析不同LNA拓扑结构（如单级、多级）在性能上的权衡。 射频前端滤波与抑制技术： 带通滤波： 介绍设计高性能带通滤波器，以去除目标通信频段之外的宽带干扰。 陷波滤波： 重点讲解陷波滤波器（Notch Filter）在抑制窄带强干扰（如通信雷达、特定遥测信号）中的应用，并分析其陷波深度和带宽的设计。 混频器与本振设计： 探讨低噪声、高线性度的混频器设计，以及稳定、低相位噪声的本振源（LO）对整体抗干扰性能的影响。 数字信号处理（DSP）模块设计： 高速ADC/DAC设计： 分析高速模数转换器和数模转换器对信号动态范围和精度的要求，以及如何选择合适的采样率和分辨率。 FPGA/ASIC实现： 讨论利用FPGA或ASIC实现复杂的数字信号处理算法，包括实时解调、解码、干扰估计和补偿等。我们将分析不同硬件平台的优劣势以及软硬件协同设计的策略。 差分信号传输与共模抑制： 介绍差分信号传输在抑制共模干扰方面的优势，以及如何在星载系统中实现差分信号的完整传输。 第四章：地面站通信的抗干扰策略 本章将重点关注地面站的设计和策略，以最大限度地保障深空通信的质量。 大口径与高增益天线系统： 详细介绍地面大型射电望远镜和通信天线的性能指标，以及如何通过优化馈源、反射面等部件来提升接收灵敏度和抗干扰能力。 射频前端的干扰抑制： 电磁屏蔽与吸波材料： 探讨地面站环境的电磁兼容性设计，包括机房的屏蔽措施、天线周围的吸波材料应用，以减少本地环境的电磁干扰。 低噪声放大器（LNA）与滤波器链： 详细分析地面LNA的设计要求，以及串联的级联滤波器（包括带通、陷波、低通、高通滤波器）如何构成一个强大的干扰抑制链。 相控阵天线技术与数字波束形成： 介绍地面相控阵天线在多目标跟踪、动态波束控制以及协同抗干扰方面的应用。我们将分析数字波束形成（DBF）技术如何通过数字域的信号处理，实现对干扰源的精确抑制。 自适应干扰对消技术： 详细阐述基于外部参考信号或自适应算法的干扰对消技术，包括如何利用探测器发出的特定信号或自适应滤波器来实时估计并抵消外部干扰。 地面站信号处理与纠错： 高级纠错码与解码器： 介绍地面站采用更强大的纠错码和高性能解码器，以最大化地恢复在深空中受损的数据。 长时积累与平均技术： 分析在接收信号能量受限时，如何通过长时间的信号积累和平均来提高信噪比，并降低随机噪声的影响。 数据质量评估与故障诊断： 介绍实时的数据质量评估机制，以及如何根据评估结果对通信链路进行故障诊断和调整。 第五章：智能抗干扰技术与未来展望 本章将探讨更前沿的智能抗干扰技术，并对未来深空通信抗干扰的发展趋势进行展望。 机器学习与人工智能在抗干扰中的应用： 干扰识别与分类： 探讨如何利用机器学习算法（如神经网络、支持向量机）对不同类型的干扰进行实时识别和分类，以便采取针对性的对抗策略。 干扰预测与预警： 分析如何利用历史数据和实时监测信息，预测未来可能出现的干扰，并提前进行系统调整。 自适应参数优化： 介绍如何利用强化学习等技术，使通信系统能够自主学习并优化抗干扰相关的参数（如滤波器的截止频率、编码码率等）。 认知无线电技术在深空通信中的潜力： 探讨认知无线电（Cognitive Radio）的概念，分析其如何在复杂的深空频谱环境中，实现对可用频谱的智能感知、动态分配和灵活调整，从而规避潜在的干扰。 量子通信与抗干扰： 简要介绍量子通信的基本原理，并展望其在未来深空通信中可能带来的革命性变化，特别是在安全性方面，以及与传统抗干扰技术的结合。 多探测器协同抗干扰： 探讨多个深空探测器之间如何协同工作，例如通过相互中继信号，构建分布式通信网络，以及共享干扰信息，实现更强大的整体抗干扰能力。 标准与协议的演进： 分析现有深空通信标准在抗干扰方面的局限性，并展望未来标准可能的发展方向，以适应更复杂的深空通信环境。 结论： 本书通过对深空通信环境的深入剖析，系统性地阐述了从理论基础到具体实现的各类抗干扰技术。本书强调了理论与实践相结合的重要性，并为读者提供了一个全面理解和掌握深空通信抗干扰技术的框架。随着深空探测任务的日益复杂和星际空间的探测范围不断拓展，对通信系统抗干扰能力的要求也将不断提高。本书所介绍的技术和理念，将为未来深空探测任务的成功执行提供重要的技术支撑，并推动相关领域的研究与发展。 关键词： 深空探测器，通信系统，抗干扰，信号处理，编码理论，天线技术，射频前端，机器学习，认知无线电。

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最近我对物联网（IoT）设备的应用越来越感兴趣，特别是那些需要精确定位才能实现功能的设备，比如智能农业的传感器、环境监测站、甚至是一些需要精准追踪的物流设备。这些设备往往部署在户外，并且数量庞大，如何保证它们能够持续稳定地获取准确的位置信息，是一个不小的挑战。这本书的“抗干扰技术”内容，让我思考，这些IoT设备在接收卫星信号时，会遇到哪些特殊的干扰问题？是不是会涉及到低功耗下的抗干扰设计？比如，为了节省能源，IoT设备的计算能力有限，那么在抗干扰算法的选择上，会有哪些取舍？会不会介绍一些轻量级的抗干扰技术，能够适用于资源受限的IoT设备？另外，我也很好奇，在这些大规模部署的IoT网络中，如果出现干扰，是否能够实现有效的协同抗干扰，或者说，是否能够通过网络中的其他设备来互相校准和纠正定位信息？这本书会从一个更宏观的视角来探讨这些问题吗？

评分☆☆☆☆☆

我对智能交通系统的发展前景非常看好，而卫星导航技术则是智能交通的核心基础。我们现在越来越依赖的自动驾驶、智能调度、甚至是共享出行的定位服务，都离不开精确的卫星导航。但是，我也意识到了一个潜在的风险：如果导航信号被不法分子恶意干扰，比如制造“鬼影”或者“虚假定位”，可能会导致严重的交通混乱和安全事故。因此，这本书的“抗干扰技术”主题，对我来说具有非常重要的现实意义。我希望书中能够阐述，在民用交通领域，有哪些主要的干扰源，以及针对这些干扰源，有哪些成熟有效的解决方案。比如，在城市峡谷效应下，如何利用多系统融合（比如GPS、北斗、GLONASS、Galileo）来提高定位的鲁棒性？或者，在一些关键区域，如何部署地面增强系统（如RTK）来辅助卫星导航，提高精度和可靠性？这本书的视角，是否会更加侧重于民用场景下的应用和技术推广？

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题听起来就充满了科技感，让我对卫星导航这项我们日常生活中越来越离不开的技术产生了浓厚的兴趣。我一直觉得，我们手机里的GPS，车载导航，甚至是无人机定位，背后都有着一套非常精密的设计。尤其是在城市里，高楼林立，信号很容易被屏蔽或者干扰，这时候我们就需要更强大的技术来保证定位的准确性。这本书名字里的“抗干扰技术”正是戳中了我的好奇点，它究竟是如何克服这些挑战的呢？是不是像科幻电影里那样，有一套隐藏的“反欺骗”系统，能够分辨出真实的卫星信号和那些虚假的信号？我很好奇书中会介绍哪些具体的物理原理或者算法，能够让我们的接收机在复杂的电磁环境中依然保持“清醒”和“坚定”。是不是会涉及到信号处理、滤波技术，还是更深层次的数学模型？而且，作者潘高峰这个名字，也让我对这本书的专业性和权威性有了期待，不知道他在这领域有什么样的研究背景和成就，能写出这样一本深入的书籍。

评分☆☆☆☆☆

作为一名业余无线电爱好者，我对各种信号的传播和处理都有着浓厚的兴趣。卫星导航信号虽然遥远，但其本质也是电磁波的传播，而“抗干扰”更是无线电通信中永恒的课题。我一直在思考，卫星导航信号如此微弱，又是如此宝贵，如何在各种复杂的环境中保持其“纯洁性”。这本书的出现，就像为我打开了一扇新的窗户。我希望书中能够详细讲解那些针对卫星信号特点的抗干扰方法，比如多路径效应的抑制、信噪比的提升、或者利用冗余信息进行纠错等等。我想了解，不同的抗干扰算法在实现难度、计算量和效果上有什么权衡。是不是会介绍一些先进的数字信号处理技术，比如自适应滤波、盲源分离等，这些技术在处理复杂干扰方面有哪些优势？而且，这本书的书名中提到了“接收机”，这让我很想知道，抗干扰技术是如何具体实现在接收机硬件和软件设计中的，是不是涉及到天线的设计、射频前端的优化、或者基带信号处理流程的改进？

评分☆☆☆☆☆

我一直对军事科技和前沿工程技术有着莫名的着迷，尤其是那些能够直接影响国家安全和战略发展的领域。卫星导航系统，在我看来，绝对是其中举足轻重的一环。想象一下，在现代战争中，精确的制导武器、战场态势感知、人员和装备的协同作战，都高度依赖于稳定可靠的卫星导航信号。如果这个信号被干扰，后果不堪设想。所以，这本书的“抗干扰技术”几个字，立刻吸引了我。我猜测，书中一定会涉及许多关于电磁频谱、信号调制解调，甚至是电子战的原理。会不会有关于如何识别和对抗GPS欺骗、干扰器的详细阐述？书中对于不同类型的干扰源，比如自然电磁干扰、人为干扰，又会分别提出怎样的应对策略？我特别期待能够看到一些实际的案例分析，比如在某些重要的军事行动中，是如何克服信号干扰，保障任务顺利进行的。这不仅是一项技术，更是一种智慧的较量。