衛星導航接收機抗乾擾技術 潘高峰 9787121285202 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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潘高峰 著

圖書標籤:

• 衛星導航
• 抗乾擾
• GNSS
• 接收機
• 信號處理
• 電子對抗
• 通信工程
• 潘高峰
• 9787121285202
• 工程技術

店鋪： 博遠慧達圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121285202

商品編碼：10984179828

包裝：平裝

齣版時間：2016-05-01

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基本信息

書名:衛星導航接收機抗乾擾技術

定價：78.00元

作者:潘高峰

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2016-05-01

ISBN：9787121285202

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版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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本書介紹瞭美軍導航戰和現代化計劃實施過程中的經驗教訓，從原理上研究瞭接收機要麵臨的各種乾擾。為瞭使乾擾和抗乾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乾擾作瞭理論分析。衛星導航采用直接序列擴頻體製，本書作者根據自己的經驗，分析瞭直擴體製對各種乾擾的容限，介紹瞭通用抗乾擾技術和衛星導航接收機可以采用的獨特的抗乾擾方法。

目錄

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目 錄第1章 緒論 11.1 衛星導航簡引 31.2 接收機抗乾擾需求和發展 71.2.1 弱信號 71.2.2 人為乾擾 81.2.3 接收機數字化、軟件化及其體係結構 81.2.4 接收機的實際使用環境 81.2.5 接收機的係統和體係屬性 91.3 本書結構和適用範圍 9第2章 衛星導航及其現代化概論 112.1 衛星導航定位原理簡介 122.2 衛星導航定位係統簡介 182.2.1 北鬥衛星導航定位係統（BDS）簡介 182.2.2 其他衛星導航定位係統簡介 222.3 衛星導航係統抗乾擾技術的發展 282.3.1 係統抗乾擾技術的起源 292.3.2 美軍的係統抗乾擾技術計劃 292.3.3 GPS現代化計劃 342.3.4 GPS新信號結構推齣過程 362.3.5 GPS BlockIII計劃 51第3章 衛星導航軟件接收機 533.1 采用軟件接收體製的優勢 543.1.1 采用軟件接收體製的技術優勢 543.1.2 采用軟件接收體製的獨特抗乾擾優勢 543.1.3 采用軟件接收體製的發展優勢 563.2 軟件接收原理簡介 573.2.1 軟件接收機組成簡介 573.2.2 軟件接收機設計思想簡介 583.3 軟件接收機技術簡介 603.3.1 衛星導航軟件接收機結構選擇 613.3.2 衛星導航軟件接收機的模擬前端 643.3.3 衛星導航信號的數字化 693.3.4 衛星導航軟件接收機的數字信號處理 69第4章 非人為乾擾環境 734.1 衛星導航信息傳遞信道和信道模型 744.2 衛星導航信息傳遞信道中的非人為乾擾 764.3 載體動態的影響 774.3.1 衛星多普勒頻移 774.3.2 多普勒頻率的變化 804.4 環境多徑及對接收機跟蹤環路的影響 824.4.1 衛星導航信號多徑誤差模型 824.4.2 多徑對接收環路的影響 834.4.3 對多徑效應的討論 854.5 載體遮蔽的影響 864.5.1 信號方嚮與用戶航嚮及水平麵夾角影響的討論 874.5.2 信號方嚮與用戶之間的角度影響的仿真 884.6 陸地的影響 1154.6.1 菲涅爾區的討論 1154.6.2 開闊麵陸地對衛星導航信號的影響 1214.6.3 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 1315.1 佳乾擾和佳乾擾 1325.1.1 衛星導航信息傳遞中平均互信息量的描述 1325.1.2 乾擾大熵 1355.1.3 佳乾擾樣式 1405.1.4 幾種常見壓製乾擾樣式危害性的討論 1405.1.5 乾擾影響的不確定性討論 1445.2 相關乾擾 1465.2.1 相關乾擾原理 1465.2.2 相關乾擾的物理描述 1475.2.3 相關乾擾危害評估 1485.3 靈巧乾擾 1495.3.1 靈巧乾擾定義 1505.3.2 多普勒時移 1515.3.3 對接收機環路的危害 1515.3.4 一個實例 1535.4 欺騙乾擾 1565.4.1 欺騙乾擾的危害性 1565.4.2 欺騙乾擾的原理 1575.4.3 對捕獲跟蹤環路的乾擾實驗 1615.4.4 轉發欺騙乾擾的限製 162第6章 直接序列擴頻抗乾擾技術 1656.1 直接序列擴頻接收機處理增益原理 1666.2 環路同步技術的討論 1686.3 直擴抗噪聲容限 1706.3.1 抗噪聲容限的理論分析 1716.3.2 抗噪聲容限的數值分析和設計 1746.4 多模信號處理 178第7章 自適應天綫陣列抗乾擾技術 1817.1 自適應調零天綫抗乾擾技術 1857.1.1 基本概念 1857.1.2 調零天綫的抗乾擾自由度 1907.1.3 GPS調零天綫的算法 1927.1.4 GPS調零天綫的特點 2007.1.5 GPS調零天綫的性能 2027.2 多波束接收技術 2087.2.1 陣列信號模型 2087.2.2 MVDR波束形成算法 2097.2.3 仿真分析 210第8章 信號處理抗乾擾技術 2138.1 時頻域抗乾擾原理 2148.2 時頻域抗乾擾算法 2158.2.1 自適應時域濾波 2158.2.2 頻域FFT 2168.2.3 空時（STAP）抗乾擾 2188.2.4 其他算法 2248.3 抗乾擾性能分析 2348.3.1 瞬時相位存在估計誤差時的性能分析 2348.3.2 瞬時幅度存在估計誤差時的性能分析 2408.3.3 仿真分析 242第9章 GPS/INS組閤導航技術 2479.1 GPS/INS組閤導航原理 2499.2 組閤導航技術 2509.2.1 GPS/INS鬆耦閤技術 2509.2.2 GPS/INS緊耦閤技術 2569.2.3 GPS/INS深耦閤技術 2589.3 GPS/INS組閤係統的性能 2599.3.1 GPS/INS組閤導航接收機測量誤差與跟蹤門限的關係 2599.3.2 GPS/INS組閤導航的多普勒頻移誤差估計 2609.3.3 GPS/INS組閤導航接收機的抗乾擾性能分析 261第10章 其他抗乾擾技術 26310.1 乾擾信號監測識彆技術 26410.1.1 乾擾監測技術研究現狀 26410.1.2 乾擾監測關鍵技術分析 26510.2 乾擾源測嚮定位技術 27010.2.1 乾擾源測嚮技術 27010.2.2 乾擾源定位技術 27110.3 完好性檢測 27210.3.1 完好性檢測算法 27310.3.2 故障衛星探測算法 27510.3.3 故障衛星分離算法 276第11章 衛星導航接收機實際使用中的抗乾擾 27911.1 實際使用方式對抗乾擾能力的影響 28011.2 衛星導航接收機的係統屬性 28011.2.1 現在性 28011.2.2 體係性 28011.2.3 係統多樣性 28111.2.4 用戶多樣性 28111.3 乾擾機的體係要求 28111.4 乾擾方式預測 28111.4.1 體製針對性 28111.4.2 核心觀測值針對性 28211.4.3 效果評估針對性 28211.5 乾擾機的分布預計 28211.5.1 乾擾方程 28211.5.2 距離增益 28311.5.3 升空乾擾增益 28311.5.4 分布乾擾增益 28311.5.5 乾擾機的協同 28311.6 展望 284參考文獻 285

作者介紹

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潘高峰，中國電科集團首席專傢，研究員級高級工程師，博士生導師，兼職教授，政府特殊津貼獲得者。所學專業為無綫電通訊以及通信與信息係統，主要研究方嚮為通信網絡和導航等。主持完成過國傢工程、重點型號和重大預研背景等多個項目，多次獲得省部級以上科技成果奬勵。在衛星導航方麵，公開發錶瞭十多篇學術論文，閤作齣版專著五部。

文摘

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序言

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《深空探測器抗乾擾通信係統設計與實現》 內容簡介： 本書深入探討瞭在極端空間環境下，深空探測器通信係統所麵臨的嚴峻抗乾擾挑戰，並由此提齣瞭一係列創新的設計理念、關鍵技術及實現方案。本書旨在為航天工程領域的研究人員、工程師以及相關專業的學生提供一套全麵而深入的理論指導和實踐參考。 第一章：深空通信環境的挑戰與乾擾源分析 本章首先描繪瞭深空通信的獨特環境，包括信號傳播距離極遠、信號衰減嚴重、通信時延大以及空間中存在各種自然和人為的乾擾源。我們將詳細分析這些乾擾源的特性，例如： 太陽活動乾擾： 太陽耀斑、日冕物質拋射等會産生強烈的射電輻射和高能粒子流，直接影響探測器與地球之間的通信信號。我們將分析不同波段下的太陽乾擾強度及其隨太陽活動周期的變化規律。 行星際等離子體乾擾： 行星際空間中的等離子體鞘層、電離層以及行星附近可能存在的等離子體環境，會對無綫電信號産生散射、摺射、吸收和頻移效應，導緻信號失真和衰減。我們將探討等離子體密度、溫度、磁場等參數對信號傳播的影響。 宇宙背景輻射： 盡管宇宙背景輻射相對穩定，但在某些特定頻段和應用場景下，其也會成為潛在的乾擾源，需要采取適當的濾波和處理手段。 遙測遙控信號乾擾： 在多任務、多探測器協同的深空探測任務中，不同探測器之間的遙測遙控信號可能産生相互乾擾，尤其是在信號功率接近或通信頻段重疊的情況下。 地麵站與星載設備自身噪聲： 地麵站和星載接收機、發射機自身産生的熱噪聲、散粒噪聲等，也是信號質量的重要影響因素，需要進行精確的建模和補償。 人為乾擾（低概率但需考慮）： 雖然在深空探測中人為乾擾的概率極低，但考慮到未來可能齣現的空間活動，我們也對其潛在形式進行初步的分析，並提齣應對策略。 第二章：深空通信抗乾擾理論基礎 本章將係統梳理與深空通信抗乾擾相關的理論知識，為後續章節的設計和實現奠定堅實的基礎。 信息論與編碼理論： 詳細介紹香農信道編碼定理在深空通信中的應用，重點講解糾錯碼（如捲積碼、Turbo碼、LDPC碼）和交織技術在提高數據可靠性方麵的作用。我們將分析不同編碼方案在抗噪聲、抗衰減和抗突發錯誤方麵的性能優勢，並結閤深空通信的特點，提齣最優編碼碼率和碼長選擇的原則。 信號處理與濾波技術： 深入闡述各種信號處理技術在去除噪聲和乾擾中的應用，包括但不限於： 綫性濾波： 介紹瞭維納濾波、卡爾曼濾波在最優估計和信號平滑方麵的原理和應用。 非綫性濾波： 探討瞭粒子濾波、擴展卡爾曼濾波等在處理非綫性係統和非高斯噪聲環境下的優越性。 自適應濾波： 重點介紹LMS、RLS等自適應濾波算法，以及它們如何實時調整濾波器參數以適應時變乾擾環境。 頻率域濾波： 分析瞭傅裏葉變換、小波變換等在頻域去除特定乾擾源的應用。 數字調製與解調技術： 探討瞭不同調製方式（如PSK, QPSK, M-PSK, FSK, M-FSK, QAM）在抗噪聲和抗衰減性能上的差異，以及它們在深空通信中的適用性。重點分析瞭相乾解調、非相乾解調、差分解調等技術。 信道建模與仿真： 介紹深空通信信道的各種衰落模型（如瑞利衰落、萊斯衰落、Nakagami衰落）和多徑效應模型。我們將演示如何利用仿真工具（如MATLAB/Simulink）對復雜深空信道進行精確建模，並評估不同抗乾擾策略的有效性。 第三章：星載通信係統的抗乾擾設計 本章將聚焦於星載通信係統，提齣一係列在探測器上實現的抗乾擾設計方案。 先進天綫技術： 高指嚮性天綫： 詳細介紹高增益定嚮天綫的原理和設計，如拋物麵天綫、相控陣天綫等，分析其在減小主瓣寬度、抑製旁瓣輻射方麵的優勢，從而有效降低對特定方嚮乾擾的敏感性。 自適應波束形成： 探討基於數字信號處理的自適應波束形成技術，分析其如何根據實時接收到的信號和乾擾情況，動態調整天綫方嚮圖，最大化目標信號增益，同時最小化乾擾信號接收。 低噪聲放大器（LNA）設計： 詳細討論LNA的設計原則，包括如何選擇低噪聲係數的器件、優化匹配網絡以實現最佳功率傳輸和噪聲抑製。我們將分析不同LNA拓撲結構（如單級、多級）在性能上的權衡。 射頻前端濾波與抑製技術： 帶通濾波： 介紹設計高性能帶通濾波器，以去除目標通信頻段之外的寬帶乾擾。 陷波濾波： 重點講解陷波濾波器（Notch Filter）在抑製窄帶強乾擾（如通信雷達、特定遙測信號）中的應用，並分析其陷波深度和帶寬的設計。 混頻器與本振設計： 探討低噪聲、高綫性度的混頻器設計，以及穩定、低相位噪聲的本振源（LO）對整體抗乾擾性能的影響。 數字信號處理（DSP）模塊設計： 高速ADC/DAC設計： 分析高速模數轉換器和數模轉換器對信號動態範圍和精度的要求，以及如何選擇閤適的采樣率和分辨率。 FPGA/ASIC實現： 討論利用FPGA或ASIC實現復雜的數字信號處理算法，包括實時解調、解碼、乾擾估計和補償等。我們將分析不同硬件平颱的優劣勢以及軟硬件協同設計的策略。 差分信號傳輸與共模抑製： 介紹差分信號傳輸在抑製共模乾擾方麵的優勢，以及如何在星載係統中實現差分信號的完整傳輸。 第四章：地麵站通信的抗乾擾策略 本章將重點關注地麵站的設計和策略，以最大限度地保障深空通信的質量。 大口徑與高增益天綫係統： 詳細介紹地麵大型射電望遠鏡和通信天綫的性能指標，以及如何通過優化饋源、反射麵等部件來提升接收靈敏度和抗乾擾能力。 射頻前端的乾擾抑製： 電磁屏蔽與吸波材料： 探討地麵站環境的電磁兼容性設計，包括機房的屏蔽措施、天綫周圍的吸波材料應用，以減少本地環境的電磁乾擾。 低噪聲放大器（LNA）與濾波器鏈： 詳細分析地麵LNA的設計要求，以及串聯的級聯濾波器（包括帶通、陷波、低通、高通濾波器）如何構成一個強大的乾擾抑製鏈。 相控陣天綫技術與數字波束形成： 介紹地麵相控陣天綫在多目標跟蹤、動態波束控製以及協同抗乾擾方麵的應用。我們將分析數字波束形成（DBF）技術如何通過數字域的信號處理，實現對乾擾源的精確抑製。 自適應乾擾對消技術： 詳細闡述基於外部參考信號或自適應算法的乾擾對消技術，包括如何利用探測器發齣的特定信號或自適應濾波器來實時估計並抵消外部乾擾。 地麵站信號處理與糾錯： 高級糾錯碼與解碼器： 介紹地麵站采用更強大的糾錯碼和高性能解碼器，以最大化地恢復在深空中受損的數據。 長時積纍與平均技術： 分析在接收信號能量受限時，如何通過長時間的信號積纍和平均來提高信噪比，並降低隨機噪聲的影響。 數據質量評估與故障診斷： 介紹實時的數據質量評估機製，以及如何根據評估結果對通信鏈路進行故障診斷和調整。 第五章：智能抗乾擾技術與未來展望 本章將探討更前沿的智能抗乾擾技術，並對未來深空通信抗乾擾的發展趨勢進行展望。 機器學習與人工智能在抗乾擾中的應用： 乾擾識彆與分類： 探討如何利用機器學習算法（如神經網絡、支持嚮量機）對不同類型的乾擾進行實時識彆和分類，以便采取針對性的對抗策略。 乾擾預測與預警： 分析如何利用曆史數據和實時監測信息，預測未來可能齣現的乾擾，並提前進行係統調整。 自適應參數優化： 介紹如何利用強化學習等技術，使通信係統能夠自主學習並優化抗乾擾相關的參數（如濾波器的截止頻率、編碼碼率等）。 認知無綫電技術在深空通信中的潛力： 探討認知無綫電（Cognitive Radio）的概念，分析其如何在復雜的深空頻譜環境中，實現對可用頻譜的智能感知、動態分配和靈活調整，從而規避潛在的乾擾。 量子通信與抗乾擾： 簡要介紹量子通信的基本原理，並展望其在未來深空通信中可能帶來的革命性變化，特彆是在安全性方麵，以及與傳統抗乾擾技術的結閤。 多探測器協同抗乾擾： 探討多個深空探測器之間如何協同工作，例如通過相互中繼信號，構建分布式通信網絡，以及共享乾擾信息，實現更強大的整體抗乾擾能力。 標準與協議的演進： 分析現有深空通信標準在抗乾擾方麵的局限性，並展望未來標準可能的發展方嚮，以適應更復雜的深空通信環境。 結論： 本書通過對深空通信環境的深入剖析，係統性地闡述瞭從理論基礎到具體實現的各類抗乾擾技術。本書強調瞭理論與實踐相結閤的重要性，並為讀者提供瞭一個全麵理解和掌握深空通信抗乾擾技術的框架。隨著深空探測任務的日益復雜和星際空間的探測範圍不斷拓展，對通信係統抗乾擾能力的要求也將不斷提高。本書所介紹的技術和理念，將為未來深空探測任務的成功執行提供重要的技術支撐，並推動相關領域的研究與發展。 關鍵詞： 深空探測器，通信係統，抗乾擾，信號處理，編碼理論，天綫技術，射頻前端，機器學習，認知無綫電。

評分☆☆☆☆☆

我一直對軍事科技和前沿工程技術有著莫名的著迷，尤其是那些能夠直接影響國傢安全和戰略發展的領域。衛星導航係統，在我看來，絕對是其中舉足輕重的一環。想象一下，在現代戰爭中，精確的製導武器、戰場態勢感知、人員和裝備的協同作戰，都高度依賴於穩定可靠的衛星導航信號。如果這個信號被乾擾，後果不堪設想。所以，這本書的“抗乾擾技術”幾個字，立刻吸引瞭我。我猜測，書中一定會涉及許多關於電磁頻譜、信號調製解調，甚至是電子戰的原理。會不會有關於如何識彆和對抗GPS欺騙、乾擾器的詳細闡述？書中對於不同類型的乾擾源，比如自然電磁乾擾、人為乾擾，又會分彆提齣怎樣的應對策略？我特彆期待能夠看到一些實際的案例分析，比如在某些重要的軍事行動中，是如何剋服信號乾擾，保障任務順利進行的。這不僅是一項技術，更是一種智慧的較量。

評分☆☆☆☆☆

我對智能交通係統的發展前景非常看好，而衛星導航技術則是智能交通的核心基礎。我們現在越來越依賴的自動駕駛、智能調度、甚至是共享齣行的定位服務，都離不開精確的衛星導航。但是，我也意識到瞭一個潛在的風險：如果導航信號被不法分子惡意乾擾，比如製造“鬼影”或者“虛假定位”，可能會導緻嚴重的交通混亂和安全事故。因此，這本書的“抗乾擾技術”主題，對我來說具有非常重要的現實意義。我希望書中能夠闡述，在民用交通領域，有哪些主要的乾擾源，以及針對這些乾擾源，有哪些成熟有效的解決方案。比如，在城市峽榖效應下，如何利用多係統融閤（比如GPS、北鬥、GLONASS、Galileo）來提高定位的魯棒性？或者，在一些關鍵區域，如何部署地麵增強係統（如RTK）來輔助衛星導航，提高精度和可靠性？這本書的視角，是否會更加側重於民用場景下的應用和技術推廣？

評分☆☆☆☆☆

作為一名業餘無綫電愛好者，我對各種信號的傳播和處理都有著濃厚的興趣。衛星導航信號雖然遙遠，但其本質也是電磁波的傳播，而“抗乾擾”更是無綫電通信中永恒的課題。我一直在思考，衛星導航信號如此微弱，又是如此寶貴，如何在各種復雜的環境中保持其“純潔性”。這本書的齣現，就像為我打開瞭一扇新的窗戶。我希望書中能夠詳細講解那些針對衛星信號特點的抗乾擾方法，比如多路徑效應的抑製、信噪比的提升、或者利用冗餘信息進行糾錯等等。我想瞭解，不同的抗乾擾算法在實現難度、計算量和效果上有什麼權衡。是不是會介紹一些先進的數字信號處理技術，比如自適應濾波、盲源分離等，這些技術在處理復雜乾擾方麵有哪些優勢？而且，這本書的書名中提到瞭“接收機”，這讓我很想知道，抗乾擾技術是如何具體實現在接收機硬件和軟件設計中的，是不是涉及到天綫的設計、射頻前端的優化、或者基帶信號處理流程的改進？

評分☆☆☆☆☆

這本書的標題聽起來就充滿瞭科技感，讓我對衛星導航這項我們日常生活中越來越離不開的技術産生瞭濃厚的興趣。我一直覺得，我們手機裏的GPS，車載導航，甚至是無人機定位，背後都有著一套非常精密的設計。尤其是在城市裏，高樓林立，信號很容易被屏蔽或者乾擾，這時候我們就需要更強大的技術來保證定位的準確性。這本書名字裏的“抗乾擾技術”正是戳中瞭我的好奇點，它究竟是如何剋服這些挑戰的呢？是不是像科幻電影裏那樣，有一套隱藏的“反欺騙”係統，能夠分辨齣真實的衛星信號和那些虛假的信號？我很好奇書中會介紹哪些具體的物理原理或者算法，能夠讓我們的接收機在復雜的電磁環境中依然保持“清醒”和“堅定”。是不是會涉及到信號處理、濾波技術，還是更深層次的數學模型？而且，作者潘高峰這個名字，也讓我對這本書的專業性和權威性有瞭期待，不知道他在這領域有什麼樣的研究背景和成就，能寫齣這樣一本深入的書籍。

評分☆☆☆☆☆

最近我對物聯網（IoT）設備的應用越來越感興趣，特彆是那些需要精確定位纔能實現功能的設備，比如智能農業的傳感器、環境監測站、甚至是一些需要精準追蹤的物流設備。這些設備往往部署在戶外，並且數量龐大，如何保證它們能夠持續穩定地獲取準確的位置信息，是一個不小的挑戰。這本書的“抗乾擾技術”內容，讓我思考，這些IoT設備在接收衛星信號時，會遇到哪些特殊的乾擾問題？是不是會涉及到低功耗下的抗乾擾設計？比如，為瞭節省能源，IoT設備的計算能力有限，那麼在抗乾擾算法的選擇上，會有哪些取捨？會不會介紹一些輕量級的抗乾擾技術，能夠適用於資源受限的IoT設備？另外，我也很好奇，在這些大規模部署的IoT網絡中，如果齣現乾擾，是否能夠實現有效的協同抗乾擾，或者說，是否能夠通過網絡中的其他設備來互相校準和糾正定位信息？這本書會從一個更宏觀的視角來探討這些問題嗎？