電子信息大賽參考ppt2

1、1 Northwestern Polytechnical University高精度衛(wèi)星導(dǎo)航干擾方位識別設(shè)備高精度衛(wèi)星導(dǎo)航干擾方位識別設(shè)備參賽隊(duì)員:王凱 馮崇飛 葛孟佳 指導(dǎo)教師：張兆林 西北工業(yè)大學(xué)電子信息學(xué)院西北工業(yè)大學(xué)電子信息學(xué)院 20142014年年5 5月月2 Northwestern Polytechnical University 內(nèi)容內(nèi)容主要內(nèi)容有以下幾個方面：主要內(nèi)容有以下幾個方面： 課題研究背景和現(xiàn)狀空間譜估計(jì)測向概述Capone算法及仿真導(dǎo)航干擾方位識別系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工作總結(jié)3 Northwestern Polytechnical University 課題研究背景和現(xiàn)狀研究背

2、景 信號的波達(dá)方向(DOA)估計(jì)在電子戰(zhàn)、雷達(dá)、聲吶、定位探測等方面都有著廣泛的應(yīng)用。隨著現(xiàn)代電子戰(zhàn)場對攻擊隱蔽性需求的逐漸提高 ，被動測向技術(shù)不需要發(fā)射電磁波，具有隱蔽性好，抗電子干擾能力強(qiáng)，安全性高和作用距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。研究現(xiàn)狀 目前主要的空間譜估計(jì)測向技術(shù)有：基于線性預(yù)測類方法，子空間分解類方法，子空間擬合方法等。 在眾多的空間譜估計(jì)測向技術(shù)中，Capon的最小方差法（MVM）具有很好的穩(wěn)健性且對與系統(tǒng)的幅相誤差敏感性相對較低，在國內(nèi)外獲得了廣泛的研究和應(yīng)用。4 Northwestern Polytechnical University 課題應(yīng)用示例5 Northwestern Polyt

3、echnical University 傳統(tǒng)測向技術(shù)電子式掃描 測向技術(shù)的原理：對于一般的遠(yuǎn)場信號而言，同一信號到達(dá)不同的陣元存在一個波程差，這個波程差導(dǎo)致了各接收陣元間的相位差利用各陣元間的相位差可以估計(jì)出信號的方位。空間譜估計(jì)測向技術(shù)概述機(jī)械式掃描6 Northwestern Polytechnical University 導(dǎo)航干擾方位識別設(shè)備概述 導(dǎo)航干擾方位識別設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計(jì)：通過多元天線陣接收天上的衛(wèi)星信號，并由射頻模塊將信號變到中頻后，經(jīng)數(shù)字處理板處理，實(shí)現(xiàn)波束指向控制，提取干擾信號信息通過上位機(jī)顯示，可實(shí)時監(jiān)測衛(wèi)星導(dǎo)航中干擾信號，且具有多信號測向能力、測向精度高等特點(diǎn)。導(dǎo)航干擾方

4、位識別設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計(jì)7 Northwestern Polytechnical University 工作原理該干擾方位識別系統(tǒng)主要包括三部分：第一部分是天線陣，負(fù)責(zé)接收天上的衛(wèi)星信號；第二部分是射頻板，將射頻信號下變頻到中頻信號；第三部分是數(shù)字信號處理板，這一部分為方位識別的關(guān)鍵部分，部分以波束掃描算法為 核心指導(dǎo)思想，以FPGA、DSP為實(shí)現(xiàn)手段，實(shí)現(xiàn)波束指向控制，達(dá)到確定干擾方位 的目的。8 Northwestern Polytechnical University 方位識別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)導(dǎo)航干擾方位識別系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航干擾方位識別系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)9 Northwestern Polytechnical Un

5、iversity 測向系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)導(dǎo)航干擾方位識別導(dǎo)航干擾方位識別系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)測向數(shù)字信號處理板主要由電源芯片、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、DSP芯片、FPGA芯片、外圍輔助芯片(如FLASH和時鐘芯片等)和輸入輸出接口構(gòu)成。設(shè)計(jì)系統(tǒng)原理圖、繪制PCB。測向板PCB布局布線10 Northwestern Polytechnical University 軟件設(shè)計(jì)DSPADSP-TS101在系統(tǒng)中完成靈活、復(fù)雜的計(jì)算。其地址及數(shù)據(jù)引腳與FPGA、FLASH、SDRAM相連。使用VisualDSP+軟件進(jìn)行開發(fā)。導(dǎo)航干擾方位識別導(dǎo)航干擾方位識別系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)11 Northwestern Polytechn

6、ical University 軟件設(shè)計(jì)DSP導(dǎo)航干擾方位識別導(dǎo)航干擾方位識別系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)DSP程序幅相校正程序干擾參數(shù)計(jì)算程序初始化程序12 Northwestern Polytechnical University 導(dǎo)航干擾方位識別系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航干擾方位識別系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) FPGA具體工作流程軟件設(shè)計(jì)FPGA13 Northwestern Polytechnical University 導(dǎo)航干擾方位識別系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航干擾方位識別系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)幅相誤差校正250255260265270275280-10000-500005000原 始 數(shù) 據(jù) 實(shí) 部 信 息245250255260265270275-

7、10000-500005000原 始 數(shù) 據(jù) 虛 部 信 息250255260265270275-10000-500005000幅 相 誤 差 校 正 后 數(shù) 據(jù) 實(shí) 部 信 息 （ DSP）250255260265270275-500005000幅 相 誤 差 校 正 后 數(shù) 據(jù) 虛 部 信 息 （ DSP）對各通道進(jìn)行校準(zhǔn)和補(bǔ)償，達(dá)到幅度和相位分別一致 14 Northwestern Polytechnical University 系統(tǒng)測試測試場景暗室測試示意暗室測試場景導(dǎo)航干擾方位識別導(dǎo)航干擾方位識別系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)15 Northwestern Polytechnical Unive

8、rsity 導(dǎo)航干擾方位識別系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航干擾方位識別系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)測結(jié)果干擾場景誤差序號干擾信號方位角干擾識別方位角10332403912775160 16886200 192-87240 24778280 28889320 325510360 3600單干擾16 Northwestern Polytechnical University 導(dǎo)航干擾方位識別系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航干擾方位識別系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)誤差分析結(jié)果如下圖：誤差分析結(jié)果17 Northwestern Polytechnical University 工作總結(jié)工作總結(jié) 本文基于DOA算法中的capon準(zhǔn)則設(shè)計(jì)了實(shí)用的衛(wèi)星導(dǎo)航干擾識別設(shè)備，通過搭建FPGA加DSP的硬件平臺，利用較少的陣元個數(shù)，降低了計(jì)算量。結(jié)合理論研究和實(shí)際測試的結(jié)果對系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)，目前該設(shè)備具有較高的測向精度。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)是打破傳統(tǒng)的波束掃描范圍，控制波束在較低仰角的準(zhǔn)確指向，以實(shí)現(xiàn)上半空間的全覆蓋。18 Northwestern Polytechnical University 作品創(chuàng)新作品創(chuàng)新1. 本系統(tǒng)測角的有效范圍現(xiàn)在擴(kuò)大到法向方向90，實(shí)現(xiàn)了陣列上半空間的全覆蓋。2. 該系統(tǒng)利用較少的陣元數(shù)量（陣元數(shù)目4），大大降低了計(jì)算的復(fù)雜度，提高了運(yùn)算速度，較大的