基于空域特征的GPS抗欺骗式干扰方法研究

论文摘要

无论是在信息化战争中为全球范围的飞机、舰船、地面部队等提供全天候、连续、实时、高精度的三维位置、三维速度及时间数据,还是在日常生活中为人们提供方便易用的定位、导航功能,全球定位系统(Global Positioning System,GPS)都扮演着越来越重要的角色。然而,随着GPS的广泛应用,一些不法分子企图通过生产发射或延时转发GPS信号以达到欺骗待定位用户的目的,错误的定位结果会对生活产生极大不便,在战争中甚至会影响战局。而针对欺骗式干扰,接收机很难检测到它的存在,并且在检测到存在欺骗干扰时如何正确地完成定位也是一个亟待解决的问题。因此,本文利用空域信息特征,针对欺骗式干扰提出了两种抗欺骗干扰的方法,旨在解决欺骗干扰下的准确定位问题。主要工作如下:(一)针对单源产生式欺骗干扰,提出一种基于单机阵列天线空时采样的方法,利用同源产生式欺骗干扰与真实GPS信号所包含的无线信道特征的差异进行区分,并且采用相关处理将接收机捕获到的真、假GPS信号进行分离,在检测到欺骗干扰存在的情景下,利用真实信号组的数据完成定位。由于信道的差异性是体现在空域,因此若要利用这一差异就需要单天线移动采样,这就要求接收机必须处于不断地运动状态,而在很多场景下难以满足这一要求,本方法由于在阵列天线上对信号进行空时二维采样来模拟单天线移动采样,使得采样信号包括了信道的空域信息,所以对接收机的运行状态没有限制,使其适用性得以提高。仿真表明欺骗信号与真实信号的差异性足以将它们分离,并且在欺骗干扰存在的情况下能够准确完成定位功能。(二)针对转发式欺骗干扰,提出基于空间相对位置信息的分布式抗欺骗干扰方法,首先通过一组分布式接收机之间互通信息完成相对位置信息的获取,接着这一组接收机分别利用GPS完成自定位,再次获取新的相对位置信息,通过对比前后两次相对位置信息的差异判断是否存在欺骗干扰。若存在欺骗干扰,则利用枚举法找到受到欺骗干扰影响的接收机,并利用分布式接收机组中未受到欺骗干扰影响的接收机自定位的结果结合相对位置信息对其进行准确定位。计算表明在接收机数目足够时,欺骗干扰的检测概率超过90%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号对照表
• 缩略语对照表
• 第一章 绪论
•   1.1 全球导航系统的发展与现状
•   1.2 研究背景及意义
•   1.3 GPS抗干扰研究现状
•     1.3.1 GPS抗压制式干扰研究现状
•     1.3.2 GPS抗欺骗式干扰研究现状
•   1.4 论文研究内容与结构安排
• 第二章 GPS定位原理及干扰机制简介
•   2.1 GPS的系统构成
•     2.1.1 空间部分
•     2.1.2 控制部分
•     2.1.3 用户部分
•   2.2 GPS信号结构
•     2.2.1 载波信号
•     2.2.2 伪随机噪声码
•     2.2.3 导航报文
•   2.3 GPS的工作原理
•     2.3.1 GPS单点定位数学模型
•     2.3.2 GPS差分定位数学模型
•   2.4 GPS接收机工作原理
•     2.4.1 GPS信号捕获
•     2.4.2 GPS信号跟踪
•     2.4.3 GPS定位解算
•   2.5 GPS的坐标系统及转换
•     2.5.1 几种常见坐标系
•     2.5.2 坐标系的变换
•   2.6 GPS干扰的机制
•     2.6.1 非人为干扰
•     2.6.2 压制式干扰
•     2.6.3 欺骗式干扰
•   2.7 本章小节
• 第三章 基于空时采样的抗欺骗干扰方法
•   3.1 基于空时采样的抗欺骗干扰方案设计
•     3.1.1 GPS卫星信号的获取及采样处理
•     3.1.2 欺骗信号的检测与分类
•     3.1.3 完成定位
•   3.2 基于空时采样的抗欺骗干扰方法仿真分析
•   3.3 对比分析
•     3.3.1 与传统空域方法的对比分析
•     3.3.2 和一些其他的抗欺骗干扰方法的对比
•   3.4 本章小节
• 第四章 基于相对位置信息的分布式抗欺骗干扰方法
•   4.1 基于相对位置信息的分布式抗欺骗干扰方案设计
•     4.1.1 初始化接收机相对位置信息
•     4.1.2 接收机自定位并传播定位结果
•     4.1.3 欺骗干扰检测与定位
•   4.2 接收机联合处理特点分析
•   4.3 性能仿真分析
•   4.4 与单机抗欺骗干扰方法比较
•     4.4.1 单机抗干扰方法
•     4.4.2 单机抗干扰方法与本文方法的异同
•     4.4.3 对比分析
•   4.5 本章小节
• 第五章 总结与展望
•   5.1 总结
•   5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 闫金涛

导师: 吴莉莉,王万林

关键词: 全球定位系统,抗欺骗干扰,空时采样,转发式欺骗干扰,分布式接收机,相对位置

来源: 西安电子科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑,信息科技

专业: 自然地理学和测绘学,武器工业与军事技术,电信技术

单位: 西安电子科技大学

分类号: TN972.3;P228.4

DOI: 10.27389/d.cnki.gxadu.2019.002696

总页数: 75

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