GPS欺骗干扰静态和准动态实验研究

论文摘要

随着近些年来移动通信以及汽车、物联网等技术的飞速发展,GPS技术及其应用已经不仅仅局限在军事以及传统的交通运输和民航领域,它已经深入到了各行各业之中,也为我们的日常生活提供了巨大便利。但凡事都有两面性,GPS技术广泛应用的背后也潜藏着巨大的风险。由于卫星距离地面很远,当GPS信号通过万米高空传输到达地面时信号强度已经极其微弱,此时很容易受到各种类型的干扰,在这些干扰中欺骗干扰是最具威胁性的那一类。欺骗干扰可以在攻击中产生一个和真实信号结构相似的欺骗信号来误导接收机接收此信号,隐蔽性很强。针对GPS欺骗干扰,国内外公开发表的文献大多是关于欺骗干扰基本原理的介绍和基础模型的仿真分析,有关GPS欺骗干扰实验研究的文献还很少。在本文的研究中,以GPS民用接收机为研究对象设计了两种欺骗干扰实验方案,并通过实验对其可行性进行了验证。本文的主要研究内容可以总结如下:1.对几种不同的欺骗干扰类型进行了介绍,同时对其欺骗原理和基础模型进行了分析和研究,并对现有欺骗干扰技术的应用场景和实现复杂度进行了对比。2.改进了一般的初级生成式欺骗干扰方法,基于压制干扰的概念,采用了一种可以与初级欺骗干扰相结合使用的BLWN压制辅助干扰的关键技术,应用该技术可以对处于稳定捕获跟踪状态的接收机造成影响,并以此为基础提出了BLWN压制辅助初级欺骗干扰方案。`3.研究了中级生成式欺骗干扰中的信号同步和欺骗策略问题。给出了信号同步过程中关于信号功率、码相位以及多普勒频移等参数详细的计算推导步骤,并对欺骗策略实施过程中采用的信号对齐和剥离方式进行了讨论,同时通过仿真分析得出了实际欺骗场景中可以采取的欺骗策略。4.给出了两种欺骗干扰实验方案的总体设计和实施流程,分别通过理论推导和仿真分析了压制辅助初级欺骗干扰中BLWN辅助干扰信号以及中级欺骗干扰信号对接收机捕获跟踪环路造成的影响,为欺骗干扰方案中关于欺骗信号的参数设计提供了参考。5.借助软件无线电平台HackRF搭建了欺骗实验所需的硬件环境,分别对压制辅助初级欺骗干扰以及中级生成式欺骗干扰两种实验方案进行了实际场景的实验测试,分析实验得到的结果验证了两种实验方案的有效性。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 缩略词
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景与意义
•   1.2 国内外研究现状及发展趋势
•     1.2.1 国内研究现状及趋势
•     1.2.2 国外研究现状及趋势
•   1.3 论文的结构安排
• 第二章 GPS欺骗干扰及导航相关理论
•   2.1 GPS欺骗干扰分类
•     2.1.1 转发式欺骗干扰
•     2.1.2 生成式欺骗干扰
•   2.2 GPS信号的脆弱性
•     2.2.1 微弱信号
•     2.2.2 信号处理层
•     2.2.3 数据比特层
•   2.3 GPS相关理论
•     2.3.1 GPS信号组成
•     2.3.2 C/A码
•     2.3.3 GPS导航电文
•   2.4 本章小结
• 第三章 生成式欺骗干扰关键技术研究
•   3.1 压制干扰辅助技术
•   3.2 信号同步
•     3.2.1 信号功率估计
•     3.2.2 多普勒频移估计
•     3.2.3 码相位估计
•     3.2.4 载波相位估计
•   3.3 欺骗干扰策略
•     3.3.1 信号对齐
•     3.3.2 信号剥离
•   3.4 本章小结
• 第四章 GPS欺骗干扰实验方案设计与仿真分析
•   4.1 压制辅助初级欺骗干扰实验方案设计
•   4.2 中级生成式欺骗干扰实验方案设计
•   4.3 仿真分析
•     4.3.1 BLWN辅助干扰可行性分析及参数设定
•     4.3.2 中级欺骗干扰信号对捕获环路的影响
•     4.3.3 中级欺骗干扰信号对跟踪环路的影响
•   4.4 本章小结
• 第五章 欺骗干扰实验
•   5.1 实验平台设计与搭建
•     5.1.1 软件无线电
•     5.1.2 GNU Radio简介
•     5.1.3 HackRF简介
•     5.1.4 卫星导航模拟信号源
•   5.2 压制辅助初级欺骗干扰实验
•     5.2.1 压制辅助初级欺骗干扰场景设计
•     5.2.2 压制-辅助初级欺骗干扰实验验证与分析
•   5.3 中级欺骗干扰半实物仿真实验
•     5.3.1 中级生成式欺骗干扰场景设计
•     5.3.2 中级欺骗干扰实验验证与分析
•   5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
•   6.1 全文总结
•   6.2 后续工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间取得的研究成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 杨楚雄

导师: 田忠

关键词: 欺骗干扰,压制辅助,生成式欺骗,实验方案设计,软件无线电

来源: 电子科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 自然地理学和测绘学,电信技术

单位: 电子科技大学

分类号: P228.4;TN972

总页数: 86

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