直接序列扩频信号的三阶相关检测

基于高阶统计理论,讨论了一种检测直接序列扩频信号的有效方法,即三阶相关检测法,并对这种方法进行了理论分析和计算机仿真。仿真结果表明该方法能够在接收信号长度小于一个扩频码周期的情况下检测出直接序列扩频信号的扩频码周期和产生扩频码序列的本原多项式。     

非周期长码直扩信号的长扰码识别

该文利用m序列的二阶和三阶自相关特性,推导得到非周期长码直扩信号三阶自相关函数的极大似然估计,利用m序列的线性移位叠加特性和三阶自相关函数特性,提出了非合作通信情况下消除信息码对长码估计影响的延迟相乘方法和基于三阶自相关峰的长码识别算法,该识别算法只需已知信号的载波频率和扩频码码片速率。在加性高斯白噪声下的仿真表明,仅利用1/4倍长码周期长度的信号,在信噪比大于3.5 dB时长码m序列的正确识别概率就达到90%以上。     

非周期长码直扩信号的伪随机码盲估计

研究了m序列三阶相关函数特性,证明了不同周期m序列三阶相关函数存在共同峰,推导得到共同峰的特性以及共同峰坐标与m序列本原多项式之间对应关系,基于上述理论提出了非合作通信下的非周期长码直扩信号伪随机码估计方法。加性高斯白噪声下的仿真结果表明,本方法仅需1/4倍长码周期长度信号和4 dB信噪比,估计非周期长码直扩信号的扩频码和长扰码的正确概率就可达到99%以上。     

基于自相关差分累积量的长码DS信号伪码周期估计

直接序列扩频（DS）信号,尤其是长码DS信号的截获一直都是电子战中的难题。文章提出的基于自相关差分累积量的方法,能够在非合作背景下对长码DS信号的伪码周期进行估计,实验结果表明,该方法能够在低信噪比条件下,对扩频调制比（信息比特持续时间和伪码周期之比）远小于1的长码DS信号的伪码周期进行有效估计。     

非周期长码直扩信号的盲解扩

本文利用信号延迟相乘,消除信息码对长扰码和扩频码的影响;利用m序列的线性移位叠加性,巧妙分段信号,提出一种分段相关的信号解扰方法;对解扰信号利用斜消矩阵法估计扩频序列本原多项式,并利用基于协方差范数的信息码盲同步法实现信息码同步;最终得到非周期长码直扩信号盲解扩方法。该方法仅需要预知信号扰码m序列本原多项式和扩频码码片速率。仿真结果表明,该算法仅利用1/8倍长码序列周期长度的信号就能在信噪比3.6dB以上达到10-2以下解扩误码率。      

非周期性DSSS信号的PN码序列盲估计

非周期性DSSS信号由于在扩频码周期内扩频序列的不可重复性而使其PN码序列盲估计方法和针对常规周期性DSSS信号的估计方法有所不同.文中在已知扩频码周期、码速率和信息码速率等参数,且信息序列使不相关的前提下,提出了最大相关峰脉宽盲同步算法、分段矩阵特征分解序列估计方法和基于最优移位相加特性的信息码剥离算法来完成对非周期性DSSS信号的盲同步和PN码序列盲估计,理论分析和仿真结果表明上述方法具有运算量小、适用范围广、低信噪比条件下鲁棒的优点.     

改进的Gold码并行组合扩频水声通信

将映射序列扩频(MSSS)方法用于并行组合扩频(PCSS)水声(UWA)通信，有效降低通信信号峰均比，进而提高通信性能。但当使用Gold码作为扩频码时，由于Gold码的循环移位相加特性，导致映射信号在接收端解相关时会出现伪峰，严重降低通信系统的性能。为了减小伪峰对通信性能的影响，该文提出基于相关峰相位差法的并行组合扩频(PDCP-PCSS)和交织并行组合扩频(IPCSS)两种方法。PDCP-PCSS方法在接收端加入相关峰相位差法对伪峰进行识别和剔除，有效降低了伪峰对通信性能的影响。IPCSS方法将交织技术与并行组合扩频相结合，避免了伪峰的生成。通过仿真和海上试验验证，这两种方法相比于传统的并行组合扩频水声通信(CPCSS)方法具有更好的通信性能，PDCP-PCSS方法的通信性能最优，但适用范围仅限于3个Gold码的组合，而IPCSS方法的适用范围更广。     

扩频码速率异步时直扩系统码分多址能力

直接序列扩频码分多址系统是目前应用最广泛的扩频系统,影响系统容量的主要因素是系统内多址信号的干扰。分析了采用Gold码的码速率异步直扩系统多址干扰,对扩展积分周期和单一积分周期均进行了数值仿真。仿真结果表明,码速率异步的Gold序列互相关函数不再具有三值特性;随着积分长度的扩展,互相关函数的统计值逐渐递减,即多址干扰减小;多址干扰与码偏移量大小有关,在某些特定码偏移量,积分长度为最小公倍数周期时,互相关函数接近为单值,而这些码偏移量正负对称出现;积分长度为单一周期时,多址干扰随码偏移量的变化趋势与扩频码长度无关;在相同码偏移量的情况下,随着扩频码的长度增加而减小。     

多进制扩频信号的伪码周期盲估计

针对低信噪比条件下多进制扩频信号伪码周期检测与估计的问题,提出了一种基于多进制扩频信号功率谱二次处理的新方法。该方法首先对多进制扩频信号求取功率谱,接着将所得到的功率谱作为输入信号再求其功率谱,所得到的二次功率谱将在伪码周期整数倍处出现尖锐的脉冲,通过检测这些尖锐脉冲间的距离就可以估计出多进制扩频系统的伪码周期。理论分析和计算机仿真表明,该方法可以有效地估计出多进制扩频信号的伪码周期,且每条伪码传输的信息比特数越少,算法的估计性能就越好。     

三阶相关在检测直接序列扩频信号中的应用研究

针对传统直扩信号检测方法的不足,提出了一种更加有效的方法,即三阶相关检测法,并对这种方法进行了理论分析和计算机仿真.仿真结果表明这种方法能够在接收信号长度小于一个扩频码周期的情况下,并且在低信噪比传输环境中,检测出直扩信号扩频码的周期和产生扩频码序列的本原多项式.     

基于捕获结果的GNSS欺骗式干扰检测

GNSS欺骗式干扰是卫星导航系统的一大威胁。对于转发式欺骗干扰,由于目标接收机并不知道所受干扰的具体参数,现有的单一欺骗检测方法不能检测所有欺骗干扰,本文提出一种在捕获阶段检测欺骗干扰的组合算法。首先利用联合信干噪比和多峰检测方法进行检测。如果捕获峰值超过给定阈值,则有欺骗干扰信号存在;若未超过给定阈值但有两个峰值,则利用提出的码相位差一致性方法进行检测,该方法避免了多径信号对检测性能的影响;当只有一个未超过给定阈值的峰值时,可能存在真实信号和欺骗干扰信号重叠,此时通过改进的相关函数宽度阈值方法进一步检测。当有两个相关峰时,随着欺骗干扰信号总功率变小,检测概率越来越高,表明了码相位差一致性方法的有效性;当有一个相关峰时,对于不同小时延下的转发式欺骗干扰信号,检测概率较高,表明了改进的相关函数宽度阈值方法的有效性。      

Spoofing mitigation in Global Positioning System based on C/A code self-coherence with array signal processing

Spoofing is a deliberate attack that can coerce Global Positioning System (GPS) receivers into providing false position/navigation solutions. Spoofing is more dangerous than jamming since the target receiver is not aware of this menace. In this paper, a novel signal processing scheme is proposed for rejecting the repeat spoofing, which is based on the strong self-coherence property of the C/A code. Firstly, the number and Direction-of-arrivals (DOAs) of spoofing attacks are estimated by the MUSIC-Like DOA estimation method based on the Framework of Beamforming (MLFB). Then, the constrained version of cross spectral self-coherence restoral (cross-SCORE) algorithm is applied to mitigate the spoofing. The proposed scheme can simultaneously mitigate spoofing and adaptively provide high beamforming gain for authentic signal without the prior information of DOAs of the authentic signal. Moreover, the scheme can be used as an independent spoofing mitigation module that can be embedded in the GPS receiver. Simulation experiments demonstrate the effectiveness of the proposed scheme.     

基于NELDER-MEAD的GNSS欺骗干扰参数估计方法

欺骗干扰对关键领域的导航服务带来了重大挑战,因此有必要发展欺骗干扰监测系统,欺骗信号参数估计是欺骗干扰监测的重要组成部分。当欺骗信号的码相位与真实信号重叠时,无法采用多通道技术对真实信号和欺骗信号分别进行跟踪估计。本文通过分析小时延场景下的信号参数空间,引入导航信号相关峰形状、宽度等先验信息,提出了一种基于NELDER-MEAD的欺骗信号参数估计方法,利用NELDER-MEAD算法直接搜索信号的码相位,在此基础上采用最小二乘法对功率和载波相位进行估计,能够在减小计算量的同时准确估计出欺骗信号与真实信号的参数。仿真结果表明,本文方法的相关域搜索次数比传统MLE方法降低了90%以上。最后通过无线测试,验证了该方法在实际场景中的有效性。      

两级结构的卫星导航压制式和欺骗式干扰联合抑制算法

压制式干扰和欺骗式干扰是全球卫星导航系统 (Global Positioning System, GPS) 中的两种典型干扰,当二者共同存在于导航信号传输环境时,干扰抑制会变得更加困难。本文提出了一种新的两级阵列信号处理方案,由于传统的功率倒置（power inversion, PI）算法可以有效抑制压制式干扰,考虑到协方差矩阵的逆矩阵的物理意义,阵列接收的信号首先经过协方差矩阵求逆处理,然后将处理后的信号向欺骗式干扰的正交子空间投影达到抑制欺骗式干扰的目的。此方法基于GPS C/A码的周期特性和相关特性,利用CLEAN方法估计出欺骗式干扰的波达方向 (direction of arrival, DOA) 进而估计其子空间。实验结果表明新方案可以同时抑制两种干扰,且方法简单运算量小,可作为一个独立的干扰抑制模块嵌入到接收机中,并验证了方法的有效性。      

基于互相关投影导航接收机欺骗干扰抑制方法

由于欺骗干扰模拟发送与导航卫星信号相同的C/A码,这使得卫星导航接收机极易被其误导和诱骗,从而给出错误的定位信息。考虑到导航信号和同结构欺骗干扰自身都具有强自相关性,且欺骗干扰功率稍大于真实信号,该文提出一种采用阵列天线抑制同结构欺骗干扰的盲干扰抑制方法。该方法从多天线接收数据与其自身延迟的参考数据做互相关入手,利用该互相关矩阵求解干扰的正交投影矩阵,最后将投影后信号互相关矩阵的最大特征值对应的特征矢量作为最优权。该方法处理时无需已知真实信号和干扰方向的来波方向,也无需对卫星C/A码序列进行遍历搜索从而解扩。理论分析和实验结果表明,该阵列波束能够有效抑制干扰,阵列输出SNR较高,干扰抑制后接收机捕获性能不受干扰影响。     

功率监测与SQM融合的GNSS欺骗干扰检测

欺骗干扰严重危害全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）的安全运行，导致位置、速度和时间信息出现错误。信号质量监测（Signal Quality Monitoring,SQM）方法实施过程简单，检测性能好，受到国内外学者广泛关注。Ratio检测量是SQM的一种经典检测量，其通过检测相关峰异常升高或平缓实现欺骗检测，被普遍应用。所提的功率监测与SQM融合（Power Combined with SQM,PCS）的欺骗检测算法在Ratio检测量的基础上改进，通过对早码、即时码和晚码的相关输出作和差运算，实现跟踪环相关输出信号功率与质量的同时监测，且可消除载波相位误差影响。利用美国得州大学的得州欺骗测试电池（Texas Spoofing Test Battery,TEXBAT）中级欺骗干扰数据集第四条功率匹配干扰数据进行实验分析，实验结果表明，与Ratio检测量和绝对功率监测相比，PCS检测量融合两者优势，检测性能更优；且PCS检测量的输出结果能够更好地体现欺骗干扰引起的信号功率变化，进而反映了干扰实施过程，并实现了更早发现欺骗干扰。     

GPS/INS组合导航终端的全向位置驱离算法研究

随着微惯性导航系统技术的发展,越来越多的无人平台装备了GPS/INS组合导航终端并具备了一定的抗欺骗能力,但现有的卫星导航欺骗方法难以满足对欺骗目标任意方向的位置驱离需求。为解决这一问题,提出了一种GPS/INS组合导航终端的全向位置驱离算法,可用于对非法无人平台管控的场景。该方法以卫星欺骗信号的设计为突破口,首先分析了卫星导航欺骗对组合导航位置和状态参数的影响,接着将卫星导航欺骗对组合导航状态参数的影响量作为求取欺骗信号的约束条件,进而确定位置驱离所需卫星欺骗信号的欺骗量,接着利用确定的欺骗量建立全向位置驱离模型,最终利用建立的模型生成对应的欺骗信号实现对组合导航终端的全向位置驱离任务。试验验证了本文设计的算法能够实现对组合导航终端360°任意方向的位置驱离。     

利用信号重构的全球导航卫星系统欺骗干扰抑制方法

欺骗式干扰通过发射与真实卫星信号相似的信号误导接收机产生错误的定位结果，具有极大的危害。该文针对转发式欺骗干扰，提出一种基于信号重构的单天线欺骗干扰抑制方法。该方法首先通过参数估计方法估计出欺骗信号载波频率和码相位，然后构建欺骗信号子空间正交投影矩阵以抑制干扰。仿真实验结果表明该方法对欺骗干扰具有良好的抑制效果，能够保障接收机在干扰环境中实现有效定位，并具有较低的运算复杂度。     

一种GPS信号转发欺骗干扰检测技术

针对 GPS 信号的码相关特性,本文提出一种基于 FFT 的卫星信号转发欺骗干扰检测方法,该方法可以一次性同时输出多个码相位对应的相关值。利用转发信号延迟于真实信号的特点,超过检测门限的滞后相关峰对应信号即为欺骗信号。经仿真验证,上述方法可以有效识别转发延迟不小于 1.5 个码片的欺骗干扰信号。     

惯性导航系统/测距机系统辅助的机载全球导航卫星系统欺骗式干扰自主检测算法

全球导航卫星系统(GNSS)欺骗导致目标接收机生成错误的定位结果。利用惯性导航系统(INS)辅助,基于卡尔曼滤波新息序列构造卡方检验统计量是检测机载GNSS欺骗的有效手段。然而,该算法无法给出欺骗的持续时间,从而导致INS/GNSS系统无法依据该算法判断其解算的定位信息是否正确。该文结合测距机系统(DME),提出一种基于重构新息序列的有限记忆卡方检测算法。该算法使用已有的INS,GNSS和DME数据构造一种不参与卡尔曼滤波的新息序列,然后将该新息序列构造成有限记忆卡方检验统计量,从而实现对欺骗式干扰的检测。仿真表明,当机载GNSS欺骗造成250 m及以上的位置偏差时,所设计的算法能够获得较为准确的欺骗持续时间。最后,该文依据所提算法的检测结果,给出了INS/GNSS/DME系统正确的定位信息。