生成式欺骗干扰研究

研究生成式欺骗干扰,一方面可以克服转发欺骗干扰的缺陷,另一方面可以为抗欺骗干扰提供思路。将欺骗干扰划分为信号同步和欺骗策略两步,信号同步包括对真实信号参数的估计,并使欺骗信号与真实信号到达目标接收机天线时参数对准,探讨了电离层延迟对信号同步的影响。码相位对准后,增加欺骗信号功率和码率,不断剥离真实信号相关峰实现欺骗干扰,并针对实现剥离真实信号相关峰所需的信号功率条件进行了定量研究,最终接收机跟踪环路跟踪上欺骗信号。仿真表明：生成式欺骗干扰能有效欺骗目标接收机。     

北斗B1I信号的捕获算法

北斗B1I信号的捕获是北斗2代接收机的核心模块,它是基于码相位和多普勒频移二维搜索的过程.对于捕获模块,通常采用并行码相位搜索捕获算法来实现对空中可见卫星的捕获.针对信号较弱情况下的卫星捕获,采用了非相干累加与并行码相位搜索捕获相结合的方法.测试结果表明,该捕获算法能够有效快速地实现弱信号的捕获.     

北斗反射信号软件接收机的设计与实现

通过对GNSS(global navigation satellite system)反射信号软件接收机和硬件接收机进行对比分析,提出北斗反射信号软件接收机的结构及模块,包括接收直射和反射信号的天线、四通道射频前端、采样量化变换器和数据处理工作站。设计实现北斗导航卫星反射信号处理软件的实现方法及软件整体流程,给出捕获及跟踪两大主要模块的详细流程及处理方法。进行海面测高的岸基实验,通过与实际海面高度的对比验证了软件接收机系统的实用性。     

北斗二代系统B1频段中频信号的生成方法

研究一种北斗二代卫星导航系统B1频段信号的生成方法,以实现B1频段下的北斗二代卫星信号.上述方法可以替代昂贵的硬件信号仿真器,为后期北斗二代软件接收机的研究提供可靠的信号源.在Simulink软件平台上生成包括测距码的产生,自行搭建QPSK模块实现调制,以及难点部分的导航电文、载波和强度可调的噪声信号的最后叠加等,最终拟合成所需信号.后期通过对生成信号的快速FFT捕获进行验证,结果表明生成的信号完全具有北斗二代B1频段QPSK调制信号的所有特征,同时信噪比可调,可以用于北斗二代的信号处理,为北斗老二代系统的设计提供了参考.     

转发式北斗导航卫星信号性能评估的研究与实现

北斗一代在使用过程中存在隐蔽性不良,定位实时性差等问题,为了实现北斗导航信号的性能评估,相对于以往的硬件形式,如硬件接收机、频谱分析仪、矢量网络分析仪等,提出了以软件接收机的方法对北斗导航信号进行性能评估;首先分析了转发式北斗导航信号评估的意义、内容与方法,并采用软件接收机的形式进行评估;然后研究了转发式北斗导航的信号性能评估关键技术,给出了捕获、跟踪、评估参数计算的程序流程;最后根据实测数据在Linux高性能集群系统上进行了测试验证,实现了北斗导航信号的捕获、跟踪以及评估中的评估参数计算;测试结果表明,文章中的设计方法可实现北斗导航信号性能的评估,效果良好,评估内容、指标易于调整,便于软件算法参数的测试、升级,可为后续的卫星导航信号评估以及算法测试等提供了一定的依据。     

北斗B1信号捕获跟踪算法的软件仿真研究

针对北斗B1频率的I支路信号,设计并实现了北斗软件接收机的基带处理部分;阐述了北斗B1频点信号的扩频体制和产生过程,并行码相位搜索捕获策略以及鉴相辅助跟踪环路,并设计了二阶数字环路滤波器;同时采用Matlab软件,仿真北斗中频数字信号,编码实现捕获跟踪算法,并分别通过对仿真信号和真实卫星信号的捕获跟踪,验证捕获跟踪算法的可行性,并提出锁频环辅助锁相环算法的改进思路;为进一步开展北斗软件接收机相关技术研究打下了基础。     

GPS/GLONASS接收机信号捕获及其仿真

随着多星座系统的组建完成,双模接收机已经成为了研究的热点。给出了GPS/GLONASS双模接收机的总体设计方案,重点研究了低信噪比环境下GPS/GLONASS信号捕获,采用基于快速捕获的FFT算法和相关累加结合非相关累加捕获算法分别对GLONASS信号和GPS信号进行检测。利用真实数据对双模接收机的信号捕获算法进行了仿真分析,结果表明双模接收机能够捕获低信噪比环境下的卫星导航信号,提高了接收机的灵敏度。     

载波跟踪环路统计特性分析的欺骗检测方法

针对现阶段大部分卫星导航接收机跟踪阶段的欺骗检测方法只能检测单欺骗源发射的欺骗信号的问题,提出一种基于载波跟踪环路统计特性分析的欺骗检测方法。首先分析了跟踪阶段已有欺骗检测方法的不足;其次,建立了接收机正常接收信号模型和欺骗信号入侵后接收信号模型,对真实信号与欺骗信号的复合信号的统计规律进行了分析。理论分析表明,当欺骗信号与真实信号存在频差时,检测算法能够通过I路信号的幅度变化检测出欺骗信号。仿真结果表明,在接收机能接收到的正常载噪比范围内（28 dB·Hz~50 dB·Hz）,在2%的虚警概率下能够达到100%的检测概率。算法能够检测多欺骗源发射的欺骗信号,且检测性能比已有方法得到了提升（在载噪比相同的情况下,检测性能提升约1 dB;在干信比相同的情况下,检测性能提升约4 dB）。     

互相关干扰下微弱GPS信号检测方法

互相关干扰由C/A码相关特性造成,是GPS系统不可避免的问题,已成为制约接收机灵敏度的因素之一。文中提出了一种新的互相关干扰下自相关检测方法——多组数据比较法(Multi-groups data comparison,MDC)。该方法比较多组数据下捕获结果的多普勒频率和码相位,确定自相关峰的多普勒频率与码相位。对比基于均方比(Mean square ratio,MSR)和峰值相差(Peak difference,PD)检测两种方法,该方法在互相关干扰下有效提高弱信号发现概率。仿真结果表明,强信号为-124 dBm时,该方法对-145 dBm弱信号的检测概率为83%。该方法对GPS接收机弱信号捕获研究有实际意义。     

基于FPGA技术的微弱GPS信号捕获实现方法

当GPS信号载噪比低于44dB-Hz时,捕获难度较大,利用FPGA技术来解决软件GPS接收机难于捕获微弱信号的问题是主要目的。首先介绍了中频GPS信号,描述了传统捕获方法的数学模型,接着提出了基于FPGA的微弱信号捕获方法,方法采用傅立叶变换和反变换算法在频域内搜索微弱信号,最后给出设计流程并详细介绍大规模相关器的构建过程。仿真结果表明方法能够成功捕获载噪比低至25dB-Hz的微弱GPS信号;如果将适当的采样率与批处理相结合,可以进一步抑制噪声,达到更好的捕获效果。对FPGA的捕获方法能够有效提高软件GPS接收机捕获微弱信号的能力。     

基于LSTM的北斗卫星信号识别方法研究

为有效降低和抵御干扰对信号接收与定位的影响,提高导航系统的稳定性和可靠性,设计基于LSTM的北斗卫星信号识别与抗干扰方法,以无失真地利用BDS信号。对北斗卫星真实信源实施信号调制,获取卫星信号调制样式识别算法的输入信号。设计基于LSTM的卫星信号调制样式识别算法,模型为一个传统LSTM网络与CNN网络级联的新型LSTM网络,通过CNN网络能够实施I、Q数据间特征的提取,利用LSTM网络提取数据中时序特征,并对其特征进行融合,实现北斗卫星信号的识别。并设计结合空域抗干扰技术与时域抗干扰技术的空时自适应滤波约束算法,实现北斗卫星信号窄带与宽带干扰的共同抑制,以有效提高识别的效果。实验测试结果表明,设计方法的识别准确率整体较高,最高达到接近90%,抗干扰后输出信干比最高达到78.52dB。     

北斗信号快速捕获研究与仿真

捕获速度和捕获多普勒误差影响着北斗接收机的工作性能,北斗信号导航电文的高数据率使传统通过加长快速傅里叶变换(FFT)数据长度来精细化多普勒频移估计的方法不再适用.在研究北斗信号结构和并行码相位搜索捕获原理的基础上,利用FFT对北斗信号实现快速捕获,根据信号相关幅值与多普勒频移估计误差的关系,采用曲线拟合对多普勒频移进行精细化估计,提高了北斗信号的捕获性能.利用采集的北斗导航模拟器信号和MATLAB对算法进行了仿真,仿真结果表明,在1 ms相干积分时间下,并行码相位搜索捕获算法成功捕获到全部卫星信号,经曲线拟合精细化之后的多普勒频移估计误差小于50Hz.     

北斗接收机在干扰下的性能研究

通过分析北斗接收机在复杂干扰环境下的性能问题,为抗干扰研究提供了更为专业的理论依据,在卫星导航直接序列扩频通信系统模型的基础上对导航系统在干扰下的误码率、等效载噪比及捕获能力等性能方面进行对比分析,并采用Matlab进行数字仿真。仿真结果表明,窄带干扰比均匀频带干扰对接收机的影响更大,导航信号的性能降低程度与干扰信号带宽及干扰实施的频率等因素有关,导航信号性能改善需要考虑以上多种因素的影响。     

多路GNSS欺骗干扰互相关噪声模型

为开展GNSS欺骗干扰源定位研究，构建了多路GNSS欺骗干扰互相关噪声模型。首先分析了欺骗干扰原理并给出了信号模型；通过对噪声构成和规律的分析，研究建立了PRN码间互相关噪声模型；最后利用信噪比和欺骗信号方位角分布进行描述。仿真结果显示，多路GNSS欺骗干扰中码间互相关噪声，在接收通道噪声中的比重随欺骗信号功率增加趋于100%。这表明测向精度与多路GNSS欺骗信号功率是一组矛盾，实际测向结果可通过欺骗信号信噪比寻优。     

乘性噪声干扰下汽车通信定位系统优化设计

汽车在运动过程中,乘性噪声会造成通信系统中的GPS信号变弱,使得传统的汽车通信系统定位方法在乘性噪声干扰下,定位误差较大,特征发生变化;传统的车辆定位系统缺乏应对这种乘性噪声干扰的能力,系统无法在干扰下捕获GPS弱信号,造成定位效果不准确;提出一种乘性噪声干扰下汽车通信定位系统设计方法;采用嵌入式分布系统的设计完成GPS信号采集功能,采用新一代的硬件抗干扰设计,在软件设计中,采用了一种增强型信号关联挖掘算法对弱化的GPS信号进行深度挖掘;实验表明这种系统设计方法能够大幅提高乘性噪声干扰下汽车GPS信号定位结果的准确性。     

GPS基带信号捕获算法及其仿真研究

针对低信噪比环境下的导航需要,介绍了低信噪比环境下的GPS基带信号捕获算法,对基于循环相关的GPS基带信号捕获算法的信号处理流程以及捕获性能进行了分析.通过特定的硬件装置获得了真实的GPS数据,利用Matlab对该捕获算法进行了计算机仿真研究.根据理论分析和仿真结果可以看出,基于循环相关的GPS基带信号捕获算法能够检测低信噪比环境下的GPS信号,能够提高GPS接收机的检测灵敏度.     

基 ＡＤ９３６１的北斗接收机终端性能评估方法研究

为满足北斗定位导航系统中接收机基带信号处理算法研究的需要,设计了一种运行于软件无线电平台、输出数据全面多样的北斗接收机平台,并对其进行了详细的指标评估和定位验证。该接收机运行于由ARM、FPGA和AD9361组成的软件无线电平台上,利用AD9361射频前端得到北斗B1信号的中频采样数据,通过FPGA和ARM实现北斗卫星的快速捕获、跟踪及位置解算等信号处理流程。利用已知参数的模拟导航信号对接收机进行了性能指标评估,并进行了实际场景的定位实验。实验测试表明,该接收机捕获、跟踪等过程性能表现良好,导航定位精度及动态定位精度较高,可输出标准原始观测量数据,满足一般的北斗接收机基带信号处理及定位算法研究的需要。     

球形译码算法在信号空间分集系统中的应用研究

针对信号空间分集系统中最大似然检测算法复杂度高的问题,选用球形译码算法作为信号空间分集系统接收机检测算法,可以使接收机在接近最大似然算法检测性能的同时,降低接收机检测复杂度。为进一步降低检测复杂度,通过采用最小均方误差算法减小噪声对接收信号的干扰,来降低因搜索噪声点而产生的复杂度,并利用衰减因子k加快搜索半径收缩来达到进一步降低球形译码算法检测复杂度的目的。仿真结果表明,在信号空间分集系统中引入球形译码算法可以降低接收机检测复杂度,并且改进后的球形译码算法检测时间在低信噪比情况下约为传统球形译码算法的12%—33%。因此,球形译码算法可以有效地降低信号空间分集系统接收机检测复杂度。     

嵌入式系统辐射干扰对北斗接收性能的影响研究

北斗与GPS的卫星信号频段不同,一些固有的嵌入式系统设计又未改进,经常会出现系统辐射干扰影响北斗接收模块信号捕获灵敏度的情况。本文以北斗卫星导航系统的B1频点接收模块为例,介绍北斗接收模块的组成、嵌入式系统与北斗接收模块的关系;分析嵌入式系统造成的辐射干扰对北斗接收模块捕获灵敏度产生负面影响的原因,并总结出一些改进措施和设计中需要避免的情况。     

北斗B3I信号捕获方法的研究与实现

针对北斗导航系统B3 I频段信号捕获计算量大、速度慢的难题,提出具有码相位检测和频偏估计的自适应捕获方法.利用本地伪码检测接收序列码相位,采用扫频方法进行频偏估计.扫频过程中自适应改变本地伪码编号,累加时长和扫频步长,从而帮助终端优先捕获信噪比高的卫星信号.理论分析和仿真表明,该方法在信噪比大于-25 dB时只需7次扫频即可达到100％的捕获概率.信噪比在-40 dB至-25 dB之间时,累加时长自适应增大,捕获概率仍然维持在100％.总之,该算法总是以最小计算量尝试捕获质量最优信号,恶劣环境下仍能可靠捕获,符合导航终端信号搜索要求.