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。

     

卫星导航欺骗干扰检测与抑制技术综述

全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)欺骗式干扰具有隐蔽性强、危害性大的特点,对GNSS造成了严重的安全威胁。介绍了生成式和转发式欺骗干扰的原理和关键技术,总结了现有的欺骗式干扰检测方法和抑制方法,并从成本、性能、复杂度、研究重点等方面对现有技术进行了详细分析。以性能和成本为指标,对比分析了现有干扰攻击、检测和抑制方法。最后,对未来欺骗式干扰防御研究值得关注的问题进行了展望,以期为后续研究提供思路。     

一种基于阵列天线的卫星导航欺骗干扰检测与抑制方法

提出了一种基于阵列天线的卫星导航欺骗干扰检测与抑制方法。利用真实卫星导航信号从上半球空间多个方向入射到阵列天线而欺骗干扰信号则是从同一方向入射到阵列天线的差异性进行干扰检测判决。首先,对阵列天线每个阵元单元通道接收信号进行多颗卫星并行解扩从处理;其次,利用解扩后的阵列数据对每颗卫星进行方位估计;再次,根据估计卫星来向数据的一致性进行干扰检测判决;最后,在判决存在欺骗干扰时利用欺骗干扰的方向信息重构协方差矩阵,采用自适应调零算法对欺骗干扰进行抑制。通过计算机仿真试验对所提方法的正确性和有效性进行了验证。     

基于小孔径阵列天线的卫星导航多干扰抑制方法

为满足卫星导航领域抗多干扰的应用需求,提出基于小孔径阵列天线的卫星导航多干扰抑制方法,分析了天线极化孔径对静态方向图和抗干扰性能的影响、进行了基于小孔径阵列天线的空时、空频和多维域级联抗干扰算法设计,基于4阵元阵列天线系统进行了多干扰抑制的试验验证。测试结果表明,所采用的方法可有效抑制多干扰,具有较高的实际装备应用价值。     

阵列天线抑制欺骗式导航干扰信号方法研究

针对欺骗式干扰影响飞行器卫星导航信号后引起的定位测姿错误问题,提出了一种适用于飞行器导航的基于阵列天线的欺骗式干扰检测和消除方法.使用接收阵列天线的载波相位双差测量值作为干扰检测依据,通过载波相位单差测量方程求出干扰信号的方向矢量,给出了提高干扰方向测量精度的方法,并使用其正交向量在干扰方向形成零陷,同时通过调整波束指向,在待测信号方向形成阵列增益,以达到抗干扰和增强导航信号的目的.使用这种方法可以对导航信号中的欺骗式干扰信号进行有效的识别和消除,适用于复杂环境下的飞行器导航.     

转发欺骗干扰对卫星导航接收机载波环的影响研究

本文研究了转发欺骗干扰对卫星导航接收机载波跟踪环的影响。推导出在存在转发欺骗条件下卫星导航接收机载波跟踪环输出的相位误差公式,分析了不同强度的转发欺骗干扰对卫星导航接收机跟踪环路的作用,得出了使卫星导航接收机跟踪环路失锁转发欺骗干扰所需的最小功率强度。通过试验验证了本文分析结论的正确性。     

一种导航信号频域干扰抑制方法及其FPGA实现

针对双频导航接收机在导航战中面临的窄带干扰问题,提出了一种频域抑制压制式窄带干扰的方法,并把该方法应用在军用导航接收机中提高导航系统的抗干扰能力。介绍了基于快速傅里叶变换的干扰抑制算法,并对频域干扰抑制方法进行了加窗、混叠、数字自动增益控制处理等设计处理;考虑实际工程应用情况,在较小资源占用的前提下完成了现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA)工程实现。将实现的频域抗窄带干扰工程移植到接收机基带中,完成了抗干扰试验,验证了其抗干扰性能,为导航接收机系统双频抗窄带干扰提供了理论和实际工程应用参考。     

基于多天线的GNSS压制式干扰与欺骗式干扰联合抑制方法

压制式干扰和欺骗式干扰是全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)面临的最常见且最有威胁的蓄意干扰。该文提出了一种基于多天线的GNSS压制式干扰与欺骗式干扰联合抑制方法。首先利用子空间技术抑制压制式干扰,然后利用解扩重扩算法获得的加权矢量进行欺骗式干扰识别和抑制,最后对无干扰信号再次使用解扩重扩技术形成指向真实卫星的高增益多波束。仿真结果证明所提方法可以同时抑制压制式干扰和欺骗式干扰。该方法不需要卫星来向信息,对阵列流形误差稳健。     

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...     

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。     

一种针对用户GNSS时钟的转发式欺骗方法

全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)转发式欺骗干扰具有系统搭建容易、干扰实施方便、成本低等优点,目前已成为一种重要的GNSS欺骗方式。针对多峰值抗转发欺骗干扰检测算法,提出一种针对目标接收机GNSS时钟的转发式欺骗干扰方法。相比于传统转发式欺骗的各通道卫星信号时延一致的特点,该方法根据待欺骗接收机和转发式欺骗源的位置计算各卫星通道转发时延,使待欺骗目标接收到的GNSS欺骗信号的时延为伪码周期整数倍,并随时间自适应动态调整转发时延,使得欺骗检测失效,进一步欺骗静态目标接收机的GNSS时钟。模拟实验和仿真实验验证了该转发式欺骗方法的有效性。     

卫星导航欺骗信号检测技术研究

在分析欺骗信号检测技术原理的基础上,研究了从接收机信号处理层面进行欺骗信号检测的可行性,并具体针对功率信号检测技术、多普勒一致性检测技术、电文信息检测技术及信号质量监测技术等反欺骗技术,进行了原理分析和检测统计量研究,对不同反欺骗技术开展了测试和结果分析,总结比较了不同反欺骗技术的应用场景和效果。这些技术可直接在接收机信号处理过程中实现,用于GNSS接收机的反欺骗设计。     

卫星导航接收机的抗干扰技术分析

介绍了卫星信号可能的受干扰形式,并从卫星星上抗干扰技术和地面抗干扰技术2个方面介绍了抗干扰措施。提出了能够有效抑制干扰的抗干扰技术——频域滤波和空时滤波级联技术,通过频域的干扰抑制处理和空时滤波2个方面详细分析了该技术抑制干扰的特性。针对四元阵天线接收机方案进行了仿真,仿真结果证明了该技术在卫星接收机中应用能够有效的抑制干扰。     

一种卫星导航接收机的元器件对比方案

本文基于预防卫星导航接收机使用单一元器件存在的隐患,经多方分析,对该设备射频电路所使用的部分原器件提出了对比方案,并对该方案进行了实验验证,证实其行之有效, 在没有影响性能指标的前提下,提供了对该导航设备的新的设计方案,有效降低了可能出现的因某些元器件停产所带来的风险。     

卫星导航接收机天线的简单化设计

用模式展开理论分析了卫星导航接收机常用的天线--矩形切角圆极化贴片天线的场结构、圆极化轴比和切角尺寸的关系,导出了该类型天线的内场分布、远场辐射方向图表达式,计算了圆极化轴比受切角尺寸的影响程度,并给出了归一化切角尺寸和圆极化轴比的关系曲线.L波段天线实例表明,理论计算结果和基于有限元法的HFSs软件仿真结果一致性较好,本文分析结果可用于导航接收机天线设计,简化设计过程.     

一种用于卫星导航接收机的上电复位电路

利用工作在亚阈值区的带隙基准源和比较器电路提供高精度的比较基准,利用电流可控制的环形振荡器和可编程数字计数电路提供低静态功耗及可编程的上电延时时间,提出了一种适用于卫星导航接收机的高精度上电复位及电源监控电路。采用SMIC 0.18μm CMOS工艺流片验证,测试表明,电路在3.3V电源电压条件下静态电流为10μA,上电复位延时时间为200~400ms,触发电平为3V±2%。