一种伪卫星实现隧道定位的方法及验证

隧道为典型的GNSS信号拒止环境,现有接收机无法在隧道内正常接收信号并实现可靠的定位。现提出一种基于已有接收机硬件平台,通过适应性升级接收机算法软件的方式实现隧道定位的方法;首先通过漏缆以及伪卫星在隧道内搭建用于接收机定位的信号环境,再对接收机定位算法进行改进,使得接收机可以在隧道内完成定位;测试试验结果表明,接收机在隧道内接收到的信号的载噪比稳定,上下浮动幅度不超过1 dB,接收机捕获跟踪信号的相关峰稳定,所搭建的信号环境良好;接收机在所搭建的信号环境中静止状态及移动状态下定位误差均在5 m以内,满足隧道内定位的需求。     

基于软件接收机技术的低载噪比信号自适应鲁棒锁相环研究

在低载噪比条件下能够对GPS信号进行连续、精确地跟踪是GPS技术的重要研究方向. 论文以软件接收机平台为基础, 开发了适用于低载噪比信号跟踪的自适应鲁棒锁相环. 综合考虑了低载噪比信号对传统环路的影响, 建立了并行相关跟踪环路. 论文首先研究了处理独立噪声的线性最优估计滤波器, 进一步研究了基于三段式函数自适应调节因子的自适应鲁棒滤波器. 当接收到的信号比较理想时, 该新型滤波器的性能与标准Kalman滤波器基本相同. 当接收到的信号较弱或受到干扰时, 该新型滤波器能够根据接收到信号中的总相位抖动噪声智能地调节环路参数. 通过动态的平衡动态方程和量测方程对最优估值的权值贡献, 能够有效的抵制观测量野值和动态模型的建模误差对滤波器的影响. 论文通过一组实测数据对相关算法进行了验证. 试验结果证明在载噪比为24dB-Hz的弱信号条件下, 锁相环的相位跟踪误差标准差能够达到0.01周, 明显的改善了锁相环对弱信号的跟踪性能.     

GPS弱信号的自适应载噪比估计算法

载噪比是GPS接收机中的一个重要测量值和控制参数。针对高灵敏度GPS接收机中的载噪比测量,提出了一种自适应载噪比估计算法。该算法根据信号功率的大小自适应调整载噪比估计时间来获得准确且稳定的载噪比估计值。该算法已经在GPS接收机中实用,测试结果表明,载噪比大于40dB-Hz时,估计时间小于1s,估计值的标准差小于0.2dB,随着载噪比的降低,估计时间呈指数关系增加,载噪比为14dB-Hz时,更新时间为12.48s,估计值的标准差小于0.8dB。     

卫星导航信号码跟踪精度理论的适用性研究

针对码跟踪精度理论在导航系统信号体制评估中的广泛应用,利用自主研发的卫星导航信号仿真平台对导航跟踪优化的适用条件进行了研究,对不同载噪比环境、前端接收带宽以及超前滞后间距条件下的信号伪距误差进行了测量,将仿真结果与理论结果对比,分析了实际应用中滤波器、鉴别器的非理想特性对信号码跟踪精度所造成的影响.仿真结果表明,在非相干超前滞后(NELP)码跟踪环的条件下,当载噪比较高时,前端接收带宽接近发射带宽,并在超前滞后间距足够小时,计算结果能够较真实的反映信号的性能,并可以为导航信号体制的理论评估以及新型导航信号的设计提供参考.     

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。     

多径BOC(n,n)信号的精确跟踪方法

针对卫星导航定位接收机易受多径的影响,提出了一种基于最大似然估计和卡尔曼滤波相结合的多径BOC(n,n)信号的精确跟踪方法。该方法首先对接收的多径BOC(n,n)信号进行相干积分累加;然后用最大似然法估计出多径信号的幅度和时延,再将这些估计结果进行卡尔曼滤波,得到了在较低载噪比下比较准确的多径幅度和时延估计值;最后采用多径估计延迟锁定环(MEDLL)来分析使用该方法前后的鉴相曲线,并通过仿真实验验证了该方法的有效性。理论和仿真结果表明,在较低载噪比下,该方法能够精确地跟踪多径BOC(n,n)信号。     

无源双基地雷达广义相参检测性能分析

研究了外辐射源发射信号的带宽未能准确已知时,无源双基地机会探测系统的广义 相参检测性能。首先构建了无源双基地雷达系统中双通道接收信号的模型,并给出了无源双 基地雷达恒虚警检测统计量的构造思路,然后推导得到了基于互模糊函数检测统计量的特征 函数、概率密度函数与检测概率及虚警概率的解析表达式,并详细分析了不同系统输入参数 条件下的相参检测性能。检测性能的分析表明,当目标回波信噪比大于-20 dB且直达波信噪比大于 5 dB时,就有可能检测到目标,而且采样信号带宽失配较小时的检测性能与带宽匹配时的检测性能 差别较小,相比于带宽匹配时的检测性能,采样信号带宽失配系数小于2时检测概率的恶化幅度均小于0.1。     

基于多普勒变化率估计的载波跟踪算法

为了改善卫星通信系统中,在低信噪比下对大动态的信号进行载波跟踪时,动态应力误差和热噪声引起的相位抖动使得信号解调损失明显的现象,提出了一种基于多普勒变化率估计的载波跟踪算法;首先通过延迟相关快速傅里叶变换（FFT）的方法和FFT分析的方法对接收信号的多普勒变化率和多普勒频率进行估计,然后利用估计值对接收信号进行多普勒变化率以及频率补偿,最后利用三阶锁相环对补偿后的信号进行跟踪,并在考虑符号速率的基础上,对该算法进行改进并仿真;仿真结果表明,在63dBHz的载噪比下,符号速率为1Mbps,跟踪变化率为150kHz/s时,使用该方法可以实现载波稳定跟踪,并且解调损失在0.3dB以内;该算法可以降低载波跟踪复杂度、提高跟踪精度,为接收机载波跟踪模块的改进提供了依据。     

基于组合相关函数的AltBOC（15，10）信号的无模糊跟踪方法

针对由于自相关函数的多峰性质导致的交替二进制偏移载波（AltBOC）（15,10）信号的跟踪模糊问题提出一种基于组合相关函数的无模糊跟踪方法。首先设计了两个特殊的本地信号,然后通过码跟踪环路实现本地参考信号与接收信号的相关运算,从而获得两个互相关函数,最后将这两个互相关函数相乘以获得无模糊相关函数来消除模糊问题。分析了该方法的热噪声跟踪精度以及抗多径干扰性能,结果表明：1）该方法实现了无模糊跟踪;2）其跟踪精度介于类二进制相位键控（BPSK Like）方法和伪相关函数（PCF）法之间,当载噪比大于40 dB·Hz时跟踪精度与PCF方法相当;3）当多径延迟大于0.1个码片时,多径误差明显小于BPSK Like方法和PCF方法。     

基于组合相关函数的AltBOC（15，10）信号的无模糊跟踪方法

针对由于自相关函数的多峰性质导致的交替二进制偏移载波（AltBOC）（15，10）信号的跟踪模糊问题提出一种基于组合相关函数的无模糊跟踪方法。首先设计了两个特殊的本地信号，然后通过码跟踪环路实现本地参考信号与接收信号的相关运算，从而获得两个互相关函数，最后将这两个互相关函数相乘以获得无模糊相关函数来消除模糊问题。分析了该方法的热噪声跟踪精度以及抗多径干扰性能，结果表明：1）该方法实现了无模糊跟踪；2）其跟踪精度介于类二进制相位键控（BPSK Like）方法和伪相关函数（PCF）法之间，当载噪比大于40 dB·Hz时跟踪精度与PCF方法相当；3）当多径延迟大于0.1个码片时，多径误差明显小于BPSK Like方法和PCF方法。     

无人机上行链路抗欺骗干扰方案设计

电子对抗技术的发展使欺骗干扰日益成为无人机通信系统中面临的现实威胁,然而目前尚无公开文献研究无人机上行链路中的抗欺骗干扰技术.针对上述问题,研究了欺骗干扰存在时的上行链路接收信号模型,并从信号处理层面和信息处理层面相结合的角度,结合无人机上行链路的特点,提出了一种可靠的无人机上行链路抗欺骗干扰方案.并通过Matlab和C语言对所提方案进行了建模仿真,仿真结果显示,该方案可有效地对欺骗信号进行检测、分类和消除,并可通过认证技术来保证接收信息的真实性.研究表明,在信号处理阶段对欺骗干扰信号进行处理,在信息处理阶段对真实信息进行认证,可有效避免欺骗干扰的影响.     

复杂电磁环境中的常规通信信号的实时分选

为了能够从复杂电磁环境中提取常规通信信号的有效参数,研究了一种基于单天线接收的常规通信信号的实时分选方法。该方法由窄带信号检测、参数估计、信号跟踪三部分组成。提出了一种适用于高斯色噪声背景的窄带信号检测与参数估计的方法,给出了一种能够实时跟踪常规通信信号的算法。仿真结果表明,当信噪比高于0 dB时,窄带信号检测方法的正确率为92%以上,分选算法能够从复杂电磁环境中提取常规通信信号的有效参数,具有一定的工程实用价值。     

FPGA implementation and performance study of spectrum sensing based on entropy estimation using cyclic features

This work presents a spectrum sensing technique based on the entropy of frequency domain autocorrelation of receiving signal at different cyclic frequencies. The performance of the proposed sensing technique is compared with other sensing techniques such as energy detection using Bayesian and Neyman–Pearson criteria, entropy estimation under frequency domain, cyclostationary feature detection. The performance of sensing algorithms is also analyzed for single node and multinode/cooperative environment under most probable channel effects such as fading, shadowing, receiver’s uncertainty and free space path loss using Monte-Carlo methods. Simulation results reveal that the proposed sensing technique is able to detect signals of signal-to-noise ratio up to −24 dB with five nodes in cooperation while maintaining a false alarm probability of 0.1 and a detection probability of 0.9. The proposed sensing algorithm is also implemented in Virtex-4 Field Programmable Gate Arrays.     

Spoofing Signal Generation Based on Manipulation of Code Delay and Doppler Frequency of Authentic GPS Signal

We propose an efficient spoofing signal generation method that uses the processing results of a global positioning system (GPS) receiver for authentic GPS signals. Conventional methods of generating spoofing signals use expensive GPS simulators because the structures of the spoofing signals must be almost identical to those of the GPS signals. Simulators require GPS ephemeris at a specific time and target position. Subsequently, a complicated process is used to generate navigation data using the ephemeris and model error sources such as the satellite clock bias and ionospheric delay. In contrast, the proposed method can generate spoofing signals for the desired target position without requiring GPS simulators; it does so by adjusting the signal processing results of the receiver. Using the navigation results of the receiver, such as position and velocity, the pseudorange delay and spoofing Doppler frequency between the estimated position of the receiver and the target spoofing position are obtained; these are then applied to shift the signal-tracking results of the receiver to create a new signal for the target spoofing position. Our experimental results indicate that the proposed algorithm can effectively generate spoofing signals with characteristics highly similar to those of authentic GPS signals. In addition, we confirmed that the spoofing signals generated by the proposed method are difficult to be detected using conventional spoofing detection techniques.

     

LTE-A系统中物理随机接入信道信号检测的仿真与实现

根据多普勒频移对物理随机接入信道（PRACH）信号检测产生的影响进行分析,划分出了中速、高速、超高速三种模式,并提出相应改进的信号检测算法。对中速模式,提出了基于频偏校正的前导检测算法;对高速模式,提出了多重滑窗峰值检测算法;对超高速模式,提出了基于整数倍子载波的频偏补偿前导检测算法。仿真结果表明,不同场景下PRACH信号通过加性高斯白噪声（AWGN）信道传输,接收端虚警率性能至少改善了3.8 dB;通过扩展典型城市信道模型（ETU）信道传输,虚警率性能至少提升了1 dB。与频域相关检测算法相比,所提算法提高了前导信号成功检测概率,减少了接入时延。     

无线传感器网络KIPSO欺骗攻击检测模型

针对无线传感器网络通常处于开放性环境中,极易遭受外界欺骗攻击这一问题,设计了一种基于改进粒子群优化算法的K均值欺骗攻击检测模型。该模型将欺骗攻击检测描述为一个统计假设检验,基于接收信号强度空间与物理位置的相关性,利用不同位置节点接收信号强度的差异进行攻击检测;对接收信号强度进行聚类分析,计算类中心之间的距离,通过阈值检测判断节点是否受到欺骗攻击。仿真结果表明,KIPSO欺骗攻击检测模型能在提高检出率、增强报警可信度的同时,有效解决传统聚类算法陷入局部极值的问题。