卫星导航系统接收机端反欺骗技术研究

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随着我国北斗导航系统建设日益完善,卫星导航系统逐渐成为我国诸多关键领域的重要一环,为我国的国防工业与民用设施提供了重要的支持。但是,由于卫星导航信号自身具有的安全脆弱性,卫星导航信号极易受到各种形式的人为干扰。主要人为干扰形式可分为压制式干扰和欺骗式干扰:压制式干扰是指通过发射大功率的干扰信号使卫星导航接收机无法定位的干扰形式;欺骗式干扰会使卫星导航接收机定位到一个虚假的位置使欺骗方可以实现对目标卫星导航接收机的控制;毫无疑问,欺骗式干扰相比压制式干扰更具有威胁性。因此,研究卫星导航系统的抗欺骗技术是很有必要的。  本文主要针对卫星导航接收机端抗欺骗技术展开研究,提出了对传统卫星导航接收机的改进方法。本文主要工作可归纳为以下内容:  (1)调研国内外主要卫星导航欺骗干扰技术并归纳总结,将欺骗式干扰分成产生式欺骗干扰与转发式欺骗干扰,分别研究了两者的欺骗机理与主要实现形式。仿真分析了欺骗式干扰对卫星导航接收机的影响。  (2)从卫星导航接收机信号处理与信息处理两个层面,研究了多相关峰捕获检测法、信号到达时检测法和多相关器斜率检测法。对多相关峰捕获检测法与信号到达时检测法,本文重点在于提出工程化实现方法,仿真分析其抗欺骗性能;对于多相关器斜率检测法,本文针对多径环境下的传统斜率检测法欺骗性能失效的问题提出了改进方案;通过仿真验证证明,采用本文提出的改进的多相关器斜率检测方法在多径环境下依然可以保持良好的欺骗检测性能。  (3)根据前面论证分析,将多相关峰捕获检测法和信号到达时检测法转换为对传统卫星导航接收机的改进设计。以FPGA?DSP为搭载平台,利用FPGA硬件实现了多相关峰捕获模块,利用DSP实现了信号到达时检测。本文详细的阐述了多相关峰捕获模块各部分的设计,并给出了modelsim仿真结果,验证了设计的正确性与工程可实现性;对信号到达时检测的DSP实现部分给出了详尽的程序流程设计。  (4)最后,搭建模拟欺骗源,对改进的抗欺骗卫星导航接收机进行欺骗环境定位测试。实验结果进一步证明了本文提出的抗欺骗方法的可行性与有效性。
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