北斗欺骗式干扰检测技术研究

摘要

如今全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)在人们的生产生活中使用的越来越广泛，使用频率也在逐渐加大，而且军事上对GNSS也是愈发依赖。GNSS的数据准确度和服务可靠性也随着卫星导航的推广而愈发引起人们的关注。由于GNSS的民用频段信号结构是公开的，同时GNSS具有信号功率低的特点，使一些别有用心的人可以从多个方面干扰GNSS的服务可靠性。GNSS的干扰手段主要分为压制式干扰和欺骗式干扰两种，其中压制式干扰对其影响的区域范围内的全部导航设备都会造成一定的影响，因而易于识别，所以压制式干扰的应用场景有限。但是欺骗式干扰是通过伪造与真实卫星信号相似的欺骗信号，来使接收机接收欺骗信号的信息，这种干扰接收机很难察觉到，从而导致接收机给出错误的定位结果。而随着软件无线电技术的进步，欺骗式干扰变得更加灵活，成本也变得更低，欺骗干扰的威胁性在逐渐加强。同时作为我国自主研发的北斗卫星导航系统也存在着遭受欺骗式干扰的风险。目前存在的抗欺骗干扰方法主要是欺骗干扰检测，对欺骗干扰进行抑制的策略较少，并且大多数是通过使用多天线技术和完好性检测技术来抑制欺骗干扰，需要的硬件资源多，成本高。因此本文的研究重点是占用硬件资源少、成本较低的北斗抗欺骗式干扰技术。
　　本文首先对卫星导航系统的现状进行了系统的阐述，同时对欺骗式干扰检测技术在国内外的研究情况进行了全面的概述，确定了研究的方向。其次研究了北斗信号的特性，根据北斗软件接收机的相关原理，设计并编写了北斗软件接收机的仿真程序。并以此为基础，重点研究捕获阶段的多峰检测算法并对其进行了改进，然后本文提出了跟踪阶段功率异常检测算法和多普勒频移检测算法，能够准确高效的检测出欺骗干扰信号。最后在研究了上述检测算法的基础上，本文设计了捕获跟踪联合检测方法的欺骗干扰抑制算法，实现对欺骗干扰信号的抑制作用。仿真结果表明，本文提出的北斗欺骗干扰检测总体方案可以有效的检测和抑制欺骗式干扰信号，证明了本文提出的北斗抗欺骗式干扰算法的有效性。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1课题研究背景及意义

1．2卫星导航系统国内外技术发展现状

1．3欺骗式干扰检测技术国内外发展现状

1．4论文主要研究内容

第2章北斗相关技术及欺骗干扰检测方案设计

2．1北斗信号相关技术

2．1．1北斗信号结构及其组成

2．1．2北斗信号的脆弱一陛

2．2北斗定位相关技术

2．3北斗欺骗干扰分类

2．4北斗欺骗干扰检测总体方案设计

2．5本章小结

第3章捕获阶段欺骗信号检测算法设计与实现

3．1．1北斗软件接收机设计

3．1．2北斗软件接收机的仿真实验

3．2．1多峰检测算法分析

3．2．2多峰检测算法的改进方案设计

3．3．1捕获阶段信号的概率模型

3．3．2改进后多峰检测算法的检测概率分析及算法实现

3．4仿真实验

3．5本章小结

第4章跟踪阶段欺骗干扰检测算法设计与实现

4．1跟踪阶段系统模型分析

4．1．1正常接收信号模型分析

4．1．2欺骗信号入侵后的接收信号模型分析

4．1．3跟踪阶段欺骗检测方法设计

4．2信号功率异常检测算法设计

4．2．1载噪比测定方案设计

4．2．2载噪比的历史数据分析

4．2．3基于载噪比移动方差的欺骗干扰检测算法设计

4．3．1多普勒频移历史数据分析研究

4．3．2多普勒频移线性预测算法设计

4．4．1跟踪阶段欺骗检测方案实现

4．4．2欺骗攻击检测概率

4．5仿真实验

4．6本章小结

第5章北斗欺骗干扰检测实现与验证

5．1欺骗检测总体流程实现

5．2．1欺骗干扰抑制算法设计

5．2．2模拟欺骗数字中频信号的产生

5．3仿真实验

5．3．1捕获阶段仿真实验验证

5．3．2跟踪阶段仿真实验验证

5．4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢