GPS/INS深耦合系统抗欺骗式干扰关键技术研究

摘要

欺骗式干扰是近年来卫星导航干扰与抗干扰技术领域的研究热点,其采用跟GPS信号结构相似的信号作为欺骗信号,因此可以不被察觉地诱导接收机捕获跟踪欺骗信号,从而达到降低其抗干扰性能的目的,并可采用与GPS信号近似的功率,避免因功率过大被检测出来以及降低干扰成本。实际应用中,如军事领域接收机常常面临高动态、弱信号、强干扰或信号遮挡等复杂多变的环境,这时接收机会失锁转而捕获欺骗信号或者跟踪中受到欺骗信号的影响增大从而整个系统受到影响。
　　GPS和INS具有互补的特点,二者的结合充分发挥了GPS导航精度不随时间漂移和INS能独立自主导航的优势,被认为是一种比较理想的组合导航方式。GPS/INS深耦合组合导航是组合导航的前沿技术,它深度挖掘和利用INS信息,利用GPS和INS深度相互辅助以实现精度更高鲁棒性更好的导航系统。
　　论文主要研究欺骗式干扰对深耦合系统的跟踪、组合滤波、环路反馈控制等的具体影响,并在此基础上提出从改进深耦合结构和组合滤波算法两方面来对抗欺骗式干扰。
　　对于深耦合结构主要研究从基于平均值预测的控制和基于CADLL的跟踪方案两方面进行改进,提高了环路控制精度和稳定性并可以减弱其它信号对当前信号参数估计的影响,提高参数估计精度,从而抑制欺骗式干扰对跟踪环路的影响。对于组合滤波算法主要研究利用抗差滤波算法来抵抗欺骗式干扰造成的观测粗差,提出了基于AR-SRCKF的深耦合抗欺骗式干扰滤波算法,该算法采用自适应抗差卡尔曼滤波作为算法的框架,提高系统对欺骗式干扰的鲁棒性,同时为了避免线性化误差造成滤波性能的下降,采用平方根容积卡尔曼滤波解决非线性滤波问题以及确保协方差阵的对称性和半正定性。
　　最后结合深耦合结构和组合滤波算法的研究成果,提出了一个完整的深耦合抗欺骗式干扰系统设计方案,充分利用深耦合组合导航系统的特点,使系统的各个方面相互协助来进行联合抗欺骗式干扰,以提高系统对欺骗式干扰的鲁棒性,基于深耦合平台的仿真表明,新系统对欺骗式干扰具有良好的鲁棒性。

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缩略词表

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的研究内容和组织结构

第二章 欺骗式干扰

2.1 GPS信号结构和接收机基本工作原理

2.2 欺骗式干扰

2.3 本章小结

第三章 改进的深耦合系统及其抗欺骗式干扰能力分析

3.1 GPS/INS深耦合系统

3.2改进的深耦合NCO控制系统

3.3 基于CADLL的深耦合抗欺骗式干扰跟踪结构设计

3.4 本章小结

第四章 深耦合下的抗欺骗式干扰组合滤波研究

4.1 抗欺骗式干扰组合滤波研究

4.2 基于AR-SRCKF的深耦合抗欺骗式干扰方法

4.3 本章小结

第五章 基于深耦合的抗欺骗式干扰系统设计及仿真

5.1基于深耦合的抗欺骗式干扰系统设计

5.2 基于深耦合仿真平台的抗欺骗式干扰仿真

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

致谢

参考文献

作者在攻读硕士学位期间的研究成果