应用于GPS软件接收机的抗干扰技术研究

发布时间：2017-05-15 14:03

  本文关键词：应用于GPS软件接收机的抗干扰技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在现代战争中，卫星导航技术扮演着十分重要的角色，几乎主导了大部分智能武器和制导武器的导航系统。然而近年来的历次局部战争也暴露出卫星导航信号弱，在电磁环境恶劣、地理地形复杂的作战区域内，极易受到敌方的故意干扰/欺骗，从而导致GNSS接收机无法正常工作的问题。本文将针对战争环境下GNSS接收机的抗干扰/欺骗技术展开研究，提出了一套GNSS接收机降噪、惯导辅助的自抗扰方法，并在GPS软件接收机上进行了验证。 首先，分析了卫星导航信号的结构，对GPS信号下变频、捕获、跟踪和导航解算等接收过程进行数学公式推导并进行数字仿真，实现对C/A码、GPS信号等模拟，对GPS软件接收机和硬件接收机结构的优缺点进行了分析，为之后章节的准确实现GPS软件接收机抗干扰技术提供了理论基础。 其次，研究了基于相干积分/非相干积分/小波降噪的捕获算法技术。针对压制式干扰以强干扰淹没GPS有用信号、GPS接收机对弱信号捕获灵敏度不高的缺点，分析了GPS信号捕获过程中，信号信噪比与接收机捕获信号检测概率/虚警概率之间的关系；考虑到相干积分中导航电文可能发生比特率翻转问题，提出了相干积分与非相干积分结合的方法；为了克服信号与噪声的频带相互重叠时，滤波效果变差的问题，提出了基于小波降噪的组合捕获算法；最后以快速傅立叶变换为基础，进行相干积分/非相干积分/小波降噪的组合捕获算法仿真。 最后，详细分析了GPS转发式欺骗干扰原理，为了消除GPS接收机受欺骗信号干扰使得伪距测量误差较大，导致误差模型出现异方差性，从而降低导航定位精度。通过惯导辅助GPS接收机，，提出了基于加权估计的GPS/SINS伪距、伪距率组合导航滤波算法，并对该组合算法进行了仿真，该组合算法具有实现简单、精度较高、鲁棒性好等特点，提高了GPS接收机抗欺骗性能，具有一定的现实意义和实用价值。
【关键词】：GPS软件接收机 抗干扰 欺骗式干扰 组合定位 小波降噪
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P228.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 注释表10-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 课题研究背景和意义11-12
• 1.2 常见的 GPS 干扰技术12-14
• 1.2.1 GPS 压制式干扰技术12-13
• 1.2.2 GPS 欺骗式干扰技术13-14
• 1.3 GPS 抗干扰研究现状14-15
• 1.4 论文的主要研究内容15-17
• 第二章 GPS 软件接收机技术17-29
• 2.1 引言17
• 2.2 GPS 信号结构17-19
• 2.3 GPS 信号接收过程19-23
• 2.3.1 频率下变频19-20
• 2.3.2 采样及量化20
• 2.3.3 捕获、跟踪及导航解算20-23
• 2.4 软件接收机与硬件接收机的比较23-27
• 2.4.1 传统的硬件接收机结构23-25
• 2.4.2 软件接收机结构25-27
• 2.4.3 软件接收机的优点及应用前景27
• 2.5 本章小结27-29
• 第三章 压制干扰下接收机的自抗扰研究29-41
• 3.1 引言29-30
• 3.2 信号捕获技术分析30-36
• 3.2.1 输入信号信噪比31
• 3.2.2 检测概率和虚警概率31-32
• 3.2.3 相干积分32-33
• 3.2.4 预检测时间长度33-34
• 3.2.5 非相干积分34-36
• 3.3 GPS 弱信号捕获算法研究36-39
• 3.3.1 小波降噪过程36-37
• 3.3.2 阈值的选择37-38
• 3.3.3 阈值门限的选取38-39
• 3.4 GPS 弱信号捕获算法仿真及分析39-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第四章 惯导辅助 GPS 抗欺骗导航算法研究41-64
• 4.1 引言41
• 4.2 欺骗式干扰分析41-43
• 4.2.1 GPS 转发式欺骗干扰原理41-42
• 4.2.2 GPS 转发式欺骗模型42-43
• 4.3 紧组合辅助 GPS 抗欺骗算法研究43-51
• 4.3.1 GPS 系统误差模型44-45
• 4.3.2 惯性导航系统误差模型45-48
• 4.3.3 基于伪距/伪距率惯导紧组合辅助 GPS 系统误差模型48-51
• 4.4 基于加权估计的紧组合导航抗欺骗算法仿真及分析51-62
• 4.4.1 模型异方差性原理51
• 4.4.2 加权最小二乘的应用51-53
• 4.4.3 观测方程加权系数的确定53-54
• 4.4.4 加权最小二乘滤波算法54-55
• 4.4.5 基于加权估计的紧组合滤波算法仿真验证55-62
• 4.5 本章小结62-64
• 第五章 总结与展望64-66
• 5.1 论文主要工作64
• 5.2 后续研究工作展望64-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-71
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：367945