基于车地频谱地图的GSM-R干扰源与克隆基站定位技术

发布时间：2024-04-26 22:57

　　现代化铁路的高速发展与建设使得GSM-R网络的优化受到重视。GSM-R网络中的人为干扰是影响网络通信质量和安全性的重要因素之一。在GSM-R系统中,犯罪分子有可能通过压制性强干扰、克隆基站等方式对车地通信系统进行攻击,影响列车的运行安全。通过检测车的周期性巡检以及运营列车的运行,车地频谱地图可以采集接收场强信息并提取保存射频指纹在指纹数据库中。本文通过对射频指纹信息的分析,实现对干扰源以及克隆基站的定位。 传统无线干扰源定位方法使用频谱分析仪对接收信号进行测量。在侦测过程中不断的调整频谱分析仪的位置和天线方向,同时分析信号的频谱成分,最终确定接收信号是否存在干扰信号,并定位干扰的物理位置。这种方法消耗时间长并且浪费人力资源。为了解决这个问题,本文通过分析GSM-R网络的干扰分类,列举了GSM-R系统可能遭受的各种非法人为干扰类型。首先根据Okumura-Hata和Winner Ⅱ两个经验信道模型,建立了仿真场景和射频指纹数据库。结合GSM-R系统特性,加入铁路运输中可能存在的压制性干扰信号和克隆基站模型。为了提高定位干扰源的效率,本文提出了一种根据射频指纹数据库和实际接收电平等数据实施...

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 论文研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文研究的主要内容及章节安排
第二章 GSM-R干扰源定位系统
    2.1 GSM-R网络规划
        2.1.1 GSM-R无线覆盖方案
        2.1.2 GSM-R小区规划
        2.1.3 GSM-R频率规划
    2.2 电波传播模型
        2.2.1 Okumura-Hata信道模型
        2.2.2 Winner Ⅱ信道模型
    2.3 定位系统总体设计
        2.3.1 定位原理
        2.3.2 系统流程
    2.4 本章小结
第三章 GSM-R射频指纹数据库与干扰模型
    3.1 建立仿真场景
    3.2 建立指纹数据库
    3.3 GSM-R有源人为干扰
        3.3.1 GSM-R压制性强干扰
        3.3.2 GSM-R克隆基站干扰
    3.4 建立压制性人为干扰的模型
        3.4.1 瞄准式干扰模型原理及仿真
        3.4.2 阻塞式干扰模型原理及仿真
    3.5 本章小结
第四章 干扰源定位算法的改进
    4.1 干扰源定位算法原理
        4.1.1 三点定位算法原理
        4.1.2 两点交汇定位算法原理及仿真思路
        4.1.3 基于质心法的三点定位算法及仿真思路
    4.2 基于三点定位的多点最小均方法改进算法
        4.2.1 克隆基站定位算法的改进
        4.2.2 压制性干扰定位算法的改进
    4.3 定位算法性能指标
        4.3.1 定位误差
        4.3.2 圆概率误差
        4.3.3 均值误差与标准误差
    4.4 仿真结果对比
        4.4.1 两点交汇定位法仿真结果
        4.4.2 质心法仿真结果
        4.4.3 传统三点定位法仿真结果
        4.4.4 改进的多点最小均方差仿真结果
    4.5 本章小结
第五章 定位系统的程序实现与仿真
    5.1 定位系统的程序设计
        5.1.1 射频指纹数据库模块设计
        5.1.2 压制性强干扰与克隆基站模块设计
        5.1.3 干扰源定位模块设计
    5.2 克隆基站的定位结果
        5.2.1 不同场景下的克隆基站定位结果
        5.2.2 不同指纹数量下的克隆基站定位结果
        5.2.3 不同信道模型下的克隆基站定位结果
    5.3 压制性干扰的定位结果
        5.3.1 不同指纹数量下的瞄准式干扰定位结果
        5.3.2 不同定位算法下的瞄准式干扰定位结果
        5.3.3 不同定位算法下的阻塞式干扰定位结果
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间的科研成果



本文编号：3964994