基于波束赋形和DOA估计的抗GNSS欺骗式干扰研究

发布时间：2020-10-09 11:04

　　全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)广泛应用于基于位置和时间服务的各行各业,如精密授时、陆海空的交通运输、飞行器导航、手机定位、电网系统、救援服务和跟踪犯罪分子等。GNSS系统的脆弱性主要体现在被动式的定位方式、公开的导航信息结构及极低的信号功率,故GNSS易于受到各类干扰。有意干扰可以分为欺骗型干扰和压制型干扰,而欺骗型干扰更具有隐蔽性。本文研究的重点是欺骗式干扰。抗欺骗式干扰技术按照效果可以分为欺骗检测技术和欺骗抑制技术,欺骗检测的技术有很多,如0C/N监测、绝对功率监测、残余信号检测、码和相位一致性检测等,而欺骗抑制的技术较少,主要有多天线技术和RAIM(Receiver Autonomous Integrity Monitoring)检测,对于较复杂的欺骗策略,现有的欺骗检测技术和欺骗抑制技术的可靠性较差。按照欺骗源的空间分布,欺骗式干扰可以分为两类。一类是聚合式欺骗式干扰,另一类是分布式欺骗式干扰。本文提出了基于波束赋形的抗GNSS聚合式欺骗式干扰技术和基于DOA(Direction of Arrival)估计的抗GNSS分布式欺骗式干扰技术。对于聚合式欺骗式干扰,提出了利用波束赋形的方法来实现对欺骗信号的抑制。首先建立聚合式欺骗式干扰的系统模型,利用聚合式欺骗式干扰具有明显的空间特征,引入了功率倒置算法,功率倒置算法能在强干扰处形成零陷且不需要已知干扰信号的来波方向,与聚合式欺骗式干扰模型的场景非常地拟合。本文提出了改进型的功率倒置算法,能带来10d B以上的零陷增益。对于分布式欺骗式干扰,提出了利用DOA估计与投影子空间的方法,实现对欺骗信号的抑制。首先建立分布式欺骗式干扰的系统模型,分布式欺骗式干扰不像聚合式欺骗式干扰具有明显的空间特征,需要利用对欺骗式干扰的参数进行估计,给出了可以用于欺骗信号估计的参数估计量,并通过理论推导证明了功率参数不需要用于估计,这样对参数估计量进行了优化,选择了对欺骗信号的DOA估计来对欺骗信号进行识别,引入RELAX算法对欺骗信号进行DOA估计,并提出了改进型RELAX算法,旨在提高RELAX算法的DOA估计精度。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN967.1
【部分图文】：

特性图,互相关,自相关特性,特性

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文I 码生成器的结构图如图 2-6 所示，对于 B1I 码，通过计算可以得到为 2047，于是可以计算得出 B1I 码的自相关取值为 63 / 2047 ， 1 047和 1，互相关取值为 1 / 2047， 6 5 / 2047和 63 / 2047 。由于 B1 C/A 码，于是北斗系统的 B1I 码比 GPS 系统的 C/A 码具有更好的 2-7 通过仿真给了 BD 系统的 B1I 码的相关特性，最下面那个子图中 B1I 码的互相关特性，从图中可以看出，B1I 码具有优良的自相特性。

对比图,波方向,来波方向,干信比

参数值采样频率 5MHz欺骗信号源的 DOA 20 天线阵列阵元个数 10每个真实信号的信噪比 -18dB每个欺骗信号的干信比 6dB图 3-4、图 3-5、图 3-6 给出了在欺骗信号来波方向为 20 ，欺骗信号数为 3 个、4 个、5 个的 PI 算法的抑制效果。从图 3-4 可以看出，PI 算法在 2上形成了零陷，零陷深度为-18dB，对聚合式欺骗信号实现了欺骗抑制，然的深度不够深，其他方向上也存在将近-5dB 的抑制。图 3-5 给出了在 4 个号的条件下，在欺骗信号的来波方向上形成了零陷深度为-26dB 的零陷，也对聚合式欺骗信号的抑制。图 3-6 给出了 5 个欺骗信号的条件，可以看出在号的来波方向上形成了零陷深度为-30dB 的零陷，很好地实现了对聚合式欺扰的抑制。对比图 3-4、图 3-5、图 3-6，可以发现当欺骗信号的数目越多，骗信号的 DOA 方向上的功率也会越大，PI 算法对其抑制的效果也会越好。

PI算法,学位论文,抑制效果

四欺骗源下PI算法对欺骗信号的抑制

【参考文献】