基于RAIM的GNSS抗欺骗式干扰算法研究
本文关键词: 全球导航卫星系统 欺骗式干扰 RAIM 阵列信号处理 出处:《中国民航大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)在民用领域和军用领域的应用越来越广泛,但它极易受各种干扰影响,因而其抗干扰问题已经成为卫星导航领域研究的重点。欺骗式干扰是威胁GNSS的主要干扰类型之一,它信号格式与真实卫星信号完全相同、功率大小基本相当,成功入侵目标接收机后,通过改变信号时延和多普勒频率等信息,控制接收机输出的位置解。本文针对GNSS的欺骗式干扰,提出了基于RAIM(Receiver Autonomous Integrity Monitoring)的检测、识别并剔除欺骗式干扰方案,有效的排除欺骗式干扰信号,确保接收机输出正确的位置解。本文所提理论的主要研究成果和创新点包括:第一,对欺骗式干扰的信号生成、入侵目标接收机的方式以及控制接收机定位解输出的原理进行了归纳,并从单天线和多天线两个角度出发,介绍了GNSS接收机接收到真实卫星和欺骗式干扰的信号模型,另外介绍了经典RAIM算法并研究了RAIM检测和识别欺骗式干扰的可行性;第二,针对传统单天线GNSS接收机,在不改变接收机原有结构的基础上,改进了扩展RAIM算法,通过分别计算伪距残差和多普勒残差来对卫星故障和转发式欺骗干扰区分检测,在欺骗式干扰信号不同数量情况下,均能有效检测、识别并剔除欺骗式干扰;第三,针对空间中多个转发源的情况,本文利用扩频信号的特性,将阵列信号处理算法与RAIM算法结合,提出了一种对阵列流形误差不敏感的多天线抑制欺骗式干扰算法。它将RAIM和阵列信号处理算法的优点结合利用,即减少了检测的运算负担,又提高了对欺骗式干扰的抑制效果,确保接收机输出准确的位置解。基于上述欺骗式干扰抑制方案,利用高保真数据做了较为全面的仿真验证,结果表明本文所提方案的有效性,具有一定的应用价值。
[Abstract]:GNSS (Global Navigation Satellite system GNSS) is becoming more and more widely used in civil and military fields, but it is extremely vulnerable to various kinds of interference. Therefore, the anti-jamming problem has become the focus of satellite navigation research. Deceptive jamming is one of the main types of jamming threatening GNSS, its signal format is exactly the same as the real satellite signal, and its power is basically the same. After successfully invading the target receiver, the position solution of the receiver output is controlled by changing the signal delay and Doppler frequency. In this paper, the detection based on RAIM(Receiver Autonomous Integrity monitoring is proposed for the deceptive interference of GNSS. The deceptive jamming scheme is identified and eliminated, the deceptive jamming signal is effectively eliminated, and the correct position solution is ensured by the receiver. The main research achievements and innovations of the theory in this paper include: first, the signal generation of the deceptive jamming, The method of intrusion target receiver and the principle of controlling receiver positioning solution output are summarized. From the view of single antenna and multiple antenna, the signal model of GNSS receiver receiving real satellite and spoofing interference is introduced. In addition, the classical RAIM algorithm is introduced and the feasibility of detecting and identifying deceptive interference by RAIM is studied. Secondly, for the traditional single-antenna GNSS receiver, the extended RAIM algorithm is improved without changing the original structure of the receiver. By calculating the pseudo-range residuals and Doppler residuals respectively to distinguish the satellite faults from the forward spoofing jamming, the deceptive jamming can be effectively detected, identified and eliminated under different number of deceptive jamming signals. Third, Aiming at the situation of multiple forwarding sources in space, this paper combines array signal processing algorithm with RAIM algorithm by utilizing the characteristics of spread spectrum signal. A multi-antenna interference suppression algorithm is proposed, which is insensitive to array manifold error. It combines the advantages of RAIM and array signal processing algorithm, which reduces the computational burden of detection and improves the suppression effect of deceptive interference. Based on the deceptive interference suppression scheme mentioned above, the high fidelity data is used to make a more comprehensive simulation. The results show that the proposed scheme is effective and has certain application value.
【学位授予单位】:中国民航大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN967.1
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本文编号:1539875
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