卫星导航接收机欺骗攻击及防护综述

本文主要研究卫星导航欺骗干扰技术与欺骗防护技术,首先介绍欺骗干扰的生成方式、欺骗干扰实施策略与播发策略,并从欺骗威胁、实现难度、防护难度等多方面给出现有欺骗技术的对比分析。其次从信号体制、终端处理技术、辅助信息校验技术等三个层面介绍现有欺骗防护技术,并从欺骗适应性、实现需求、实现难度、实现效果等几方面给出防护技术对比分析。在此基础上,研究在面对不同欺骗攻击时接收机的欺骗防护框架,对于评估导航接收机的防护能力有借鉴意义。     

卫星导航接收机捕获阶段抗欺骗干扰技术研究

卫星导航欺骗干扰信号依靠功率优势可以使接收机误捕获欺骗信号,从而进入跟踪、解算环节,使接收机解算出错误结果.在捕获阶段采取抗欺骗干扰措施,可以有效降低接收机在后续环节抗干扰处理的压力.研究了欺骗干扰对接收机捕获阶段的影响,总结了基于上下限阈值和外部信息辅助的捕获阶段欺骗干扰检测与抑制方法,可为导航接收机抗欺骗干扰设计提供技术参考.     

卫星导航定位欺骗式干扰对抗思路及策略研究

欺骗式干扰对卫星导航定位的威胁与日俱增,已成为作战中的主要干扰样式,亟需开展对抗研究。结合欺骗式干扰的类别和典型案例,从技术层面深入分析了欺骗式干扰实现的方法途径,指出同频入侵、修改信号参数是其实施攻击的2个必然要素。针对同频入侵,创新引入宽窄巷组合技术实现定频向变频转换,创造虚拟的拍频信号规避干扰影响;再针对修改信号参数的攻击点,提出在宽窄巷组合基础上耦合载波相位差分思想,通过单差、双差判别剔除干扰,增强抗干扰效能。以此构建欺骗式干扰总体对抗思路,分别设计了基于卫星接收机自身、地面基准站辅助、双天线测量、不同卫星间多频信号等四种对抗架构,并对具体策略进行了推导论证。同时,结合四种架构特点,对各自的应用场景和效能进行了分析和评估。研究成果可为欺骗式干扰对抗提供一种新颖的思路,对相关工程应用具有一定的参考价值。     

GPS生成式欺骗干扰关键技术

卫星导航生成式欺骗干扰通过发播伪造的导航信号,诱使目标区域内接收机捕获、跟踪该欺骗信号,从而使接收机解算出错误的位置、时间信息。欺骗干扰信号高度仿真卫星信号,功率远低于噪声,目前抗干扰方法均无法有效识别、抑制,是一种有效的干扰方式。研究了卫星导航生成式欺骗所需的关键技术,介绍了较为成熟的反馈式欺骗干扰源设计方案,讨论了欺骗干扰有效实施的方法。     

卫星导航接收机数据传输协议标准综述

综述目前国际上广泛应用的卫星导航接收机数据传输格式和文件交换数据传输格式标准的内容,比较和分析各类标准文件的具体数据格式及网络传输数据协议,并就应用最广泛的实时数据输出格式标准作了重点介绍。     

多径环境下扩频导航接收机信号跟踪性能研究

分析了多径环境下扩频导航接收机信号跟踪性能。主要分析了时延绝对值小于一个码片的多径信号对导航信号伪码相位和载波相位跟踪误差的影响,给出了接收机伪码跟踪环和载波相位跟踪环的结构框图,并建立了两个跟踪环的数学模型,在考虑多径信号的基础上分析了混合信号相位跟踪的数学模型,分析了混合信号下伪码跟踪环和载波相位跟踪环相位跟踪的性能。在数学模型分析的基础上对存在单路多径信号时伪码相位跟踪和载波相位跟踪性能进行了计算机仿真。     

GPS接收机的相干干扰

简述了相干干扰的原理,分析并实验验证了GPS接收机的定位位置只与其接收天线有关,提出了4种相干干扰方法,认为分布式转发干扰方法更好。     

对相控阵雷达的旁瓣欺骗干扰

提出了对相控阵雷达实施旁瓣干扰的方法，用此种方法可产生方位欺骗或方位多目标干扰。详细讨论了方位欺骗干扰系统的参数设计问题，最后对干扰样式进行讨论。     

基于多普勒的欺骗干扰识别方法

随着数字射频存储器的不断发展,欺骗干扰效果日益增强,距离-速度同步欺骗干扰难以被识别.分析了干扰机对多普勒信息调制时存在的问题,提出基于多普勒频率的欺骗干扰识别方法.当雷达多普勒检测脉冲个数小于干扰机多普勒调制脉冲个数分辨率时,能够对速度维的欺骗干扰进行有效识别.     

一种新的卫星导航跟踪段欺骗攻击检测方法

针对中、低动态环境下,卫星导航系统跟踪段存在的欺骗式干扰信号的检测问题,提出一种基于载波相位跟踪谱分析的欺骗检测方法。该方法利用跟踪环路鉴相器输出信号的频谱特性与环路中是否存在干扰信号密切相关,通过对鉴相器输出信号进行谱分析,建立欺骗检测模型,实现了欺骗信号检测。仿真结果表明,利用该方法,在干信比大于4dB时,通过设置合适的判决门限,采用256点以上快速傅里叶变换,在虚警率不超过0.5%的情况下,能获得100%的检测概率,对跟踪段的欺骗信号具有很好的检测效果。     

GNSS9916(GPS/GLONASS)接收机

介绍七○四所独立研制开发的 GNSS991 6(GPS/ GL ONASS)接收机性能、指标、组成和工作原理。     

一种GNSS双频信号跟踪的新方法

在双频接收机双频L1辅助L2跟踪方法基础上提出一种GNSS双频信号载波和差联合跟踪新方法。该算法能够克服传统的L1辅助L2跟踪方法L2信号能得到L1信号辅助信息、而L1信号得不到L2信号任何辅助信息的固有缺点。仿真结果表明：该和差联合跟踪方法相比传统的双频信号跟踪算法能够耦合双频信号实现其相互辅助跟踪,具有提高GNSS双频信号的跟踪稳健性和灵敏度等优点。     

GNSS接收机数字载波跟踪环建模与噪声性能分析

针对GNSS接收机高灵敏度跟踪问题,研究数字载波跟踪环热噪声相位颤动与相干积累时间长度的关系.在分析I·Q鉴相器的Costas载波环信号处理流程的基础上,建立了新的环路线性化模型.基于该模型,推导了由最佳模拟环路滤波器双线性变换离散化得到的数字载波跟踪环的噪声性能.数值分析表明:采用I·Q鉴相器的二阶、三阶数字载波环热噪声相位颤动,随相干积累时间的增大先减小后增大,存在热噪声相位颤动最小意义上的最佳相干积累时间.仿真结果验证了理论分析结论,同时表明新建模型对数字载波跟踪环的描述比传统模型更准确.文中给出的各载噪比和环路带宽组合条件下的最佳相干积累时间,可用于指导高灵敏度接收机载波跟踪环设计.     

基于GNSS散射信号的双站雷达系统干扰抑制的分析与研究

利用GNSS(全球卫星导航系统)卫星作为照射源,接收机在飞行器的收发分置的GNSS-R双站雷达探测系统作为一门新兴遥感技术越来越受到关注,但由于GNSS散射信号功率太弱,其接收机对GNSS干扰信号的抑制一直是个难点.根据直达波和邻近卫星信号干扰的特点,提出r改进的分块子空间投影算法.即首先对干扰信号进行捕获与跟踪,根据得到的干扰信号参数构筑相应的干扰子空间,利用改进的分块子空间投影进行干扰抑制,该方法既降低了跟踪误差对干扰性能的影响,又使计算量大幅下降,适合多变环境和多数据样本情况.通过对仿真结果的分析,验证了方法的有效性,也为后续系统的优化设计提供了依据.     

GNSS接收机矢量跟踪算法研究综述

GNSS接收机信号跟踪的实质是对卫星信号的扩频码延迟和载波频率偏移进行连续估计的过程。从信号跟踪的基本原理出发,综述了矢量跟踪算法的基本思想和研究历程,分析了算法中系统建模、模型参数确定和滤波器设计等关键环节,总结比较了算法的最新衍变形式,包括极大似然估计矢量跟踪环和联合矢量位置跟踪环的模型、特点和优势,通过仿真验证了矢量跟踪相比标量跟踪具有失锁重捕快、跟踪误差小和稳定性好的优点,最后总结了矢量跟踪技术的应用并展望了其未来发展方向。     

卫星信号和数据质量监测算法研究

结合卫星导航系统的实际应用,对卫星播发的导航信号和观测数据的质量监测算法进行了研究,可以满足卫星定轨和用户定位精度的要求。文中首先分析了卫星信号出现异常的原因,并有针对性地给出了用于卫星信号质量监测的宽窄相关伪距比较和码-载偏离度计算方法,然后又对用户伪距和载波相位这两个主要测量值的数据突变问题的实时监测方法展开了分析和探讨,最后进行了仿真研究。结果表明,这些算法是可行、实用并且有效的。     

基于基线长度加权的GNSS多天线姿态测量方法

GNSS可用于获取动态载体的姿态信息,为提高其姿态测量精度,提出一种基于基线长度信息对最小二乘姿态解算方法进行加权处理,改进了最小二乘姿态解算方法,同时通过船载实验验证了该方法的可用性。实验结果表明：在船载动态实验中,当基线长度存在明显差异时,加权最小二乘法较等权最小二乘法在精度上明显提高,其中横滚角的精度提高了13%。     

基于积分多普勒平滑伪距的导航算法研究

载体处于高动态机动、障碍遮挡、信号干扰和多路径等复杂环境时,GNSS接收机跟踪环路易发生信号失锁和相位失调,导致载波相位观测值发生较大变化,采用载波相位平滑伪距将严重影响导航精度。为改善GNSS接收机导航性能,对电离层效应及延时校正模型进行了研究,基于α-β滤波算法提出了基于积分多普勒平滑伪距的导航算法。实验结果表明:采用该算法在静态、动态条件下定位精度优于5m,测速精度优于0.05m/s,可显著提高GNSS接收机的导航精度。