应用于GPS软件接收机的抗干扰技术研究

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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。
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