衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙干擾信號(hào)仿真與檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和軍事領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，以及電子技術(shù)的飛速發(fā)展，欺騙式干擾不僅逐漸成為了衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的重要威脅，甚至具備了產(chǎn)生災(zāi)難性后果的能力?？梢姡l(wèi)星導(dǎo)航欺騙干擾相關(guān)技術(shù)的研究，已經(jīng)有了很大程度的必要性和緊迫性。特別是在軍事領(lǐng)域，包括炮彈在內(nèi)的各種運(yùn)動(dòng)載體上安裝的單天線或天線陣接收終端都需要采用抗欺騙技術(shù)，才能保證載體運(yùn)行時(shí)導(dǎo)航與制導(dǎo)系統(tǒng)輸出結(jié)果的正確性。然而，正是由于欺騙干擾的危害性和終端平臺(tái)的復(fù)雜性，無(wú)論是軍用或民用的欺

2、騙干擾相關(guān)技術(shù)，都難以在實(shí)際環(huán)境中進(jìn)行研究和測(cè)試。因此，欺騙干擾信號(hào)仿真技術(shù)作為能夠提供低成本、高精度、可配置、可重復(fù)欺騙干擾研究與測(cè)試平臺(tái)的技術(shù)，在理論和工程上具有重要研究意義。
　　在此背景下，論文針對(duì)當(dāng)前欺騙干擾信號(hào)仿真和欺騙干擾檢測(cè)技術(shù)中存在的問題，開展了以下四個(gè)方面的研究工作：
　?。?）針對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙干擾信號(hào)仿真時(shí)，所使用的傳統(tǒng)寬帶信號(hào)高精度延時(shí)控制方法存在時(shí)域與相關(guān)域延時(shí)測(cè)量一致性、延時(shí)控制復(fù)雜度和實(shí)現(xiàn)資源消

3、耗難以兼顧的問題，提出了基于 NCO相位的寬帶信號(hào)高精度延時(shí)控制理論和基于Hermite插值的高采樣率基帶信號(hào)波形生成方法，并將兩者結(jié)合得到了新的寬帶導(dǎo)航信號(hào)延時(shí)控制方法。在0.1ns的延時(shí)控制精度要求下，所設(shè)計(jì)寬帶導(dǎo)航信號(hào)高精度延時(shí)控制方法具有與可變分?jǐn)?shù)延時(shí)（VFD）濾波器方法相同的時(shí)域與相關(guān)域延時(shí)測(cè)量一致性，與傳統(tǒng)NCO方法同樣低的延時(shí)控制復(fù)雜度，并且硬件乘法器資源消耗相比VFD濾波器方法大幅減少約91.4％；
　　（2）針對(duì)

4、彈載接收終端的欺騙干擾信號(hào)仿真過程中，使用傳統(tǒng)分段多項(xiàng)式方法生成彈體接收導(dǎo)航信號(hào)的自旋多普勒頻移時(shí)，存在模擬參數(shù)更新周期急劇減小，系統(tǒng)運(yùn)算負(fù)荷顯著增加的不足，提出了基于剛體微運(yùn)動(dòng)的彈體多普勒頻移模擬生成技術(shù)。通過將微運(yùn)動(dòng)和微多普勒頻移引入彈體接收信號(hào)的多普勒頻移建模，并以微多普勒頻移自身特性參數(shù)作為模擬生成參數(shù)，有效解決了模擬生成自旋多普勒頻移時(shí)模擬參數(shù)更新周期過小的問題。對(duì)100Hz自旋彈體自旋多普勒頻移模擬生成的仿真分析結(jié)果表明，所

5、提方法可在模擬參數(shù)更新周期為100ms時(shí)滿足誤差要求，遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)分段多項(xiàng)式方法要求的小于1ms模擬參數(shù)更新周期；
　?。?）針對(duì)目前基于天線陣的欺騙干擾檢測(cè)技術(shù)缺乏對(duì)陣元陣型要求、檢測(cè)算法、檢測(cè)性能的詳細(xì)分析等問題，采用代數(shù)方法證明了利用陣元間載波相位差無(wú)模糊表示信號(hào)到達(dá)角的陣元陣型要求，提出了基于載波相位雙差高斯二次型的天線陣欺騙干擾檢測(cè)技術(shù)，以及由最小檢測(cè)門限和檢測(cè)盲區(qū)限制的檢測(cè)性能分析方法。對(duì)正三角三元陣檢測(cè)性能的數(shù)值分析表

6、明，在載波相位測(cè)量精度為0.01周，陣元基線長(zhǎng)度為一倍波長(zhǎng)，虛警率為0.01時(shí)，對(duì)任意到達(dá)角入射的信號(hào)，其欺騙干擾檢測(cè)概率小于0.99的檢測(cè)盲區(qū)占整個(gè)到達(dá)角區(qū)域的面積不超過6.7%，可在絕大部分情況下獲得良好的檢測(cè)性能；
　?。?）針對(duì)當(dāng)前基于天線運(yùn)動(dòng)或天線陣的欺騙干擾檢測(cè)技術(shù)硬件及算法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度高的問題，提出了基于載波相位雙差廣義似然比的旋轉(zhuǎn)天線欺騙干擾檢測(cè)技術(shù)，可直接利用旋轉(zhuǎn)單/雙天線接收終端輸出的載波相位測(cè)量值進(jìn)行欺騙干擾檢

7、測(cè)。在相同的信號(hào)入射來(lái)向下，以檢測(cè)盲區(qū)大小比較天線陣方法與所提旋轉(zhuǎn)天線方法的檢測(cè)性能。分析結(jié)果表明，在0.25Hz旋轉(zhuǎn)頻率，0.5倍波長(zhǎng)旋轉(zhuǎn)半徑，20秒單次檢測(cè)時(shí)間下，旋轉(zhuǎn)單天線方法的欺騙干擾檢測(cè)性能已經(jīng)優(yōu)于一倍波長(zhǎng)基線長(zhǎng)度的正三角三元陣，而旋轉(zhuǎn)雙天線在僅1秒的單次檢測(cè)時(shí)間下最高可相比以上三元陣減小74.6%的檢測(cè)盲區(qū)。
　　最后，對(duì)論文的研究成果及其工程應(yīng)用情況進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)下一步將要開展的工作進(jìn)行了展望。論文研究成果已應(yīng)用于