论文基于载波相位差测量欺骗干扰检测技术是关于相位差方面的的相关大学硕士和相关本科毕业论文以及相关大学物理相位差公式论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料下载。
摘 要：针对卫星导航系统中的欺骗干扰信号检测和抑制问题,提出利用双天线测量接收信号的载波相位差,根据真实卫星导航信号到达接收机的载波相位不断变化而欺骗干扰信号难以做到这一点的特点,提出了一种利用双天线载波相位差实现欺骗干扰检测的算法.仿真结果也表明：通过对比相位差变化率,该方法能够实现欺骗干扰的检测和识别,且实现较为简单,有较好的工程应用前景.
关键词：欺骗干扰；载波相位；检测
中图分类号： TN967.1 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）24-186-3
0 引言
随着导航对抗技术和微电子技术的发展,欺骗式干扰对卫星导航系统的威胁越来越严重,欺骗式干扰是通过转发或产生和导航信号类似的欺骗信号,使卫星导航系统的定位结果发生偏差,导致飞机、舰船无法正确定位,精确制导武器偏离目标等[1～2].欺骗式干扰不易被发现,具有较高的隐蔽性,对卫星导航系统的危害更大.
近年来,随着欺骗干扰信号对卫星导航系统的影响日益严重,国内外学者也提出了一些方法和手段,文献[3]提出了一种低复杂度的欺骗干扰检测方法,文献[4～5]介绍了一种时间同步紧耦合的电网反欺骗方法,文献[6]利用测量信号到达角来检测欺骗干扰信号,文献[7]提出了一种民码加密的欺骗干扰抑制方法,文献[8]给出了一种捕获阶段快速检测欺骗干扰的手段.这些方法可归纳为以下几种：通过幅度分辨、到达时间分辨、和惯导单元相结合的位置一致性检测、到达角分辨以及加密授权等技术检测欺骗干扰[9～12].
本文结合接收机能够计算接收信号载波相位的特点,利用真实卫星信号和欺骗信号在传播方向的这一空间关系差异的特点,提出了利用双天线载波相位差检测欺骗干扰的方法.给出了算法原理及实现过程,通过仿真验证了算法的有效性.
1 双天线欺骗检测模型
由欺骗干扰原理可知,无论是产生式欺骗干扰还是转发式欺骗干扰,欺骗攻击者通常会使用单天线发射欺骗干扰信号.因此对于用户接收天线来说,不同路的欺骗信号都来源于同一个方向,即各路欺骗信号的到达角完全一致.而对于真实卫星信号,每一颗空间卫星在其各自的轨道上运行,卫星（非GEO卫星）位置随时间不断地发生变化,因此真实卫星信号到达接收机天线的到达角是随时间不断变化的,且每一颗卫星对应的到达角变化率都各不一样.真实卫星信号和欺骗信号在传播方向的这一空间关系差异必然会导致接收机的载波相位存在差异.因此可以通过使用双天线测量接收卫星信号的载波相位差值并进行一段时间的观测统计来检测是否为欺骗信号.双天线载波相位差检测欺骗干扰的原理如图1所示.
2 算法原理
双天线接收机对第i颗卫星的载波相位差可以表示为：
Δφi等于bTCRi+Ni+D+εi （1）
式中：Ri是在卫星观测方向上的单位观测矢量；b是在两个接收天线之间的基线矢量,C是在东北天坐标系中卫星单位方向矢量到平面坐标系的方向余弦矩阵；Ni是卫星i载波相位测量值的任意整周模糊度；D是接收机两个天线的实际时延差,单位是载波周期数.ξi是卫星i接收的所有载波相位误差的求和值.
表达式bTCRi可以看成是矢量Ri和天线的基线矢量b的内积.方向余弦矩阵C实际描述的是天线阵的姿态,这对于计算内积来说是一个必要的量.假设信号到达接收天线的平面入射角为θ,则bTCRi可以用入射角θ的标量形式进行表示,即|b|cosθ.
则载波相位差可以重新表示为：
假定Ri和b是已知的,对于一个位置固定的天线阵来说,其姿态参数可以预先进行测量得到.而对于动态的天线阵来说,姿态参数可以通过惯性姿态传感器实时测量得到,并且几乎不受GPS欺骗攻击的影响.
对于使用同一个晶振时钟的双天线接收机来说,接收机两个天线的实际时延差D实际上是一个常量值,仅和天线到接收机的物理路径有关系,通常双天线的延时差D需要通过预先标校进行消除.对于一个独立晶振的双天线接收机来说,D受到两个晶振时钟偏移的影响.
由上述分析可知,暂不考虑噪声及误差的影响,在基线一定的情况下,双天线的载波相位差取决于信号的到达角.若欺骗攻击者采用单一天线发射源且欺骗源和用户接收机的位置不变时,则欺骗信号在接收天线的到达角将保持不变,从而测量到的双天线载波相位差值将保持不变.而对于真实信号而言,卫星信号的到达角随时间不断变化,相应测量到的载波相位差值也不断发生变化.
以波长为单位的接收机天线1和天线2对卫星i的载波相位测量值和可分别表示成：
其中,载波频率为f,波长为λ,电离层和对流层延时分别为Ii、Ti,接收机钟差δt,卫星钟差δti,周整模糊度Ni、测量噪声为 为卫星到接收机的距离.
式中,下标代表天线1和天线2之间的对应项差值.
相位差的变化率可以采用多次观测相位差的方差来表征,因此也可以通过观测相位差的方差实现欺骗式干扰信号的检测.
双天线检测策略如下所示：
①基于已知的天线姿态及双天线的时延D计算得到每一颗卫星预期的理论载波相位差值.
②根据卫星的仰角变化和在最坏情况下的多径误差,以及姿态的不确定性来调整门限值的范围.
③测量的载波相位差和预期的载波相位差做比较.
④对于每一颗卫星来说,每隔500ms将预期的数据和实际测量数据做差计算.如果差值超过设定的门限值,则判定当前跟踪的这一颗卫星信号是欺骗信号,将其剔除.
但是,这个算法需要预先知道天线阵的姿态,这对于静态的天线阵来说并不难实现,然而,对于动态情况,则需要一些惯性姿态传感器进行辅助测量.
3 仿真分析
以信号为例,对双天线载波相位差欺骗检测进行仿真分析,仿真以MATLAB平台的软件接收机为基础开发,仿真验证利用双天线载波相位差进行欺骗检测的有效性.
总结:本文关于相位差论文范文,可以做为相关论文参考文献,与写作提纲思路参考。
参考文献：
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