基于波束赋形和DOA估计的抗GNSS欺骗式干扰研究

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1、硕士学位论文基于波束赋形和DOA估计的抗GNSS欺骗式干扰研究ResearchonGNSSAnti-SpoofingBasedonBeamformingandDOAEstimation刘明宇哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TN929.53学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文基于波束赋形和DOA估计的抗GNSS欺骗式干扰研究硕士研究生：刘明宇导师：韩帅申请学位：工学硕士学科：信息与通信工程所在单位：电子与信息工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN

2、929.53U.D.C:621.3DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringRESEARCHONGNSSANTI-SPOOFINGBASEDONBEAMFORMINGANDDOAESTIMATIONCandidate：LiuMingyuSupervisor：AssociateProf.HanShuaiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：InformationandCommunicationEngineeringAffiliati

3、on：SchoolofElectronicsandInformationEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要全球卫星导航系统（GlobalNavigationSatelliteSystem,GNSS）广泛应用于基于位置和时间服务的各行各业，如精密授时、陆海空的交通运输、飞行器导航、手机定位、电网系统、救援服务和跟踪犯罪分子等。GNSS系统的脆弱性主要体现在被动式的定位方式

4、、公开的导航信息结构及极低的信号功率，故GNSS易于受到各类干扰。有意干扰可以分为欺骗型干扰和压制型干扰，而欺骗型干扰更具有隐蔽性。本文研究的重点是欺骗式干扰。抗欺骗式干扰技术按照效果可以分为欺骗检测技术和欺骗抑制技术，欺骗检测的技术有很多，如CN/监测、绝对功率监测、残余信号检测、码和相位一致性0检测等，而欺骗抑制的技术较少，主要有多天线技术和RAIM（ReceiverAutonomousIntegrityMonitoring）检测，对于较复杂的欺骗策略，现有的欺骗检测技术和欺骗抑制技术的可靠性较差。按照欺骗源的空间分布，欺骗式干扰可以分为两类。

5、一类是聚合式欺骗式干扰，另一类是分布式欺骗式干扰。本文提出了基于波束赋形的抗GNSS聚合式欺骗式干扰技术和基于DOA（DirectionofArrival）估计的抗GNSS分布式欺骗式干扰技术。对于聚合式欺骗式干扰，提出了利用波束赋形的方法来实现对欺骗信号的抑制。首先建立聚合式欺骗式干扰的系统模型，利用聚合式欺骗式干扰具有明显的空间特征，引入了功率倒置算法，功率倒置算法能在强干扰处形成零陷且不需要已知干扰信号的来波方向，与聚合式欺骗式干扰模型的场景非常地拟合。本文提出了改进型的功率倒置算法，能带来10dB以上的零陷增益。对于分布式欺骗式干扰，提出了

6、利用DOA估计与投影子空间的方法，实现对欺骗信号的抑制。首先建立分布式欺骗式干扰的系统模型，分布式欺骗式干扰不像聚合式欺骗式干扰具有明显的空间特征，需要利用对欺骗式干扰的参数进行估计，给出了可以用于欺骗信号估计的参数估计量，并通过理论推导证明了功率参数不需要用于估计，这样对参数估计量进行了优化，选择了对欺骗信号的DOA估计来对欺骗信号进行识别，引入RELAX算法对欺骗信号进行DOA估计，并提出了改进型RELAX算法，旨在提高RELAX算法的DOA估计精度。关键词：全球卫星导航系统；波束赋形；欺骗式干扰；DOA估计-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文

7、AbstractTheGNSS(GlobalNavigationSatelliteSystem)hasbeenwidelyusedinvariousfieldsbasedonlocationandtimeservices,suchasprecisiontiming,air,marine,groundtransportations,aircraftnavigation,mobilephonelocation,powergridsystem,rescueservices,trackingthecriminaloffendersandsoon.Thevu

8、lnerabilityofGNSSismainlyinpassivepositioningmethods,opennavi