基于自适应卡尔曼滤波的GPS抗欺骗干扰方法的研究

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1、分类号：密级：_______________UDC：编号：_______________工学硕士学位论文基于自适应卡尔曼滤波的GPS抗欺骗干扰方法的研究硕士研究生：张泰阁指导教师：叶方副教授学科、专业：信息与通信工程论文主审人：李一兵教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：_______________UDC：编号：_______________工学硕士学位论文基于自适应卡尔曼滤波的GPS抗欺骗干扰方法的研究硕士研究生：张泰阁指导教师：叶方副教授学位级别：工学硕士学科、专业：信息与通信工程所在单位：信息与通信工

2、程学院论文提交日期：2018年01月论文答辩日期：2018年03月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngGPSAnti-spoofingMethodBasedonAdaptiveKalmanFilterCandidate:ZhangTaigeSupervisor:AssociateProf.YeFangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:Inform

3、ationandCommunicationEngineeringDateofSubmission:Jan.2018DateofOralExamination:Mar.2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡

4、献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署

5、名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日基于自适应卡尔曼滤波的GPS抗欺骗干扰方法的研究摘要近年来，卫星导航定位系统（GPS）在各个领域发挥越来越重大的作用，不仅应用于军事方面，而且已经广泛地渗透到经济建设和科学实验的各个领域。但是，卫星导航系统由于面临着复杂恶劣的信道环境，易受到多种形式的干扰，其中欺骗式干扰发射与GPS信号相类似的干扰信号，误导GPS

6、接收机偏离准确的导航和定位，所需干扰功率小，具有很好的隐蔽性。因此如何对欺骗干扰进行判断、抑制越来越受到关注。本课题主要针对GPS欺骗式干扰，深入研究基于自适应卡尔曼滤波的GPS抗干扰方案。首先，考虑单个卡尔曼滤波器，针对接收机中接收到的信号受到欺骗式干扰的影响后，使伪距的测量产生误差，影响导航定位效果。本文提出了一种基于新息正交的Sage-Husa自适应卡尔曼滤波法，该方法首先利用卡尔曼滤波过程中的新息矩阵正交性原理对欺骗式干扰的存在性与否做出判断。在存在干扰的情况下引入Sage-Husa卡尔曼滤波法，并利用BP神

7、经网络中活化函数的思想，对更新过程进行修正，抑制干扰产生的影响，从而达到抗欺骗干扰的目的。仿真结果证明了该方法具有较好的抗干扰能力，能够有效的提高定位精度。其次，在GPS抗欺骗干扰系统中，单个卡尔曼滤波器所受干扰强度不同，或者由于稳定性差而出现故障等问题会导致整个系统不能正常工作。基于此本文提出基于数据融合的自适应卡尔曼滤波的GPS抗欺骗干扰方法，利用改进的距离函数有效处理冲突证据，定量冲突，给每个卡尔曼滤波器分配权值，经过数据融合得到最终的滤波结果。仿真表明，改进算法能够进一步提高GPS系统的抗干扰能力，同时可以提

8、高目标跟踪精度，并且使得GPS抗干扰整体系统得到完善。上述两方面的研究均是在低动态的环境下，考虑到若GPS飞行器载体处于高动态，这样的应用环境下GPS接收机受到欺骗式干扰后会导致滤波结果严重偏移甚至发散，针对这样的问题，本文提出一种高动态定位下基于自适应卡尔曼滤波的抗欺骗干扰方法。该方法从两个角度入手，首先在欺骗干扰存在的情况下，利用统计学中的