1、个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 1 / 15 杭 州 电 子 科 技 大 学 毕业设计后，随即进入信号的同步阶段。第二年， Brown A等9认为，为捕获到GPS卫星信号，需要同时复现卫星的码相位和 载波频率，对GPS信号的搜索和捕获，并给出了四种方法。 伪码串行、载波串行 伪码串行、载波并行 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 5 / 15 伪码并行、载波串行 伪码并行、载波并行 2018年，刘慧越等10利用多径估计理论，提出了一种新的基于最 大似然估计的GPS转发式干扰信号估计技术。阐述了转发式干扰的原理 ，建立了GPS接收机对转发式干扰信号相干积分累加的数
2、学模型，推导 了转发式干扰最大似然估计的计算公式。仿真实验表明：该技术可以在 有色噪声奈件下，对多个转发式信号进行较精确的估计。 结合上述认知转发式GPS欺骗干扰机的现状，预计认知转发式GPS欺 骗干扰机会沿着以下几个方面发展： 1，基础理论和相关应用的研究。包括：GPS基本运行机制，常见干 扰计算与抗干扰方法，以及GPS信息传输基础理论等。 2，解决转发式GPS欺骗干扰的关键问题，例如收发隔离机制的简化 。 3，民用GPS信息编码加密防热为恶意干扰，以及军用GPS加密编码 的研发，并不断改进GPS的测算精度。 4，干扰机智能化，能准确估算目标所接收到的卫星测量值大小, 并随机给这些测量信号加
3、上适当的不可检测的偏差值, 以较小的偏差值实施有效干扰。 GPS导航系统在精确打击武器上的应用十分广泛，已经成为军事基础设 施的一个基本组成部分。如果能成功破坏GPS卫星导航系统的工作，那 么，就能大大减少新一代精确打击武器的效果，削弱敌方的侦察、调度 、后勤保障等对于战争来说至关重要的军事活动的能力，扭转战争局面 。对GPS的成功干扰将明显地削弱敌军在信息化战争中的优势，因此是 我军对敌斗争的重要手段。 本文先是概括了几个与GPS干扰机相关的概念，就国内外动态，简 要说明了在转发式GPS欺骗干扰机的研究领域解决关键问题的方法。着 重解释了转发式GPS欺骗干扰机的设计关键以及GPS信号的搜索与
4、捕获。 另外，本文简要说明了最新的基于最大似然估计的GPS转发式干扰信号 估计技术。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题： 研究的基本内容 1，转发式GPS欺骗干扰机原理分析 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 6 / 15 2，对转发式GPS欺骗干扰机动态行为建立模型 3，基于MATLAB/SIMULINK仿真实现产生式GPS欺骗干扰机 4，撰写论文 拟解决的主要问题 1，掌握GPS欺骗干扰机原理 2，建立转发式GPS欺骗干扰机动态模型 3，仿真实现产生式GPS欺骗干扰机 3、研究步骤、方法及措施： 1,GPS接收机的定位原理和转发干扰的方法和原理 1.1，GPS简要测距方法
5、。 GPS接收机定位导航采用的是测量“伪距”来定位的，其基本原理是同 时接收四颗或四颗以上的卫星信号，通过测量各个卫星信号到接收机的 时间差，计算出卫星与接收机的距离，“伪距”经过误差修正后就可以 得到真实的距离。 1.2GPS转发干扰 “转发式”干扰利用信号的自然延时，因此干扰信号与导航信号完 全相同，只是延时不同，另外转发式干扰信号经过放大信号的幅度大于 导航信号的幅度GPS接收机完全有可能将转发的干扰信号捕获到从而获 得错误的伪距使GPS接收机达不到精确的定位。 GPS转发干扰部分可以由信号接收、干扰信号生成和信号发射等部 分来实现。其中，信号接收部分通过接收天线接收GPS卫星信号，经过
6、 滤波、放大、混频、正交混频等处理后，送至干扰信号生成部分；干扰 信号生成部分则通过多抽头可控数字延迟线进行延时控制，将经过延时 的正交分量DA转换后通过正交混频器还原为GPS信号，并将此信号经 滤波、功率放大后，经发射天线发射出去，从而完成GPS信号的整个转 发过程。 最佳转发干扰参数的设定应该遵循下面的原则： (1干扰载频与信号载频瞄准； (2干扰和信号两者的伪码速率相近； (3干扰伪码序列和信号伪码序列相关，要求互相关值最大。 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 7 / 15 下 变 频 L N A F I F O 时 钟 控 制 D A C A D C 上 变 频放 大
7、器 信 号 接 收 单 元 干 扰 发 送 单 元 干 扰 生 成 单 元 2，建立转发式GPS欺骗干扰机动态模型 系统基本模型如下 其中，我们将对干扰机模块进行重点模拟，框图如下 典型的转发式干扰机结构框图如图所示，其中信号接收单元接收GP S卫星信号，进行相应处理，将模拟信号转换为中频数字信号；干扰生 成信号单元产生延迟干扰信号，根据控制单元输出的控制指令，由FPGA 控制的FIFO进行延时控制，将经过延时的数据经DAC转换后，生成干扰 信号；干扰信号发送单元发送干扰信号，由微处理控制单元输入控制指 令，进行相应处理后发送出去。从图3中可以看出，转发式干扰机的主 要器件包括：低噪声放大器、
8、滤波器、混频器、晶体振荡器、模数转换 器、数模转换器、时钟控制和FIFO等。需要分别对这些主要器件对干扰 信号产生的细微影响进行分析并建模。 3，仿真建模 3.1 GPS信号的转发 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 8 / 15 干扰模块分为通信接收部分、延迟转发部分和通信发射部分，它是转发 式干 扰机的主要组成部分。 首先由通信接收部分接收到GPS卫星的仿真信号，然后通过三次降频， 将信号降为中频。随后进入延迟转发模块，首先将信号解调为数字信号 ，然后通过多抽头可控延迟线控制信号延迟。其中，信号接收单元原理 图如下： 第 一 中 频 处 理 混 频 器 2 低 噪 放 带 通
9、 滤 波 器 2 混 频 器 1 第 二 中 频 处 理 带 通 滤 波 器 1 混 频 器 3 带 通 滤 波 器 3 第 一 本 振 带 通 滤 波 器 4 第 二 本 振 带 通 滤 波 器 5 第 三 本 振 低 通 滤 波 A D C 接 收 信 号 中 频 数 字 输 出 首先接收到的中频调制信号，通过解调将信号变为数字信号，然后用存 储器存储。存储转发过程如图 通信的发射部分主要功能是将中频的模拟信号上变频至GPS L1(157542MHzL2(122760 MHz频率并放大输出。如图 带 通 滤 波 器 1 混 频 器 1 带 通 滤 波 器 2 混 频 器 2 带 通 滤 波
10、 器 3 功 率 放 大 器 延 迟 转 发 信 号 第 一 本 振 第 二 本 振 转 发 干 扰 信 号 生 成 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 9 / 15 3.2 接收 转发 的GP S信 号 作为 GPS 接收 机的 处N 核心 ，由 捕获 和跟 踪组成的同步过程是尤为关键的。 干扰信号与原信号有不同的功率比值,通过比较仿真接收机得到效 果图中可以发现，当干扰信号的功率与原信号的功率相同时，原信号捕 获的相关峰值高于干扰信号。由此可以判断出跟踪解调的是原信号。随 着干扰信号的功率的增大，干扰信号捕获的相关值逐渐增大。当干扰信 号的功率是原信号的15倍时，跟踪解调的是
11、干扰信号而并非原信号， 这样就实现了对GPS卫星信号的转发干扰。最后当干扰信号的功率大于 或等于原信号的4倍时，原信号基本被压制在噪声中，只有干扰信号的 相关峰值。 4，仿真 使用MATLAB/SIMULINK仿真上述实验，分别得出各干扰效果图。然 后改变各个参数，重复实验，分析实验结果，撰写论文。 四、研究工作进度： 序号 时间 内容 1 2018.9.16- 2018.10.15 查阅文献，熟悉课题及相关知识内容， 提交申请表 2 2018.10.16- 2018.10.22 撰写并完成开题报告，英文文献翻译和 文献综述 3 2018.10.23- 2018.10.25 开题答辩 4 20
12、18.10.26- 2018.11.15 整理转发式GPS欺骗干扰机设计方法 5 2018.12.2- 2018.12.10 期中检查 6 2018.12.11- 2018.12.20 根据转发式GPS干扰机功率特性与转发 干扰原理，模拟仿真实验 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 10 / 15 参考 文献 1G lisi c S，Vucetic B， Spread Spectrum CDMA Systems for Wireless Communications，Artech HouseC，March 1997: 383 2周义，王自焰，GPS 干扰与反干扰电子战新焦点J，飞
13、航导弹 2001 年第4 期：31-47。 3孙智信. GPS 导航系统的电子攻防对抗研究综述 J . 航天电子对抗, 2001.1:5-11。 4范俊辉，田斌，王勇，田红心，易克初,G P S 干扰技术研究J,广东通信技术，2005年25卷2期：70-73 5张翰林, 张国定, 刘宝，对现代化GPS 的欺骗式干扰研究J，光盘技术，2006 年第4 期：36-38. 6El-Rabbany A，Introduction to GPS：the Global Positioning SystemMArtech House，2002:1-11 7Sally L.Fridge，Stephen Rbel
14、oachReal-Time On-The-Fly KineMatic GPS System ResultsJ，Navigation，Summer 1994175186 7 2018.12.21- 2018.12.31 通过实验，验证GPS欺骗干扰机的运作 效果，撰写论文 8 2018.1.1-2018.1.10 成果验收 9 2018.1.11- 2018.1.16 毕业设计答辩 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 11 / 15 8Braasch Mand Van Dierendonck A，GPS Receiver Architectures and Measurements
15、J，ProcOf the IEEE，V0187，No1，January 1999:48-64 9Brown A，Neil Gerein，and Keith Taylor, Modeling and Simulation of GPS Using Software Signal Generation and Digital signal ReconstructionR，Procof ION Technical Meeting，Anaheim，CA，January 2000:4-11 10刘慧越，张爱勇，唐斌，基于最大似然的GPS转发式干扰信号估计 方法J，GNSS WORLD OF CHINA，
16、2018,35(3：10-12。 10刘慧越，张爱勇，唐斌，基于最大似然的GPS转发式干扰信号估计 方法，GNSS WORLD OF CHINA，2018,35(3 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 12 / 15 六、指导教师审核意见： 该同学在前期准备过程中学习了关于认知无线电的基本概念和超宽 带信号设计与生成及分析的基本方法，阅读了相关参考文献。对本课题 所研究的内容有了较清晰的认识，叙述了将采用的研究步骤、方法和措 施，及并较合理地安排了完成毕业论文的相关进度，同意开题。 指导教师签字： 年月日 七、系教研室）评议意见： 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途
17、 13 / 15 该同学的开题报告由认知无线电和超宽带信号的概念出发，较系统 地介绍了其各自的性能及发展过程。通过分析认知无线电和超宽带信号 结合的可行性，分析了几种典型的认知超宽带信号波形设计方案，并较 合理地安排了完成毕业设计论文的相关进度。 可知该同学已查阅了一定的国内外相关文献，对课题所处领域的研 究现状有了较为清晰的了解，同意开题。 系教研室）主任签字： 年月日 八、开题小组评审意见： 该同学的开题报告较详细地介绍了认知无线电和超宽带信号各自的 特性和发展过程，分析了将两者结合的可行性及本课题所处领域的研究 现状。可知该同学查阅了一定的国内外相关文献，并做了系统地整理， 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 14 / 15 对本课题接下来所要完成的任务有了一定的了解，并初步制定了各阶段 的完成步骤。 同意开题。 开题小组负责人签字： 年月日 九、学院领导审核意见： 1通过； 2完善后通过； 未通过 学院领导签字： 年月日 个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途 15 / 15
