卫星导航系统反电子欺骗技术研究

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卫星导航系统日益成为人们生活中不可或缺的一部分,并在多数领域中发挥着重要作用。由于卫星导航系统本身固有的安全脆弱性,导航信号容易被敌方或犯罪分子利用来欺骗受害者接收机,从而影响卫星导航系统定位及授时服务的安全性能。因此开展对卫星导航系统反电子欺骗技术的研究,保证卫星导航系统安全可靠的工作具有重要的意义。本文主要针对卫星导航信号的反欺骗干扰问题,从卫星导航自身信号体制端和用户接收机终端两个方面来展开研究,并利用MATLAB软件搭建了反欺骗仿真平台。文章的主要内容可归纳为:  (1)从卫星导航系统欺骗干扰的基本理论着手,阐述了产生式欺骗干扰与转发式欺骗干扰的机理。  (2)以卫星导航自身信号体制端为基础对反欺骗技术进行了研究并提出了一种具有反欺骗性能的GNSS新型信号加密认证结构,该信号结构通过在导航电文数据中使用椭圆曲线数字签名算法来保证电文信息的真实性,进而保证定位结果的真实性。模拟仿真结果表明,该方法针对产生式欺骗干扰具有较好的抗欺骗效果,并且能有效减少信号认证带来的数据开销和接收机首次认证时间。  (3)从卫星导航接收机终端研究反欺骗技术,以接收机基带信号处理的捕获与跟踪为基础,研究了欺骗信号功率检测技术、双天线载波相位差检测技术以及残留信号检测技术,并利用MATLAB进行了仿真分析。  (4)针对欺骗式干扰信号,对传统卫星导航接收机结构做出了改进设计,在传统接收机信号处理层和信息处理层设计嵌入反欺骗算法,并给出了模块化的反欺骗接收机设计框架。同时基于MATLAB设计了可视化的反欺骗仿真平台,该仿真平台不仅兼容多种方式欺骗信号生成能力,实现欺骗信号功率、转发时延可控等功能,还能进行多种反欺骗技术的仿真验证。
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