基于粒子濾波的GNSS抗欺騙式干擾研究.pdf

1、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System，GNSS)可以在全球范圍內(nèi)提供全天候的定位、測(cè)速和授時(shí)業(yè)務(wù)。然而在其被廣泛應(yīng)用的同時(shí)，其潛在的風(fēng)險(xiǎn)也引起了關(guān)注。欺騙式干擾攻擊通過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)或者再生的方式偽造的干擾信號(hào)，誤導(dǎo)接收機(jī)定位授時(shí)。本課題針對(duì)GNSS的欺騙式干擾，提出基于分塊粒子濾波解算的改進(jìn)型RAIM(Receiver Autonomous Integrity Monitoring)抗干擾方案，

2、其在提高定位授時(shí)精度的同時(shí)，還可以有效地消除干擾信號(hào)的影響。
　　首先，本文對(duì)GNSS接收機(jī)解算的基本原理和最小二乘解算的理論基礎(chǔ)進(jìn)行介紹。接收機(jī)根據(jù)測(cè)得的偽距和偽距變化率，以及從星歷中獲知的衛(wèi)星位置信息和速度信息，可以建立一個(gè)關(guān)于自身位置和速度信息的非線性方程組，用以定位和測(cè)速解算。經(jīng)典的最小二乘解算算法借助牛頓迭代使非線性方程組線性化，然后利用最小二乘法實(shí)現(xiàn)對(duì)位置與速度的估計(jì)。
　　為了提高GNSS接收機(jī)的定位解算精度，

3、本文將粒子濾波引入到導(dǎo)航解算流程，并根據(jù)實(shí)際情況提出一種可以進(jìn)一步提高解算精度的分塊粒子濾波解算算法。粒子濾波借助蒙特卡洛模擬實(shí)現(xiàn)對(duì)期望變量概率密度函數(shù)的近似估計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)遞推貝葉斯濾波，是一種非參數(shù)化的近似最優(yōu)非線性濾波方法?；诹Ｗ訛V波的解算算法，可以提供比最小二乘法更高的定位、測(cè)速和授時(shí)精度。而后本文提出的分塊粒子濾波解算算法，將傳統(tǒng)粒子濾波算法的位置估計(jì)和速度估計(jì)分離，降低狀態(tài)矢量和粒子的維度，如此可以在粒子數(shù)量不變的條件下，使

4、當(dāng)前粒子更好地覆蓋狀態(tài)矢量空間，進(jìn)而提高解算精度。
　　最后，針對(duì)GNSS面臨的欺騙式干擾威脅，提出一種基于分塊粒子濾波解算的改進(jìn)型RAIM抗干擾方案。無(wú)論是轉(zhuǎn)發(fā)式還是產(chǎn)生式欺騙干擾，其能夠誤導(dǎo)定位的主要原因都是干擾信號(hào)所攜帶的附加偽距；根據(jù)附加偽距的不同特征，可以將干擾場(chǎng)景分為偽距緩變場(chǎng)景和偽距跳變場(chǎng)景，每種場(chǎng)景下又包含單星干擾和多星干擾兩種情況。通過(guò)分析不同場(chǎng)景、不同干擾衛(wèi)星數(shù)量和不同模式的干擾攻擊對(duì)觀測(cè)矢量和定位誤差的影響，