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        基于互相關(guān)投影導(dǎo)航接收機(jī)欺騙干擾抑制方法

        2016-08-30 11:57:24張林讓西安建筑科技大學(xué)信息與控制工程學(xué)院西安710055西安電子科技大學(xué)電子信息工程學(xué)院西安710071
        電子與信息學(xué)報(bào) 2016年8期
        關(guān)鍵詞:零陷接收數(shù)據(jù)接收機(jī)

        王 純 張林讓?zhuān)ㄎ靼步ㄖ萍即髮W(xué)信息與控制工程學(xué)院西安710055)(西安電子科技大學(xué)電子信息工程學(xué)院西安710071)

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        基于互相關(guān)投影導(dǎo)航接收機(jī)欺騙干擾抑制方法

        王純*①?gòu)埩肿將冖?br/>①(西安建筑科技大學(xué)信息與控制工程學(xué)院西安710055)
        ②(西安電子科技大學(xué)電子信息工程學(xué)院西安710071)

        由于欺騙干擾模擬發(fā)送與導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)相同的C/A碼,這使得衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)極易被其誤導(dǎo)和誘騙,從而給出錯(cuò)誤的定位信息??紤]到導(dǎo)航信號(hào)和同結(jié)構(gòu)欺騙干擾自身都具有強(qiáng)自相關(guān)性,且欺騙干擾功率稍大于真實(shí)信號(hào),該文提出一種采用陣列天線(xiàn)抑制同結(jié)構(gòu)欺騙干擾的盲干擾抑制方法。該方法從多天線(xiàn)接收數(shù)據(jù)與其自身延遲的參考數(shù)據(jù)做互相關(guān)入手,利用該互相關(guān)矩陣求解干擾的正交投影矩陣,最后將投影后信號(hào)互相關(guān)矩陣的最大特征值對(duì)應(yīng)的特征矢量作為最優(yōu)權(quán)。該方法處理時(shí)無(wú)需已知真實(shí)信號(hào)和干擾方向的來(lái)波方向,也無(wú)需對(duì)衛(wèi)星C/A碼序列進(jìn)行遍歷搜索從而解擴(kuò)。理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該陣列波束能夠有效抑制干擾,陣列輸出SNR較高,干擾抑制后接收機(jī)捕獲性能不受干擾影響。

        欺騙干擾抑制;測(cè)距(C/A)碼;真實(shí)信號(hào);正交投影矩陣

        隨著基于正交約束的空時(shí)陣列天線(xiàn)[4]和少快拍的抗高動(dòng)態(tài)壓制式干擾技術(shù)[5]的出現(xiàn),標(biāo)志著導(dǎo)航接收機(jī)陣列天線(xiàn)抗壓制式干擾技術(shù)已日趨完善。目前,許多國(guó)家機(jī)構(gòu)學(xué)者已紛紛將研究重心轉(zhuǎn)向衛(wèi)星導(dǎo)航接收終端反欺騙技術(shù),該技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)在許多公開(kāi)發(fā)表的文獻(xiàn)中。目前,振幅鑒別、到達(dá)時(shí)間的鑒別、慣性測(cè)量單元的恒定交叉檢測(cè)方式、極化鑒別、到達(dá)角度的鑒別[6],加密認(rèn)證,及移動(dòng)陣列欺騙干擾檢測(cè)方法[79]-都是這些年所研究的最受歡迎的用于導(dǎo)航接收機(jī)的欺騙檢測(cè)技術(shù)。移動(dòng)陣列欺騙干擾檢測(cè)方法主要是利用欺騙和真實(shí)偽隨機(jī)序列(PRN)的估計(jì)到達(dá)角度進(jìn)行對(duì)比,從而進(jìn)行區(qū)別來(lái)自于同一方向的所有被接收的欺騙信號(hào)。然而,這一類(lèi)欺騙檢測(cè)方法是基于不同PRN的欺騙干擾來(lái)自同一個(gè)方向[10]。文獻(xiàn)[11]提出了一個(gè)低計(jì)算復(fù)雜度的陣列天線(xiàn)抗欺騙干擾方法,這個(gè)方法提取欺騙的導(dǎo)向矢量時(shí)沒(méi)有要求對(duì)陣列接收信號(hào)解擴(kuò)。該方法可以實(shí)施于接收機(jī)前端,在很大程度上的減少了接收機(jī)處理的計(jì)算復(fù)雜性。文獻(xiàn)[12]提出一種基于陣列天線(xiàn)的GPS抗欺騙干擾方法,它是一種基于正交投影和解擴(kuò)實(shí)現(xiàn)欺騙干擾抑制方法。該方法通過(guò)干擾的正交投影矩陣對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行投影,將投影后的數(shù)據(jù)進(jìn)行解擴(kuò),最后采用最大信噪比準(zhǔn)則求權(quán)。盡管該陣列天線(xiàn)抗欺騙干擾方法能夠克服傳統(tǒng)點(diǎn)波束無(wú)法抑制欺騙干擾這一難題,但已有的方法需要提前進(jìn)行捕獲,也就是說(shuō)需要對(duì)接收數(shù)據(jù)在進(jìn)入接收機(jī)之前完成預(yù)捕獲,因此計(jì)算復(fù)雜度較高。為了盡可能降低計(jì)算復(fù)雜度,應(yīng)避免在接收機(jī)前端進(jìn)行解擴(kuò)。文獻(xiàn)[13]在接收機(jī)捕獲和跟蹤之前成功抑制了壓制式干擾,避免了捕獲帶來(lái)的高計(jì)算復(fù)雜度,但該方法針對(duì)壓制式干擾提出,無(wú)法應(yīng)對(duì)多徑和欺騙干擾。文獻(xiàn)[14]在文獻(xiàn)[13]方法基礎(chǔ)上,針對(duì)多徑信號(hào)經(jīng)反射、折射會(huì)被衰弱這一特點(diǎn),結(jié)合空間平滑估計(jì)出了多徑環(huán)境中功率相對(duì)最大的期望信號(hào)來(lái)波方向,并綜合多個(gè)自適應(yīng)廣義旁瓣相消(GSC)子陣抑制了多徑。在眾多國(guó)內(nèi)外公開(kāi)研究文獻(xiàn)中表明[1517]-,再生式欺騙干擾易于成功牽引接收機(jī)。再生式欺騙干擾自身特點(diǎn)有:(1)欺騙干擾功率比真實(shí)信號(hào)功率大4~10 dB;(2)欺騙干擾相對(duì)真實(shí)信號(hào)的延時(shí)量往往大于1碼片。這兩個(gè)特點(diǎn)決定了欺騙干擾與壓制式干擾、多徑具有顯著的區(qū)別。

        本文針對(duì)再生式欺騙干擾的特點(diǎn),提出了一種基于陣列天線(xiàn)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的欺騙干擾抑制方法。該方法首先利用正交投影將干擾零陷,構(gòu)建投影后數(shù)據(jù)與投影后參考信號(hào)的互相關(guān)矩陣,再對(duì)該互相關(guān)矩陣做特征值分解,獲得最大特征值對(duì)應(yīng)的特征向量,能在期望衛(wèi)星方向上產(chǎn)生增益,用于估計(jì)期望衛(wèi)星來(lái)波方向,陣列綜合后達(dá)到抑制欺騙干擾的目的。該方法可使接收機(jī)無(wú)需已知真實(shí)信號(hào)和欺騙干擾的來(lái)波方向,也無(wú)需解擴(kuò)。

        2 信號(hào)模型

        在欺騙干擾背景下,陣列接收到的是衛(wèi)星信號(hào)和欺騙干擾,以及統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的高斯白噪聲。假定在觀(guān)察時(shí)隙內(nèi)所有信號(hào)是平穩(wěn)的,M根均勻等距放置線(xiàn)陣接收,陣列天線(xiàn)接收的GPS信號(hào)數(shù)學(xué)模型為

        其中,0a是期望衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)的導(dǎo)向矢量,0=aB是Q個(gè)欺騙干擾的導(dǎo)向矢量矩陣其中q=B期望的直視信號(hào)可寫(xiě)作是第i顆衛(wèi)星的延遲0т的PRN碼片序列,其1m s中包含20組長(zhǎng)度為而()b t是真實(shí)信號(hào)的導(dǎo)航符號(hào),故欺騙干擾記為其中()b't是欺騙干擾發(fā)送的假導(dǎo)航符號(hào),示模擬第i顆衛(wèi)星發(fā)送的PR N序列,延遲 т個(gè)碼片。真實(shí)信號(hào)在1ms內(nèi)碼片數(shù)為20× 1023,欺騙干擾仿照真實(shí)信號(hào)發(fā)送完全相同結(jié)構(gòu)的C/A碼。其中,β是Q個(gè)欺騙干擾幅度組成對(duì)角陣,欺騙干擾功率大于信號(hào)功率4~10 dB,當(dāng)接收機(jī)已跟蹤上真實(shí)信號(hào),再生式欺騙干擾可以產(chǎn)生與真實(shí)信號(hào)偽碼相位的相對(duì)滑動(dòng),利用這個(gè)范圍的功率優(yōu)勢(shì)對(duì)目標(biāo)接收機(jī)進(jìn)行牽引;()t n是加性高斯白噪聲矢量。

        假定噪聲均與期望GPS信號(hào)和欺騙干擾相互獨(dú)立,期望信號(hào)和欺騙干擾之間是相互獨(dú)立的,那么陣列接收數(shù)據(jù)矢量的協(xié)方差矩陣xxR為

        欺騙干擾實(shí)施誘騙時(shí),導(dǎo)航終端難以從真實(shí)信號(hào)中獲知期望衛(wèi)星方位信息。這是由于欺騙干擾迫使接收機(jī)與真實(shí)信號(hào)同步實(shí)現(xiàn)困難,碼環(huán)難以鎖定,解擴(kuò)無(wú)法進(jìn)行。所以通常考慮先零陷干擾,后通過(guò)解擴(kuò)提高SNR,最后完成陣列綜合,如文獻(xiàn)[12]提出的投影解擴(kuò)陣列處理方法。本文利用真實(shí)GNSS信號(hào)和欺騙干擾本身結(jié)構(gòu)上的強(qiáng)自相關(guān)特性,及噪聲在不同時(shí)段互不相關(guān)的特點(diǎn),在零陷的同時(shí)提高了SNR,以期達(dá)到欺騙干擾抑制的目的。

        3 欺騙干擾抑制方法

        衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)首先利用陣列接收數(shù)據(jù)和陣列接收延遲矢量,在欺騙干擾背景下零陷欺騙干擾,然后構(gòu)建零陷后信號(hào)矢量和零陷后參考信號(hào)的互相關(guān)矩陣,最后利用最大特征值對(duì)應(yīng)的特征矢量尋找最優(yōu)權(quán)綜合陣列輸出,送入GPS接收機(jī)進(jìn)行捕獲等信號(hào)處理工作。

        3.1正交投影零陷

        首先,利用信號(hào)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)構(gòu)建一參考信號(hào),具體方法如下:將延時(shí)任意1023碼片整數(shù)倍的數(shù)據(jù)作為其參考信號(hào)[13]。

        式中,jK個(gè)碼片代表參考信號(hào)與數(shù)據(jù)間的延時(shí),K是C/A碼的長(zhǎng)度,j表示C/A碼擴(kuò)頻增益的倍數(shù),一般取1 20j≤<。這是由于單個(gè)GPS數(shù)據(jù)符號(hào)結(jié)構(gòu)所決定的,在1 bit內(nèi)C/A碼重復(fù)20次,即

        接收數(shù)據(jù)()t x中的真實(shí)信號(hào)、相同C/A碼結(jié)構(gòu)的欺騙干擾信號(hào)均具有強(qiáng)自相關(guān)性。與多徑不同的是再生式欺騙干擾與真實(shí)信號(hào)相比碼延遲均大于1個(gè)碼片。故真實(shí)信號(hào)與欺騙干擾互不相關(guān)[12]。而且噪聲與真實(shí)信號(hào)、欺騙干擾相互獨(dú)立,各陣元接收噪聲為統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的高斯白噪聲,不同時(shí)段噪聲之間互不相關(guān)[13]。由于將接收數(shù)據(jù)矢量和參考信號(hào)做互相關(guān),數(shù)據(jù)矢量和參考信號(hào)的互相關(guān)矩陣為

        因此,相對(duì)于接收信號(hào)協(xié)方差矩陣而言,該信號(hào)與參考信號(hào)的互相關(guān)矩陣xxR?僅包含信號(hào)項(xiàng)和干擾項(xiàng)兩部分。該互相關(guān)矩陣不再包含陣列接收信號(hào)協(xié)方差矩陣中的噪聲項(xiàng),這是由于參考數(shù)據(jù)塊()t x?與原數(shù)據(jù)塊()t x不同時(shí)段的服從正態(tài)分布的高斯噪聲之間互不相關(guān)造成的。為互相關(guān)矩陣中信號(hào)功率。互相關(guān)矩陣常利用兩組或兩組以上C/A碼進(jìn)行互相關(guān)計(jì)算。

        接下來(lái),對(duì)式(4)協(xié)方差矩陣xxR?做特征值分解,即

        由于JV只與干擾有關(guān),利用干擾子空間構(gòu)建與之正交的正交投影矩陣[17]

        對(duì)接收信號(hào)做投影,這樣就可以將欺騙干擾在其來(lái)波方向上全部零陷。

        3.2投影后互相關(guān)矩陣的構(gòu)建

        用與式(3)同樣的延遲方法,構(gòu)建投影后信號(hào)的參考信號(hào):

        該互相關(guān)矩陣只包含信號(hào)項(xiàng),干擾項(xiàng)被投影零陷,而噪聲項(xiàng)由于

        3.3陣列綜合輸出

        根據(jù)投影后互相關(guān)矩陣僅包含信號(hào)的特點(diǎn),求最大特征值對(duì)應(yīng)的特征向量作為權(quán)矢量。

        4 理論權(quán)值和輸出SNR性能

        若投影零陷后互相關(guān)矩陣中干擾噪聲項(xiàng)的互相關(guān)矩陣為

        對(duì)式(4)求導(dǎo),即

        陣列最優(yōu)權(quán)矢量對(duì)應(yīng)的最大輸出信噪比為

        把式(17)代入式(18),得

        5 陣列輸出的相關(guān)處理和S函數(shù)分析

        欺騙干擾抑制前,相關(guān)函數(shù)為

        接收機(jī)將陣列輸出信號(hào)與本地參考信號(hào)r*(t)=s*(t )相關(guān)后得

        陣列輸出信號(hào)超前-滯后鑒相器的鑒相函數(shù)(即S函數(shù))可表示為

        因?yàn)镴V只與干擾有關(guān),故有顯然,

        可以看出,經(jīng)過(guò)干擾抑制后的相關(guān)處理信號(hào)出現(xiàn)陣增益M,M等于陣元個(gè)數(shù)。

        6 算法步驟

        故本文方法使接收信號(hào)在不進(jìn)入接收機(jī)就將欺騙干擾有效抑制,從而不影響原接收機(jī)的信號(hào)處理模塊。具體步驟如下:

        步驟1將延時(shí)任意1023碼片整數(shù)倍的數(shù)據(jù)作為其參考信號(hào),并對(duì)接收數(shù)據(jù)矢量和參考信號(hào)做互相關(guān),獲得數(shù)據(jù)矢量和參考信號(hào)的互相關(guān)矩陣,見(jiàn)式(4);

        步驟2計(jì)算與欺騙干擾子空間正交的正交投影矩陣,見(jiàn)式(6);

        步驟3對(duì)投影后的數(shù)據(jù)矢量和投影后的參考信號(hào)做互相關(guān),在有限次快拍條件下獲得該互相關(guān)矩陣;

        步驟4按照式(11)對(duì)投影后互相關(guān)矩陣做特征值分解,計(jì)算權(quán)矢量,實(shí)現(xiàn)空域欺騙干擾抑制。

        7 實(shí)驗(yàn)仿真

        為了驗(yàn)證本文算法的有效性,主要考察欺騙干擾抑制的波束方向圖、GPS同步和輸出信噪比(SNR)這3個(gè)方面。設(shè)GPS接收機(jī)陣列采用半波長(zhǎng)均勻間距放置的8陣元線(xiàn)陣。接收機(jī)時(shí)域采樣頻率采用奈奎斯特采樣頻率。信號(hào)其中心頻率為1.25MHz,采樣頻率為5MHz。期望衛(wèi)星發(fā)射導(dǎo)航信號(hào)為粗/截獲碼(C/A碼),在陣列天線(xiàn)GPS接收機(jī)中,為了驗(yàn)證本文提出方法的有效性,仿真首先觀(guān)察了本方法的波束方向圖。假設(shè)4顆GPS衛(wèi)星分別位于-30°,5°,26°, 55,其功率均為-158.5 dBW ,高斯白噪聲為-141 dBW。2個(gè)欺騙干擾與第1顆衛(wèi)星、第2顆衛(wèi)星具有相同的C/A碼結(jié)構(gòu),延遲1個(gè)碼片。波達(dá)方向分別來(lái)自-48°, -8°,幅度均比真實(shí)信號(hào)幅度高5.5 dB。在1個(gè)數(shù)據(jù)比特內(nèi),信號(hào)包括20組1023碼長(zhǎng)的C/A碼。在任意起始時(shí)刻選1000碼片作為一組接收數(shù)據(jù),將延遲若干個(gè)1023碼片長(zhǎng)的數(shù)據(jù)矢量作為參考數(shù)據(jù)。將本文提出的互相關(guān)投影法與文獻(xiàn)[12]提出的投影解擴(kuò)法進(jìn)行對(duì)比。

        實(shí)驗(yàn)1波束方向圖實(shí)驗(yàn)仿真參數(shù)如上,利用本文提出的方法抑制欺騙干擾波束方向圖如圖1所示。該方法的零陷位置分別對(duì)應(yīng)2個(gè)欺騙干擾的來(lái)波方向,而增益最大和極大值方向?qū)?zhǔn)4個(gè)期望衛(wèi)星的方位角。由于本文方法是一種盲欺騙干擾抑制方法,通過(guò)方向圖還可以估計(jì)真實(shí)信號(hào)的來(lái)波方向。

        實(shí)驗(yàn)2干擾抑制前后同步結(jié)果實(shí)驗(yàn)考察了使用本文方法前后接收機(jī)的碼相關(guān)結(jié)果、S鑒別器曲線(xiàn)和碼捕獲結(jié)果。對(duì)干擾抑制前后的第1顆衛(wèi)星做碼相關(guān)和歸一化的超前減滯后鑒別器曲線(xiàn)如圖2和圖3所示,從碼相關(guān)和S鑒別器曲線(xiàn)上觀(guān)察干擾抑制后曲線(xiàn)上出現(xiàn)鎖定點(diǎn),峰值即碼延遲在8185采樣點(diǎn)處,有1個(gè)碼片的延遲,解決了欺騙干擾背景下接收機(jī)碼跟蹤難的問(wèn)題,且具有良好的同步精度。從圖4可以看出,接收機(jī)不受欺騙干擾的影響,對(duì)期望衛(wèi)星的碼捕獲和多普勒頻移進(jìn)行捕獲。

        實(shí)驗(yàn)3不同欺騙干擾抑制方法在投影零陷后輸出SNR結(jié)果對(duì)比考察欺騙干擾功率從-160~-140 dBW 變化時(shí)投影零陷后輸出SNR結(jié)果,如圖5所示。與文獻(xiàn)[12]進(jìn)行對(duì)比,本文方法投影零陷后的輸出SNR性能比投影解擴(kuò)法零陷后輸出SNR具有明顯優(yōu)勢(shì)。當(dāng)欺騙干擾為-150 dBW 時(shí),兩種方法投影后的輸出SNR相差達(dá)30 dB。這是由于投影解擴(kuò)法此時(shí)還沒(méi)有實(shí)施解擴(kuò)造成的,而本文方法投影時(shí)已包含了1023碼片長(zhǎng)的積累。

        圖1 基于本文方法的干擾抑制波束方向圖

        圖2 干擾抑制前后的碼相關(guān)結(jié)果對(duì)比

        圖3 干擾抑制前后的S鑒別曲線(xiàn)結(jié)果對(duì)比

        實(shí)驗(yàn)4不同欺騙干擾抑制方法輸出SNR結(jié)果對(duì)比考察在不同欺騙干擾功率條件下輸出的SNR性能。采用200次蒙特卡羅實(shí)驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。投影解擴(kuò)方法在解擴(kuò)時(shí)采用3×1023碼長(zhǎng)的接收數(shù)據(jù)矢量,其余參數(shù)條件均不變。欺騙干擾抑制后陣列輸出SNR結(jié)果見(jiàn)圖6。由于再生式欺騙干擾功率大于期望信號(hào)功率4 dB以上,本文方法實(shí)施干擾抑制能夠滿(mǎn)足接收機(jī)的要求。當(dāng)干擾功率小于等于真實(shí)信號(hào)功率時(shí),本文方法則不能滿(mǎn)足要求。與投影解擴(kuò)法輸出SNR性能相比,該盲干擾抑制方法的輸出SNR性能相差4 dB,這是由于利用3組C/A碼求有限次快拍下互相關(guān)矩陣時(shí),相干積累始終是1個(gè)C/A碼長(zhǎng)即1023碼片,而投影解擴(kuò)法采用3倍1023碼長(zhǎng)解擴(kuò)。

        綜上,互相關(guān)投影盲欺騙干擾抑制方法輸出SNR較高,使接收機(jī)不受欺騙干擾影響完成正常捕獲工作。與投影解擴(kuò)方法相比,無(wú)需本地C/A碼解擴(kuò),做為盲欺騙干擾抑制方法的互相關(guān)投影法輸出SNR性能較好。

        8 結(jié)束語(yǔ)

        導(dǎo)航信號(hào)的來(lái)波方向通常是自適應(yīng)陣列實(shí)現(xiàn)欺騙干擾抑制所需的先驗(yàn)信息,然而欺騙干擾環(huán)境中接收機(jī)難以與真實(shí)信號(hào)實(shí)現(xiàn)碼同步,致使接收機(jī)無(wú)法獲得真實(shí)信號(hào)來(lái)波方向,且解擴(kuò)本身計(jì)算復(fù)雜度高。本文從導(dǎo)航信號(hào)和同結(jié)構(gòu)欺騙干擾自身所具有強(qiáng)自相關(guān)性出發(fā),利用噪聲在不同時(shí)段互不相關(guān)這一特點(diǎn),將投影后互相關(guān)矩陣最大特征值對(duì)應(yīng)的特征向量作為最優(yōu)權(quán)綜合陣列輸出,能在真實(shí)信號(hào)來(lái)波方向未知情況下實(shí)現(xiàn)欺騙干擾抑制。理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,互相關(guān)投影法能很好抑制不同來(lái)向的再生式欺騙干擾,獲得正確的同步信息,輸出信噪比較高。相對(duì)于投影解擴(kuò)法,本文所提方法無(wú)需解擴(kuò),降低了計(jì)算復(fù)雜度。

        圖4 干擾抑制后多普勒頻移和碼相位2維捕獲結(jié)果圖

        圖5 兩種方法在投影零陷后的輸出SNR對(duì)比

        圖6 欺騙干擾抑制后的輸出SNR對(duì)比

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        王純:女,1983年生,講師,博士,主要研究方向?yàn)殛嚵行盘?hào)處理、GPS接收機(jī)抗干擾方法研究等.

        張林讓?zhuān)耗校?966年生,教授,博士生導(dǎo)師,主要研究方向?yàn)殛嚵行盘?hào)處理、方向圖綜合、自適應(yīng)濾波方法等.

        Spoofing Mitigation Method for Navigation Receiver Based on Cross Correlation and Projection

        WANG Chun①ZHANG Linrang②①
        ①(College of Information and Control Engineering,Xi’an University ofArchitecture and Technology,Xi’an 710055,China)
        ②(National Laboratory of Radar Signal Processing,X idian University,X i’an 710071,China)

        Since spoofing send sim ilar navigation satellites C/A code,this kind of interferences can lead to the receiverm isled easily,receiver w ill p rovide a w rong location information.Considering both navigation signal and spoofing w ith same navigation signal structure has high self-coherence characteristic,and the power of spoofing is a little higher than authentic signal,this paper proposes a b lind spoofing suppression method based on array antenna.Firstly,a cross-correlation matrix is ob tained by cross-correlation p rocessing between receive data from multip le an tennas and its own delayed reference data.Second ly,the orthogonal pro jection m atrix of interference can be got by the cross-correlation m atrix.Finally,the eigenvector corresponding to the biggest eigenvalue from the projected cross-correlation matrix is taken as the optimal weight.W ithout having known the direction of authentic signal and interference,thismethod avoid desp reading by searching each satellite C/A code sequence before receive.Experimental results show that the array beam can effectively suppress interferencew ith high SNR and receiver performance has no effect by the spoofing.

        Spoofingm itigation;C/A-code;Authentic signal;Orthogonal Projection M atrix(OPM)

        1 引言

        導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)中心頻率固定、頻帶已知、衛(wèi)星的軌道較高、發(fā)射功率較低,到達(dá)測(cè)控臺(tái)的信號(hào)十分微弱,因而導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)干擾抑制能力的要求顯著提高。全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)對(duì)于帶內(nèi)干擾是極易受到攻擊的,如干擾和欺騙信號(hào)。欺騙信號(hào)是一個(gè)故意的干擾信號(hào),目的是用產(chǎn)生篡改的位置或時(shí)間方式來(lái)誤導(dǎo)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)接收機(jī)。根據(jù)欺騙信號(hào)的結(jié)構(gòu)與真實(shí)信號(hào)是非常相似的這一特點(diǎn),欺騙信號(hào)的攻擊比起抑制更加危險(xiǎn)[1,2]。欺騙干擾為目標(biāo)接收機(jī)提供一個(gè)位置,但這個(gè)位置定位并不是真實(shí)信號(hào)的位置。軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)的發(fā)展速度使得GNSS欺騙更加靈活和節(jié)約成本。因此,GNSS欺騙設(shè)備可以以一個(gè)很低的價(jià)格用于民用及軍用用戶(hù)[3]。

        s:The National Natural Science Foundation of China(61373112,61473216),The Specialized Research Fund for the Doctoral P rogram of Higher Education(20126120110008),The Natu ral Science Basic Research Plan in Shaanxi Province of China(2013JQ 8003)

        TN967.1

        A

        1009-5896(2016)08-1984-07

        10.11999/JEIT 151139

        2015-10-10;改回日期:2016-05-13;網(wǎng)絡(luò)出版:2016-06-24

        王純wangchun01@126.com

        國(guó)家自然科學(xué)基金(61373112,61473216),教育部高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)科研基金(20126120110008),陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究基金青年人才項(xiàng)目(2013JQ 8003)

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