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导航电文对定位性能的敏感度分析和验证

袁梦  
【摘要】:随着人们对GPS依赖程度的增加,GPS的安全性问题逐渐凸显出来,因而需要分析各类干扰和偏差对定位性能的影响。除了使用传统宽带或窄带干扰信号外,发送带有虚假导航电文信号的GPS欺骗信号也是一种常见干扰模式。由于后者更具欺骗性和隐蔽性,难以被察觉,对GPS安全性影响极大。在这种情况下,本文按照导航电文参数对定位性能的敏感程度对其进行分类,重点监测和防护敏感的电文参数,从而有效保护GPS的脆弱环节,提升系统的安全性。为此,本文开展GPS导航电文对定位性能的敏感度分析和验证。首先,通过敏感度分析获知当某个电文参数出现扰动或被恶意篡改后,在定位结果上可能产生的偏差。具体而言,以时间电文参数和星历参数为切入点,综合利用一阶线性近似的方法对非线性定位方程进行转换和处理,推导出电文参数偏差和定位偏差之间的定量关系,据此判断定位性能对某个电文参数的敏感度,并对定量关系式的适用条件进行了分析。其次,对敏感度分析的正确性和有效性进行两个层面的仿真验证。一方面生成修改电文参数的错误信号源,验证上述定量关系式的正确性以及其适用条件,在该信号源中并不包含真实的卫星信号。另一方面则是构造电文被修改的欺骗信号源,其中真实信号和虚假信号同时存在,基于生成式欺骗干扰中伪码滑动的原理牵引接收机跟踪上虚假信号,根据定位结果评估敏感度分析的使用价值。最终为提升GPS安全性的研究提供支撑。


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