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基于固定重要目标保护的多站转发GNSS欺骗干扰研究

万有达  
【摘要】:随着全球卫星导航系统的广泛应用,基于卫星导航信号的欺骗干扰因其播发隐蔽性强、实施成本低、攻击危害性大等特点而受到越来越多的关注。即伊朗俘获美军无人机事件后,朝鲜近年在边境频繁使用基于欺骗干扰和压制干扰的手段对韩美联合军演进行有效干扰,进一步使欺骗与抗欺骗技术在信息化战争背景下成为热点。本文以此为背景,以工程实用化为目标研究了多站转发式欺骗干扰布站方式,并提出了一种可有效对抗惯性导航系统与卫星导航系统的联合的欺骗干扰检测的最优布站方式,并通过信号源仿真实验验证了提出模型的可行性。论文从以下三个方面开展了研究工作:(1)论文首先研究了基于固定目标的转发欺骗干扰布站方式,针对传统单站转发式欺骗干扰转发器位置存在严格限制、可行性不强问题,提出了一种工程上可实现的基于时延控制的多站转发欺骗干扰布站方式,解决了传统单站布站方式条件下转发器位置限制问题,使可行性性显著提高,实现对固定目标的保护。(2)多站转发导航信号进行欺骗干扰的方式因其转发信号的格式和真实信号完全相同,单纯通过基于信号参数门限的检测方式不易于对转发欺骗干扰进行检测。接收机一般都设置了基于GNSS和INS(Inertial Navigation System,惯性导航系统)的联合检测模块,以有效对抗欺骗干扰攻击。通常情况下多站转发导航信号进行欺骗干扰造成的真实点邻域半径和虚假点邻域半径差异很大,极容易被接收机惯性导航系统的抗干扰模块检测而剔除。论文基于提出的多站转发欺骗干扰布站方式,研究了GNSS多站转发欺骗干扰邻域半径比,建立了多站转发欺骗干扰模型,对相关参数进行了标定,并通过牛顿迭代算法对GNSS多站转发欺骗干扰邻域半径比进行最优化求解并进行仿真及实测验证,结果表明该多站欺骗干扰布站方法可以成功实施欺骗干扰攻击的同时有效应对接收机基于GNSS和INS的联合检测,对保护重要固定目标有重大意义。(3)由于论文所作分析都是基于欺骗信号已精确控制时延进行播发的基础上的理论推导和仿真验证,尚未就信号时延控制的本质进行分析,亦没有就任何实际问题做相关信号源实验。因此,论文继而对无人机捕获方式进行了深入分析,首先通过实验否定了直接播发欺骗干扰信号进行捕获的可能性,继而着重针对通过播发GPS民码进行欺骗干扰方式展开分析,分析了无人机的预测飞行轨迹、GNSS信号拟欺骗轨迹和GNSS信号引导轨迹的关系,并对提出的捕获方式在各个环节进行详尽的量化分析,最后通过信号源实验测试验证了提出方式的可行性。以上量化与细节分析与业界尚属首次,对GNSS信号欺骗干扰研究具有重大意义。最后,对论文的研究成果进行了总结,指出了模型存在的不足并对下一步工作进行规划与展望。论文的研究成果将直接指导我国自主卫星导航系统的导航战指标论证、欺骗干扰相关项目指标与方案论证中。


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