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GNSS调零抗干扰天线的反欺骗性能分析

任彬彬 倪少杰 陈飞强 吴健 高立朝

任彬彬, 倪少杰, 陈飞强, 吴健, 高立朝. GNSS调零抗干扰天线的反欺骗性能分析[J]. 全球定位系统, 2021, 46(6): 30-36. doi: 10.12265/j.gnss.2021070601
引用本文: 任彬彬, 倪少杰, 陈飞强, 吴健, 高立朝. GNSS调零抗干扰天线的反欺骗性能分析[J]. 全球定位系统, 2021, 46(6): 30-36. doi: 10.12265/j.gnss.2021070601
REN Binbin, NI Shaojie, CHEN Feiqiang, WU Jian, GAO Lichao. Analysis of anti-spoofing performance of GNSS nulling anti-jamming antenna[J]. GNSS World of China, 2021, 46(6): 30-36. doi: 10.12265/j.gnss.2021070601
Citation: REN Binbin, NI Shaojie, CHEN Feiqiang, WU Jian, GAO Lichao. Analysis of anti-spoofing performance of GNSS nulling anti-jamming antenna[J]. GNSS World of China, 2021, 46(6): 30-36. doi: 10.12265/j.gnss.2021070601

GNSS调零抗干扰天线的反欺骗性能分析

doi: 10.12265/j.gnss.2021070601
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(62003354,U20A0193)
详细信息
    作者简介:

    任彬彬:(1997—),男,硕士,研究方向为导航与时空技术

    倪少杰:(1978—),男,博士,研究员,研究方向为导航与时空技术

    陈飞强:(1987—),男,博士,副研究员,研究方向为导航与时空技术

    通信作者:

    倪少杰 E-mail: nishaojie123@126.com

  • 中图分类号: P228.4

Analysis of anti-spoofing performance of GNSS nulling anti-jamming antenna

  • 摘要: 为分析全球卫星导航系统(GNSS)中存在欺骗干扰的场景下调零抗干扰天线的反欺骗性能,推导出在快拍数有限的情况下,功率倒置(PI)算法利用调零天线处理后输出真实信号和欺骗信号功率的理论公式. 详细分析了欺骗信号到达天线阵口面的功率对真实信号和欺骗信号输出功率的影响,通过欺骗抑制比这一指标来衡量PI自适应调零天线的反欺骗性能. 分析得出:即使欺骗信号功率在噪声水平之下,使用PI算法的自适应调零抗干扰接收机依然能对欺骗干扰进行抑制,在欺骗信噪比高时,抑制效果更加明显. 最后通过仿真和硬件平台实测验证了结论的正确性.

     

  • 图  1  阵元排列示意图

    图  2  输出真实信号功率随欺信比变化(场景1)

    图  3  输出欺骗信号功率随欺信比变化(场景1)

    图  4  输出信号载噪比随欺信比变化(场景1)

    图  5  欺骗抑制比随欺信比变化(场景1)

    图  6  输出真实信号功率随欺信比变化(场景2)

    图  7  输出欺骗信号功率随欺信比变化(场景2)

    图  8  输出信号载噪比随欺信比变化(场景2)

    图  9  欺骗抑制比随欺信比变化(场景2)

    图  10  欺信比为50 dB时PI波束方向图(场景1)

    图  11  暗室环境

    图  12  信号载噪比变化

    图  13  欺骗抑制比变化

  • [1] 干国强, 邱致和. 导航与定位: 现代战争的北斗星[M]. 北京: 国防工业出版社, 2000.
    [2] 李隽, 楚恒林, 蔚保国, 等. 导航战技术及其攻防策略研究[J]. 测控遥感与导航定位, 2008, 38(7): 36-39. DOI: 10.3969/j.issn.1003-3106.2008.07.012
    [3] DANESHMAND S. GNSS interference mitigation using antenna array processing[D]. University of Calgary, 2013.
    [4] ZOLTOWSKI M D, GECAN A S. Advanced adaptive null steering concepts for GPS[J]. IEEE military communications conference, 1995(3): 1214-1218. DOI: 10.1109/MILCOM.1995.483688
    [5] FANTE R L, VACCARO J J. Wideband cancellation of interference in a GPS receive array[J]. IEEE transactions on aerospace and electronic systems, 2000, 36(2): 549-564. DOI: 10.1109/7.845241
    [6] AMIN M G, SUN W. A novel interference suppression scheme for global navigation satellite systems using antenna array[J]. IEEE journal on selected areas in communications, 2005, 23(5): 999-1012. DOI: 10.1109/JSAC.2005.845404
    [7] O’BRIEN A J, GUPTA I J. An optimal adaptive filtering algorithm with zero antenna-induced bias for gnss antenna arrays[J]. Navigation, 2010, 57(2): 87-100. DOI: 10.1002/j.2161-4296.2010.tb01769.x
    [8] 冯起, 袁乃昌. GPS抗干扰功率倒置阵算法仿真研究[J]. 全球定位系统, 2004, 29(5): 40-43. DOI: 10.3969/j.issn.1008-9268.2004.05.009
    [9] COMPTON R T. The power-inversion adaptive array: concept and performance[J]. IEEE transactionson on aerospace and electronic systems, 1979, 15(6): 803-814. DOI: 10.1109/TAES.1979.308765
    [10] GECAN A, ZOLTOWSKI M. Power minimization techniques for GPS null steering antenna[C]//The 8th International Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation, 1995, 12(15): 861-868.
    [11] CARRIE G, VINCENT F, DELOUES T, et al. A new blind adaptive antenna array for GNSS interference cancellation[C]//The 39th Asilomar Conference on Signals, 2005: 1326-1330. DOI: 0.1109/ACSSC.2005.1599978
    [12] XU H L, CUI X W, LU M Q. Effects of power inversion spatial only adaptive array on gnss receiver measurements[J]. Tsinghua science and technology, 2018, 23(2): 172-183. DOI: 10.23919/TST.2018.8329111
    [13] 何永前, 李建璜. GPS抗干扰接收机自适应天线阵功率倒置算法研究[J]. 舰船电子工程, 2012, 32(6): 61-62,79. DOI: 10.3969/j.issn.1627-9730.2012.06.022
    [14] 宋志勇, 李江域, 于春瑞. 功率倒置阵列自适应算法的FPGA实现[J]. 电子信息对抗技术, 2008, 23(1): 55-61. DOI: 10.3969/j.issn.1674-2230.2008.01.014
    [15] MYRICK W L, ZOLTOWSKI M D, GOLDSTEIN J S. Anti-jam space time preprocessor for GPS based on multistage nested wiener filter[C]//Military Communications Conference Proceedings, 1999. DOI: 10.1109/MILCOM.1999.822769
    [16] 田玉坤, 易翔, 李鹏程. 功率倒置自适应抗干扰算法的性能分析与仿真[J]. 电子信息对抗技术, 2016, 31(5): 66-70. DOI: 10.3969/j.issn.1674-2230.2016.05.015
    [17] 桑怀胜, 李峥嵘, 王飞雪, 等. 采用RLS算法的功率倒置阵列的性能[J]. 国防科技大学学报, 2003, 25(3): 36-40. DOI: 10.3969/j.issn.1001-2486.2003.03.009
    [18] 桑怀胜. 采用功率倒置阵列的全局最优空时抗干扰GNSS接收机抗干扰性能分析[J]. 测绘科学与工程, 2015, 35(3): 64-68.
    [19] 石荣, 邓科, 李洲. 两种功率倒置阵列天线调零模型的等效性分析[J]. 全球定位系统, 2014, 39(4): 4-7.
    [20] 梁青, 徐杰, 商峰. 应用于功率倒置阵的改进最小均方算法[J]. 计算机工程与设计, 2019, 40(2): 438-442.
    [21] 李高原. 基于阵列天线结构优化的自适应抗干扰研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学, 2018.
    [22] 邬小敏. 盲自适应波束成形关键技术及应用研究[D]. 杭州: 浙江大学, 2016.
    [23] 师洪涛. 基于自适应空间陷波的北斗系统接收机抗干扰研究[D]. 西安: 西安电子科技大学, 2020.
    [24] 李敏, 卫星导航接收机数字波束形成关键技术研究[D]. 长沙: 国防科技大学, 2011.
    [25] APPELBAUM S P. Adaptive arrays[J]. IEEE transactions on antennas and propagation, 1976, 24(5): 585-598. DOI: 10.1109/tap.1976.1141417
    [26] 谢刚. GPS原理与接收机设计[M]. 北京: 电子工业出版社,2009.
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-07-06
  • 录用日期:  2021-07-06
  • 网络出版日期:  2021-12-31

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