基于自適應(yīng)卡爾曼濾波的GPS抗欺騙干擾方法的研究

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1、分類號：密級：_______________UDC：編號：_______________工學(xué)碩士學(xué)位論文基于自適應(yīng)卡爾曼濾波的GPS抗欺騙干擾方法的研究碩士研究生：張?zhí)╅w指導(dǎo)教師：葉方副教授學(xué)科、專業(yè)：信息與通信工程論文主審人：李一兵教授哈爾濱工程大學(xué)2018年3月分類號：密級：_______________UDC：編號：_______________工學(xué)碩士學(xué)位論文基于自適應(yīng)卡爾曼濾波的GPS抗欺騙干擾方法的研究碩士研究生：張?zhí)╅w指導(dǎo)教師：葉方副教授學(xué)位級別：工學(xué)碩士學(xué)科、專業(yè)：信息與通信工程所在單位：信息與通信工

2、程學(xué)院論文提交日期：2018年01月論文答辯日期：2018年03月學(xué)位授予單位：哈爾濱工程大學(xué)ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngGPSAnti-spoofingMethodBasedonAdaptiveKalmanFilterCandidate:ZhangTaigeSupervisor:AssociateProf.YeFangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:Inform

3、ationandCommunicationEngineeringDateofSubmission:Jan.2018DateofOralExamination:Mar.2018University:HarbinEngineeringUniversity哈爾濱工程大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：本論文的所有工作，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，由作者本人獨立完成的。有關(guān)觀點、方法、數(shù)據(jù)和文獻的引用已在文中指出，并與參考文獻相對應(yīng)。除文中已注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)公開發(fā)表的作品成果。對本文的研究做出重要貢

4、獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。作者（簽字）：日期：年月日哈爾濱工程大學(xué)學(xué)位論文授權(quán)使用聲明本人完全了解學(xué)校保護知識產(chǎn)權(quán)的有關(guān)規(guī)定，即研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識產(chǎn)權(quán)屬于哈爾濱工程大學(xué)。哈爾濱工程大學(xué)有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件。本人允許哈爾濱工程大學(xué)將論文的部分或全部內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文，可以公布論文的全部內(nèi)容。同時本人保證畢業(yè)后結(jié)合學(xué)位論文研究課題再撰寫的論文一律注明作者第一署

5、名單位為哈爾濱工程大學(xué)。涉密學(xué)位論文待解密后適用本聲明。本論文（□在授予學(xué)位后即可□在授予學(xué)位12個月后□解密后）由哈爾濱工程大學(xué)送交有關(guān)部門進行保存、匯編等。作者（簽字）：導(dǎo)師（簽字）：日期：年月日年月日基于自適應(yīng)卡爾曼濾波的GPS抗欺騙干擾方法的研究摘要近年來，衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)（GPS）在各個領(lǐng)域發(fā)揮越來越重大的作用，不僅應(yīng)用于軍事方面，而且已經(jīng)廣泛地滲透到經(jīng)濟建設(shè)和科學(xué)實驗的各個領(lǐng)域。但是，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由于面臨著復(fù)雜惡劣的信道環(huán)境，易受到多種形式的干擾，其中欺騙式干擾發(fā)射與GPS信號相類似的干擾信號，誤導(dǎo)GPS

6、接收機偏離準確的導(dǎo)航和定位，所需干擾功率小，具有很好的隱蔽性。因此如何對欺騙干擾進行判斷、抑制越來越受到關(guān)注。本課題主要針對GPS欺騙式干擾，深入研究基于自適應(yīng)卡爾曼濾波的GPS抗干擾方案。首先，考慮單個卡爾曼濾波器，針對接收機中接收到的信號受到欺騙式干擾的影響后，使偽距的測量產(chǎn)生誤差，影響導(dǎo)航定位效果。本文提出了一種基于新息正交的Sage-Husa自適應(yīng)卡爾曼濾波法，該方法首先利用卡爾曼濾波過程中的新息矩陣正交性原理對欺騙式干擾的存在性與否做出判斷。在存在干擾的情況下引入Sage-Husa卡爾曼濾波法，并利用BP神

7、經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中活化函數(shù)的思想，對更新過程進行修正，抑制干擾產(chǎn)生的影響，從而達到抗欺騙干擾的目的。仿真結(jié)果證明了該方法具有較好的抗干擾能力，能夠有效的提高定位精度。其次，在GPS抗欺騙干擾系統(tǒng)中，單個卡爾曼濾波器所受干擾強度不同，或者由于穩(wěn)定性差而出現(xiàn)故障等問題會導(dǎo)致整個系統(tǒng)不能正常工作?；诖吮疚奶岢龌跀?shù)據(jù)融合的自適應(yīng)卡爾曼濾波的GPS抗欺騙干擾方法，利用改進的距離函數(shù)有效處理沖突證據(jù)，定量沖突，給每個卡爾曼濾波器分配權(quán)值，經(jīng)過數(shù)據(jù)融合得到最終的濾波結(jié)果。仿真表明，改進算法能夠進一步提高GPS系統(tǒng)的抗干擾能力，同時可以提

8、高目標跟蹤精度，并且使得GPS抗干擾整體系統(tǒng)得到完善。上述兩方面的研究均是在低動態(tài)的環(huán)境下，考慮到若GPS飛行器載體處于高動態(tài)，這樣的應(yīng)用環(huán)境下GPS接收機受到欺騙式干擾后會導(dǎo)致濾波結(jié)果嚴重偏移甚至發(fā)散，針對這樣的問題，本文提出一種高動態(tài)定位下基于自適應(yīng)卡爾曼濾波的抗欺騙干擾方法。該方法從兩個角度入手，首先在欺騙干擾存在的情況下，利用統(tǒng)計學(xué)中的