摘要GPS 系统即全球卫星定位系统，由美国国防部主导研制并建立。利用GPS 定位卫星在全球范围内进行导航、定位的系统，可以为全球民用和军用用户提供全方位、全时段、高精度的定位和导航服务。因此，GPS 的精确定位在民用和军用领域得到了广泛应用。而随着无线电技术应用的不断增加，GPS 信号受到的干扰也随之增加，干扰信号会影响 GPS 接收机的定位精度甚至使其无法正常工作。 本文主要研究了 GPS 信号产生的原理和转发式干扰的工作原理。首先介绍了 GPS 系统的基本情况，建立了 GPS 信号产生的模型包括 C/A 码的产生和导航电文的产生，并对转发式干扰的工作原理和产生方法进行了一定的研究。本文的仿真都是通过 matlab 软件进行的。 30485
毕业论文关键词: GPS 系统 GPS 信号 仿真 转发式干扰
Title Modeling and simulation of satellite signal and its interference
Abstract Global satellite positioning system (GPS) is developed by the department of defense of the USA. Using GPS system, the real-time, high precision positioning and navigation services can be provided for global civilian and military users with all-round. However, with the rapid development of radio technology and application, the interference technique to GPS signal is developed quickly. The interference signal could affect the positioning accuracy of GPS receiver and even make the GPS receiver work invalidly. In this paper, the working principles of GPS signal and its repeater interference are studied. First, the basic block diagram of GPS system is introduced, including the generation method of navigation message and C/A code, and the content of navigation message. Second, the working principle and generation method of repeater interference is studied. At last, simulation results are given to demonstrate the correctness and efficiency of generated GPS signal and its repeater interference.
Keywords: GPS system, GPS signal, simulation, repeater interference
目 次
1 引言 1
1.1 课题的研究背景和意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 本文主要内容和论文结构 . 2
2 GPS 基本原理 .. 3
2.1 GPS 系统组成 3
2.1.1 导航星座 . 3
2.1.2 地面监控网 .. 4
2.1.3 GPS 信号接收机 .. 5
2.2 GPS 定位计算原理原理 . 5
3 GPS 信号的产生与建模仿真 . 8
3.1 GPS 信号及其产生的基本原理 8
3.2 C/A 码的产生与建模仿真 . 10
3.2.1 m 序列 10
3.2.3 C/A 码产生的建模和 matlab仿真 . 13
3.3 导航电文的产生 .. 16
3.3.1 导航电文结构 16
3.3.2 导航电文的内容 16
3.3.3 导航电文的建模和matlab 仿真 18
3.4 仿真GPS信号的产生 . 18
4 转发式干扰 .. 22
4.1 干扰的分类及基本原理 .. 22
4.2 转发式干扰的原理及产生方法 .. 22
4.2.1 转发式干扰基本原理 .. 22
4.2.2 转发式干扰的产生方法 23
4.3 转发式干扰的几个关键问题 . 27
4.3.1 接受部分搜索信号过程中的具体过程 27
4.3.2 收发间隔问题 .. 28
4.3.3 其他要注意的问题 . 29
4.4 建模与仿真 30
结论 . 32
致谢 . 33
参考文献 34
1 引言 1.1 课题的研究背景和意义 从19世纪欧洲的科学家发现和研究电磁波开始，无线电技术得到了迅速的发展，并日益推动着无线通信技术的快速发展。而从 1957 年前苏联成功发射第一颗卫星开始，卫星和空间技术也得到了迅速的发展，并在多个领域得到了广泛应用，GPS 系统则是无线电波通信和卫星航天技术融合下的产物。 GPS 系统的前身是由 5-6 颗卫星组成的子午仪卫星定位系统，但该系统不能确定高度，定位精度也不能满足实战需要。但是，子午仪卫星定位系统的实践运用说明了卫星导航定位是可以实现，并且有它相比其他导航定位系统的独有优越的地方， GPS系统也有了一定的研制基础和经验教训。最初的 GPS 系统设计计划，那就是在互成 120 度的三个地球卫星轨道上，均分部署系统全部的 24颗工作卫星，这样的话，在地球表面和近地空间上每一个都能观测到 6-9颗卫星。1988年确定了最终即现在所使用的方案：在互成 30度的6条地球卫星轨道上，均分部署21颗正式的工作卫星和 3颗代替失效卫星的后备卫星。GPS 系统诞生后，在民用和军用领域都迅速得到了广泛的应用，例如在海湾战争中，依靠 GPS 系统的精确制导武器大大加速了美国及其盟军的战争进程，也节约了大量的战争经费。 现代战争尤其是相当数量现代精确打击武器已经高度依赖卫星导航定位技术，作为反制措施的空间电子对抗技术也快速发展[1]，软干扰技术不破坏事实的设备，主要从影响GPS 信号入手，有压制式干扰及欺骗性干扰，转发式干扰就是其中重要的一种技术，并以其低成本、技术易实现等优点得到了更普遍的运用， 转发式干扰的向外发出干扰信号的功率较低，不易被有源探测设备侦察到因而有较好的战场适应性，它只是对信号进行时延而不用分析信号，在技术上也更易实现。转发式干扰也是本文重点探讨的干扰技术。 1.2 国内外研究现状 近几年，北斗导航系统开始进入快速组网阶段，已基本覆盖了亚太区域，并开始提供定位服务。中国和美国、欧盟、俄罗斯等主要军事大国和集团都十分关注发展立足于自身的卫星导航系统，各自建了一套互相独立的卫星导航系统，但发展时间最长、由唯一超级大国建立的GPS 系统在成熟可靠性、定位精度性能和产业成熟度方面都领先于其他三个，但其他系统和GPS 系统的差距正在逐步缩小，同时，美国也在不断更新发展自身的 GPS系统，美国已经开始升级 GPS 系统，预计需要到 2024 年完成，新的的 GPS 工作卫星会全部代替旧的原有的 GPS 工作卫星，新的民用信号是原来的三倍，卫星上的原子时钟的精密度为 1/1000000000 秒。新的定位系统可以把定位误差由现时的二十英尺或以上缩小至三英尺之内，这必将引起各个大国在卫星导航领域的激烈竞争。随着卫星导航技术在民用和军用等领域的日益广泛运用，卫星导航技术，在可靠度、精度、提高生存能力、抗干扰等方面也不断取得新的进展。 前苏联在卫星导航定位干扰方面进行了广度和深度都超过其他国家的研究，也获得较为先进的技术。前苏联到解体后的主要继承者俄罗斯一共发展了五代 GPS 干扰机，在第四代主动式干扰机中首次诞生了软抑制的理论。而我国的中国电科、航天科技、航天科工、兵器工业等支柱军工集团下属的研究所和中央军委总参谋部下属的一些科研机构也取得了一定的研究成果。随着航天空间技术的快速发展和军事运用的日益成熟，依托于卫星导航技术的精确制导打击武器的发展越来越成熟、使用也越来越普遍，因此研究干扰和反干扰的原理和创新实践运用有着巨大的实际意义。 GPS信号及其干扰信号建模与仿真:http://www.751com.cn/tongxin/lunwen_26211.html