CN102736087B - 一种gps虚假多普勒扫频干扰信号的生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种GPS虚假多普勒扫频干扰信号的生成方法，包括以下几个步骤：步骤一：生成干扰信号基带数字波形数据，步骤二：按照串口通信协议将干扰信号基带数字波形数据传送给GPS干扰仪的存储单元，步骤三：用通用PC控制GPS干扰仪发射干扰信号。本发明采用了任意波形产生技术，通过PC机生成干扰信号数字波形，能够便利的生成干扰信号样式，精确控制干扰信号波形的相关参数，本发明能够产生虚假多普勒扫频干扰信号，该信号能够以较低信号功率对采用共同跟踪技术的GPS接收机形成伪欺骗干扰，本发明数字集成化、方案简洁、成本低、功能强，使用方便，能够适用于对GPS接收机抗干扰能力的检测。

Description

一种GPS虚假多普勒扫频干扰信号的生成方法

技术领域

本发明涉及一种GPS虚假多普勒扫频干扰信号的生成方法，属于GPS接收机性能检测技术。

背景技术

GPS已深入到现代军事和国民经济的各个方面，成为提供位置、速度和时间（PVT）基准的赋值系统，围绕GPS及其应用已经形成了一个庞大的产业。由于到达地面的GPS极其微弱，GPS接收机易受到有意或无意信号的干扰，因此GPS接收机的抗干扰性能是评价GPS接收机性能的一个重要指标。共同跟踪技术是一项用于更好地跟踪卫星、保持观测精度的GPS接收机技术，在跟踪各个卫星载波信号的同时，还利用接收到的所有卫星信号跟踪接收机及其时钟的动力学特性，从而获得更好的跟踪性能。目前这种技术在JAVAD中高端GPS接收机中使用。

对GPS接收机抗干扰性能的测试，需要GPS干扰仪生成干扰信号环境。当前普通GPS干扰仪能够产生单音干扰、窄带噪声干扰、宽带噪声干扰等常见GPS干扰信号，其缺点是，不能产生专门针对采用共同跟踪技术GPS接收机的干扰样式，无法对其抗干扰性能进行有效检验。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有干扰技术的不足，提出一种GPS虚假多普勒扫频干扰信号的生成方法。本发明生成虚假多普勒扫频干扰信号，这种干扰样式能够以较小的干扰功率对共同跟踪GPS接收产生伪欺骗干扰效果，方便快捷地构建GPS接收机抗干扰性能测试的干扰环境。

一种GPS虚假多普勒扫频干扰信号的生成方法，包括以下几个步骤：

步骤一：生成干扰信号基带数字波形数据，其步骤如下：

1）、确定虚假多普勒扫频干扰信号的参数，包括扫频范围、扫频速率、扫频步进、变化规律；

2）根据扫频范围、扫频速率、扫频步进、变化规律，采用MATLAB Simulink工具建立模型，得到干扰信号基带数字波形数据；

步骤二：按照串口通信协议将干扰信号基带数字波形数据传送给GPS干扰仪的存储单元；

步骤三：用通用PC控制GPS干扰仪发射干扰信号。

本发明的优点在于：

（1）采用了任意波形产生技术，通过PC机生成干扰信号数字波形，能够便利的生成干扰信号样式，精确控制干扰信号波形的相关参数；

（2）能够产生虚假多普勒扫频干扰信号，该信号能够以较低信号功率对采用共同跟踪技术的GPS接收机形成伪欺骗干扰；

（3）本发明数字集成化、方案简洁、成本低、功能强，使用方便，能够适用于对GPS接收机抗干扰能力的检测。

附图说明

图1是本发明的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明的一种GPS虚假多普勒扫频干扰信号的生成方法，在通用PC上利用MATLAB工具产生干扰信号的基带数字波形数据（包括信号同相支路数据和正交支路数据）并按照存储单元要求的数据格式进行格式化，将数字波形数据通过串口传送给存储单元，干扰源以一定的采样速率读取数字波形数据产生基带数字信号并直接上变频到载波，最终产生虚假多普勒扫频干扰信号。

本发明是一种GPS虚假多普勒扫频干扰信号的生成方法，流程如图1所示，包括以下几个步骤：

步骤一：生成干扰信号基带数字波形数据，其步骤如下：

1）、确定虚假多普勒扫频干扰信号的参数，包括扫频范围、扫频速率、扫频步进、变化规律，其中扫频范围为载波频率左右3kHz~5kHz，扫频速率一般可设为20Hz/s~100Hz/s，扫频步进0.1Hz~5Hz，变化规律可以为线性变化或正弦变化；

2）根据扫频范围、扫频速率、扫频步进、变化规律，采用MATLAB Simulink工具建立模型，得到干扰信号基带数字波形数据。

例如，当虚假多普勒扫频干扰信号的扫频范围-5kHz~5kHz、扫频速率100Hz/s、扫频步进1Hz、变化规律正弦变化时，具体为：

①在MATLAB Simulink工具中建立模型，分别添加Sine Wave信号源模块、Continuous-Time VCO压控振荡器模块、Zero-Order采样模块、Simout数据输出模块；

②Sine Wave作为Continuous-Time VCO的输入，Continuous-Time VCO的输出连接Zero-Order，Zero-Order的输出连接Simout；

③Sine Wave模块的参数设置：Frequency设置为2*pi/T（pi=π，正弦信号周期为T，例如，T=200s），其他参数默认；Continuous-Time VCO模块的参数设置：Quiescentfrequency设置为0Hz，Input sensitivity设置为5000Hz/V，Initial phase设置为0，其他参数默认；Zero-Order模块的参数设置：Sample time设置为1/(20*1e3)；Simout模块的参数设置：Variable name设置为simout1，Save format选择为Array，其他参数默认；

④运行模型一个周期T，（例如T=200s）产生干扰信号基带数字波形数据的同相支路数据，记为simout1；

⑤Continuous-Time VCO模块的Initial phase设置为pi/2，运行模型一个周期T，（例如T=200s）产生干扰信号基带数字波形数据的正交支路数据，记为simout2；

⑥分别将simout1和simout2作如下处理：按照1个采样点16位无符号整数做归一化处理，将数据序列按奇数和偶数分为两组，然后将每个数据的高8位和低8位颠倒，最后以uint16数据格式分别存为4个文件，分别记为I_odd、I_even、Q_odd、Q_even。

步骤二：按照串口通信协议将干扰信号基带数字波形数据传送给GPS干扰仪的存储单元。

例如，其具体步骤如下：

1）将GPS干扰仪与通用PC通过RS232串口进行连接；

2）在PC上打开AccessPort软件，并进行如下设置：串口：COM1，波特率：115200，校验位：NONE，数据位：8，停止位：1，发送区数据格式：十六进制；

3）在软件发送区输入指令53010000810000000A3B（该指令表示在指定的首地址0x008100和数据长度0x00000A的flash空间写入长度为0x00000A的基带信号采样数据，“53”为命令标志头，“3B”为命令标志尾，“0100”表示操作类型。数据长度计算公式：数据长度=IQ两路总采样点个数/4，并转换为十六进制。例如：一采样数据的IQ两路总采样点个数为40个点，则数据长度为：40/4=10，转换为十六进制为0x00000A。），并点击“发送数据”，软件接收区出现“Input Data…”；

4）在软件发送区输入数据0000，并点击“发送数据”；

5）点击菜单栏的“工具”，在下拉列表中选择“发送文件”，在弹出的“传输文件”对话框中点击“选择文件”，选择I路序号为奇数的采样点文件（即仿真产生的文件名为“I_odd”的文件）位置并“确定”后，在“传输文件”对话框中点击“发送”；

6）待“I_odd”文件发送完毕后，重复步骤3~5三次，分别依次发送“I_even”（I路序号为偶数的采样点文件）、“Q_odd”（Q路序号为奇数的采样点文件）和“Q_even”（Q路序号为偶数的采样点文件）文件；

7）当软件接收区出现“Load Finished！”时，表示干扰源的信号样式数据文件正确发送完毕。

步骤三：用通用PC控制GPS干扰仪发射干扰信号。

其步骤如下：

1）、将通用PC的串口与GPS干扰仪的串口连接；

2）、通过AccessPort软件向GPS干扰仪发送数据地址、数据长度指令（例如53000000810000000A3B，表示指定的首地址为0x008100，数据长度为0x00000A）；

3）、干扰源采样速率选择为20kHz，数据调制开关选择为调制，打开射频开关即可发射虚假多普勒扫频干扰信号。

Claims (1)

1.一种GPS虚假多普勒扫频干扰信号的生成方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

步骤一：生成干扰信号基带数字波形数据，其步骤如下：

1）、确定虚假多普勒扫频干扰信号的参数，包括扫频范围、扫频速率、扫频步进、变化规律；

2）根据扫频范围、扫频速率、扫频步进、变化规律，采用MATLAB Simulink工具建立模型，得到干扰信号基带数字波形数据；

步骤二：按照串口通信协议将干扰信号基带数字波形数据传送给GPS干扰仪的存储单元；

步骤三：用通用PC控制GPS干扰仪发射干扰信号；

所述的步骤一的1）中，扫频范围为载波频率左右3kHz～5kHz，扫频速率为20Hz/s～100Hz/s，扫频步进0.1Hz～5Hz，变化规律为线性变化或正弦变化；

所述的步骤一的2）中，当虚假多普勒扫频干扰信号的扫频范围-5kHz～5kHz、扫频速率100Hz/s、扫频步进1Hz、变化规律正弦变化时，具体为：

①在MATLAB Simulink工具中建立模型，分别添加Sine Wave信号源模块、Continuous-Time VCO压控振荡器模块、Zero-Order采样模块、Simout数据输出模块；

②Sine Wave作为Continuous-Time VCO的输入，Continuous-Time VCO的输出连接Zero-Order，Zero-Order的输出连接Simout；

③Sine Wave模块的参数设置：Frequency设置为2*pi/T，pi=π，正弦信号周期为T，T=200s，其他参数默认；Continuous-Time VCO模块的参数设置：Quiescent frequency设置为0Hz，Input sensitivity设置为5000Hz/V，Initial phase设置为0，其他参数默认；Zero-Order模块的参数设置：Sample time设置为1/(20*1e3)；Simout模块的参数设置：Variable name设置为simout1，Save format选择为Array，其他参数默认；

④运行模型一个周期T，产生干扰信号基带数字波形数据的同相支路数据，记为simout1；

⑤Continuous-Time VCO模块的Initial phase设置为pi/2，运行模型一个周期T，产生干扰信号基带数字波形数据的正交支路数据，记为simout2；

⑥分别将simout1和simout2作如下处理：按照1个采样点16位无符号整数做归一化处理，将数据序列按奇数和偶数分为两组，然后将每个数据的高8位和低8位颠倒，最后以uint16数据格式分别存为4个文件，分别记为I_odd、I_even、Q_odd、Q_even；

所述的步骤二具体为：

1）将GPS干扰仪与通用PC通过RS232串口进行连接；

2）在PC上打开AccessPort软件，并进行如下设置：串口：COM1，波特率：115200，校验位：NONE，数据位：8，停止位：1，发送区数据格式：十六进制；

3）在软件发送区输入指令53010000810000000A3B，该指令表示在指定的首地址0x008100和数据长度0x00000A的flash空间写入长度为0x00000A的基带信号采样数据，“53”为命令标志头，“3B”为命令标志尾，“0100”表示操作类型；数据长度计算公式：数据长度=IQ两路总采样点个数/4，并转换为十六进制，并点击“发送数据”，软件接收区出现“Input Data…”；

4）在软件发送区输入数据0000，并点击“发送数据”；

5）点击菜单栏的“工具”，在下拉列表中选择“发送文件”，在弹出的“传输文件”对话框中点击“选择文件”，选择“I_odd”文件位置并“确定”后，在“传输文件”对话框中点击“发送”；

6）待“I_odd”文件发送完毕后，重复步骤3～5三次，分别依次发送“I_even”、“Q_odd”、“Q_odd”和“Q_even”；

7）当软件接收区出现“Load Finished！”时，表示干扰源的信号样式数据文件正确发送完毕；

所述的步骤三具体为：

1）、将通用PC的串口与GPS干扰仪的串口连接；

2）、通过AccessPort软件向GPS干扰仪发送数据地址、数据长度指令；

3）、干扰源采样速率选择为20kHz，数据调制开关选择为调制，打开射频开关即可发射虚假多普勒扫频干扰信号。