下载文档原格式
针对 BOC 调制的 GPS 信号欺骗式干扰技术研究章节一：引言1.1 引言背景1.2 研究目的1.3 研究意义章节二：BOC 调制技术的分析2.1 BOC 调制技术的原理2.2 BOC 调制技术的特点章节三：GPS 信号欺骗式干扰技术的分析3.1 GPS 信号的特点和分类3.2 GPS 信号的欺骗式干扰技术3.3 GPS 信号欺骗式干扰技术的发展历程章节四：BOC 调制技术的欺骗式干扰研究4.1 BOC 调制技术的欺骗式干扰原理4.2 BOC 调制技术的欺骗式干扰方案设计4.3 BOC 调制技术的欺骗式干扰仿真与实验结果章节五：结论与展望5.1 课题的主要研究成果5.2 课题存在的不足和问题5.3 对未来研究的展望和建议第1章节：“引言”1.1 引言背景GPS系统(全球定位系统)是一种利用空间信号进行数据传输的全球性导航卫星定位系统。
它是一种由美国政府军方研制、维护和运营的系统，通过掌握GPS定位技术，一个人的位置、速度、方向等信息都能够得到准确的测量和计算。
尤其在军事领域，GPS已成为量能内战的首选武器之一。
该系统包括地面控制部分和空间控制部分。
由于GPS的工作频带和其他无线电发射源的频段相邻，因此，GPS的信号容易受到各种形式的电子干扰。
为了有效解决GPS信号干扰的问题，研究人员提出了一种新的调制技术——BOC(Binary Offset Carrier)调制。
BOC调制技术的出现，引起了国内外专家学者的广泛关注。
然而BOC调制技术虽然改善了GPS信号在噪声和干扰下的性能，但也面临着不少的安全风险，其中之一就是可能面临GPS信号的欺骗干扰。
1.2 研究目的针对BOC调制技术所面临的欺骗干扰风险，本论文将开展一系列系统性的研究工作，旨在深入探究BOC调制技术遭到GPS信号欺骗干扰的机理和形式，进一步完善BOC调制的GPS信号欺骗干扰的抵御策略。
本研究有以下几个具体目标:（1）系统分析BOC调制技术的原理和特性，对BOC调制技术进行全面深入的解析。
《BOC族调制信号的多径抑制同步方法研究》摘要：随着全球定位系统（GPS）和无线通信技术的不断发展，多径效应成为了影响信号质量和性能的关键因素之一。
本文针对BOC（Binary Offset Carrier）族调制信号在无线通信中的多径抑制问题，研究了一种新的同步方法。
该方法通过对信号的预处理、多径干扰的识别与消除以及同步算法的优化，有效提高了信号的抗多径干扰能力，从而提升了信号的传输质量和可靠性。
一、引言BOC族调制信号作为现代无线通信中的关键技术之一，具有高数据传输速率和抗干扰能力强等优点。
然而，在无线通信系统中，多径效应引起的信号衰落和干扰是影响信号质量和性能的重要因素。
因此，研究有效的多径抑制同步方法对于提高BOC族调制信号的传输性能具有重要意义。
二、BOC族调制信号基本原理BOC族调制信号是一种基于二进制偏移载波调制的扩频通信信号。
其基本原理是将信息编码成二进制数据流，然后通过特定的调制算法对载波进行偏移调制，从而形成具有特定特性的扩频信号。
这种调制方式具有高抗干扰能力和高数据传输速率等优点，被广泛应用于GPS等无线通信系统中。
三、多径效应对BOC族调制信号的影响多径效应是由于信号在传播过程中受到多条路径的影响而产生的。
这些路径包括直接路径和各种反射路径，由于不同路径的传播速度和衰减不同，导致接收到的信号产生相位和幅度上的差异，从而引起多径干扰。
对于BOC族调制信号来说，多径效应会导致信号的传输性能下降，包括信噪比降低、误码率增加等。
四、多径抑制同步方法研究针对BOC族调制信号的多径抑制问题，本文提出了一种新的同步方法。
该方法主要包括以下步骤：1. 信号预处理：通过滤波和降噪等手段对接收到的BOC族调制信号进行预处理，以减小多径干扰的影响。
2. 多径干扰识别与消除：利用多径干扰的特性，通过算法识别出多径干扰的成分，并采用相应的算法进行消除。
3. 同步算法优化：针对多径效应对同步算法的影响，通过优化同步算法的参数和结构，提高同步算法的准确性和稳定性。
BOC调制扩频信号同步技术研究的开题报告一、研究背景及意义BOC（Binary Offset Carrier）调制是一种常见的扩频调制方式。
在现代高精度导航和定位系统中，BOC调制被广泛应用于卫星导航信号中，如GPS（Global Positioning System）、GLONASS（Global Navigation Satellite System）和Galileo等。
BOC调制能够提供更高的定位精度和抵抗多径干扰的能力，因此被广泛认可和使用。
然而，BOC调制信号具有较高的峰均比（PBR），这意味着信号波形峰值和平均值之间的比率非常大。
这种特性对扩频接收机的性能提出了挑战，因为高PBR的BOC 信号接收机需要选择更高的取样率、更大的动态范围和更高的计算复杂度，以保持良好的性能。
因此，针对BOC调制信号的同步技术研究具有重要意义。
该研究可以为BOC信号接收机的设计和实现提供理论指导和技术支持，提高BOC信号接收机的性能和实际应用效果，进一步推动现代高精度导航和定位系统的发展。
二、研究内容及方法本研究将围绕BOC调制扩频信号同步技术展开。
具体研究内容和方法如下：1. BOC调制扩频信号的特点分析：分析BOC调制扩频信号的特点，包括信号结构、峰均比、多径干扰等，并分析其对同步技术的挑战。
2. 传统同步技术的分析与评估：综述传统同步技术的原理、优缺点，评估其适用性和局限性，包括相关成分同步、非相关成分同步、无线电时钟同步等。
3. 新型同步技术的探索和研究：基于BOC调制扩频信号的特点和传统同步技术的分析，探索和研究新型同步技术，如均衡滤波器同步、深度学习同步、自适应同步等，分析其原理、优劣、适用范围和改进空间。
4. 同步算法的仿真和实验验证：利用MATLAB、Python等软件工具，对不同的同步算法进行仿真模拟和性能评估；通过实验平台的搭建和测试验证，进一步验证同步算法的有效性和可行性。
三、研究进度安排1. 第一阶段：文献调研和综述（2周）2. 第二阶段：BOC调制扩频信号特点分析和同步技术评估（3周）3. 第三阶段：新型同步技术的探索和研究（6周）4. 第四阶段：同步算法的仿真和实验验证（4周）5. 第五阶段：论文撰写和论文答辩（3周）四、预期成果及意义本研究将得出BOC调制扩频信号同步技术的研究结论，包括BOC调制扩频信号同步的挑战、传统同步技术的优缺点、新型同步技术的原理和应用、同步算法的性能评估和实验验证等。
BOC调制信号频谱特性及仿真分析0 引言导航系统自古以来在人类历史上都发挥着重要作用，随着科技的发展，越来越多的军用和民用设备开始采用卫星导航系统作为导航的基本手段。
现有的卫星导航系统主要有美国的GPS系统，俄罗斯的GLONASS系统，中国的北斗卫星导航系统以及欧盟的伽利略系统。
卫星导航系统在进行通信时需要占用一定的频谱带宽，由于频谱资源的有限性，如何使这些卫星导航系统能够在有限的频带范围内高效工作又不相互影响，是一个亟需解决的问题。
频谱资源的分配工作由国际电信联盟(ITU)来完成，由于它对导航频段分配的限制，伽利略系统和GPS系统必须共用一个带宽，而最理想的中心频点以及C ／A码信号都已经被GPS系统所占据，因此伽利略系统的信号在设计时只能避开C／A码信号所处的频段。
本文提到的BOC(Bina ry Offset Carrier，二进制偏移载波)信号调制技术就是在伽利略系统设计过程中由John．W．Betz提出的一种新型的载波调制方式。
文中介绍了BOC信号调制的基本原理和产生过程，重点利用Matlab对信号的频谱特性进行了分析，指明了这种信号调制方式的优点；并在此基础上对其常用的一些扩展技术进行了简要介绍。
1 BOC调制的基本原理和特性GPS系统的信号调制多采用BPSK(二进制相移键控)调制。
为了避开它的中心频点，BOC信号在设计时需要进行一定的频谱搬移。
因此，BO C信号调制技术的基本原理是在原有的广泛应用于GPS系统的BPSK基础上，增加一个二进制副载波(目前主要是由正弦或余弦型符号函数(sgn函数)构成的副载波，即形似sgn[sin(t)]或sgn[cos(t)]，以正弦或余弦信号为参数的符号函数)，使其频谱产生适当偏移。
这种调制方式的最大特点是信号功率谱的主瓣发生了分裂，变成对称的两部分，并且根据所选择的参数不同，两个分裂主瓣的距离也可以变化。
BOC信号调制的原理图如图1所示。
可见，BOC信号调制实际上就是以一个方波作为副载波，对卫星产生的码元信号进行一次辅助调制，之后再将其调制到主载波上，即信号S(t)和一个频率为fs的副载波相乘，使信号的频谱分裂成两部分，位于主载波的左右两部分。
BOC调制技术研究
战兴文
【期刊名称】《信息技术》
【年(卷),期】2006(30)6
【摘要】伽利略卫星导航系统是欧洲自主的、独立的全球多模式卫星定位导航系统,提供高精度、高可靠性的定位服务,同时它实现完全非军方控制、管理.伽利略系统采用BOC调制方式.现介绍BOC调制的性质及和BPSK调制方式相比较的优点.【总页数】3页(P119-120,153)
【作者】战兴文
【作者单位】黑龙江省无线电监测站,哈尔滨,150001
【正文语种】中文
【中图分类】TN927.2
【相关文献】
1.针对 BOC 调制的 GPS 信号欺骗式干扰技术研究 [J], 魏永峰
2.基于二进制偏移载波(BOC)调制方式的卫星导航技术研究 [J], 张怡;张西凯;陈利民
3.对BOC调制的GPS信号干扰技术研究 [J], 魏旭光
4.BOC调制导航信号关键技术研究 [J], 楚恒林;李春霞
5.一种BOC调制信号捕获技术 [J], 师彬
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
TDDM-BOC调制信号检测技术研究的开题报告
题目：TDDM-BOC调制信号检测技术研究
研究背景：
TDDM-BOC调制技术是一种新兴的调制方式，其具有较高的抗多径衰落和抗干扰性能，能够有效提高定位精度和抗干扰能力。
目前，TDDM-BOC调制技术已广泛应用于卫星导航系统、航空导航、海洋测量等领域。
然而，如何准确检测TDDM-BOC调制信号仍然是一个亟待解决的问题。
研究内容：
本研究将针对TDDM-BOC调制信号检测技术展开深入研究，主要包括以下内容：
1. TDDM-BOC调制信号的基本概念和性质分析；
2. TDDM-BOC调制信号的检测方法研究，包括信号的预处理和相关性检测；
3. TDDM-BOC调制信号的仿真和实验验证，对比分析不同检测方法的性能表现。
研究意义：
本研究将对TDDM-BOC调制信号的检测技术进行系统研究，有助于提高信号检测的准确性和抗干扰能力，进一步发挥TDDM-BOC调制技术在导航定位、测量等领域的应用优势。
研究方法：
本研究将采用理论分析、仿真实验等多种研究方法，进行TDDM-BOC调制信号的检测技术研究。
研究进度安排：
第一年：完成TDDM-BOC调制信号基本概念和性质分析，并开展信号预处理的研究；
第二年：完成TDDM-BOC调制信号的相关性检测方法研究，并进行仿真验证；
第三年：进行实验验证，对比分析不同检测方法的性能表现，并撰写论文。
预期成果：
本研究预期可以提出一种准确、高效的TDDM-BOC调制信号检测方法，为TDDM-BOC调制技术在导航定位、测量等领域的应用提供支持和保障。
同时，本研究还将发表相关学术论文1-2篇，并提交专利申请。
BOC调制信号频谱特性及仿真分析0 引言导航系统自古以来在人类历史上都发挥着重要作用，随着科技的发展，越来越多的军用和民用设备开始采用卫星导航系统作为导航的基本手段。
现有的卫星导航系统主要有美国的GPS系统，俄罗斯的GLONASS系统，中国的北斗卫星导航系统以及欧盟的伽利略系统。
卫星导航系统在进行通信时需要占用一定的频谱带宽，由于频谱资源的有限性，如何使这些卫星导航系统能够在有限的频带范围内高效工作又不相互影响，是一个亟需解决的问题。
频谱资源的分配工作由国际电信联盟(ITU)来完成，由于它对导航频段分配的限制，伽利略系统和GPS系统必须共用一个带宽，而最理想的中心频点以及C ／A码信号都已经被GPS系统所占据，因此伽利略系统的信号在设计时只能避开C／A码信号所处的频段。
本文提到的BOC(Bina ry Offset Carrier，二进制偏移载波)信号调制技术就是在伽利略系统设计过程中由John．W．Betz提出的一种新型的载波调制方式。
文中介绍了BOC信号调制的基本原理和产生过程，重点利用Matlab对信号的频谱特性进行了分析，指明了这种信号调制方式的优点；并在此基础上对其常用的一些扩展技术进行了简要介绍。
1 BOC调制的基本原理和特性GPS系统的信号调制多采用BPSK(二进制相移键控)调制。
为了避开它的中心频点，BOC信号在设计时需要进行一定的频谱搬移。
因此，BO C信号调制技术的基本原理是在原有的广泛应用于GPS系统的BPSK基础上，增加一个二进制副载波(目前主要是由正弦或余弦型符号函数(sgn函数)构成的副载波，即形似sgn[sin(t)]或sgn[cos(t)]，以正弦或余弦信号为参数的符号函数)，使其频谱产生适当偏移。
这种调制方式的最大特点是信号功率谱的主瓣发生了分裂，变成对称的两部分，并且根据所选择的参数不同，两个分裂主瓣的距离也可以变化。
BOC信号调制的原理图如图1所示。
可见，BOC信号调制实际上就是以一个方波作为副载波，对卫星产生的码元信号进行一次辅助调制，之后再将其调制到主载波上，即信号S(t)和一个频率为fs的副载波相乘，使信号的频谱分裂成两部分，位于主载波的左右两部分。
从另一种角度来看，BOC信号调制技术实际是为信号的功率谱赋形的一种反推过程，是根据实际需要而生成的一种调制技术。
BOC信号的复数表达式如下：式中：ak是经过数据调制后的扩频码，有单位幅值，相位则在符号表中随机选取。
对于二进制调制来说，符号表中的符号只有两个：+1和-1，即是二相的。
一般情况下，符号可以是正交相移键控、更高阶相移键控或交错正交相移键控等；CTs(t)是副载波，是周期为2Ts的周期函数；μnTs(t)是扩频符号，是持续时间为nTs的矩形脉冲，n是一个正整数，表示在一个扩频符号持续期内副载波的半周期数；θ和t0分别是相对于某个基准的相位和时间偏移。
由上式可见，当没有副载波CTs(t-t0)时，偏移载波调制信号就是普通的PSK 调制信号，或者说，偏移载波调制信号是一个调制了副载波的普通PSK调制信号。
在BOC调制信号中，扩频码与扩频符号之积μnTs(t-knTs-t0)是持续时间为nTs，幅值为+1或-1的矩形脉冲，副载波CTs(t)为方波。
图2是一个简单的BOC信号调制波形的示例。
BOC信号调制主要由两个参数来描述：副载波频率和传播的码率，表示为BOC(m，n)，其中参数m表示副载波频率为fs=m×fbase，n表示码率为fc=n×fbase，其中fbase=1．023 MHz是卫星导航信号的基频。
例如，BOC(5，2)表示fs=5×1．023 MHz=5．115 MHz和fc=2X1．023 MHz= 2．046 MHz。
图3所示是BOC调制信号产生的方框图，所有的数据码、扩频码、副载波和射频信号均由一个共用的基准时钟产生，因此跨零点是对齐的。
此外，所有的基带信号都是二进制的，因此可以用二进制逻辑电路来实现BOC调制信号，而不需要使用线性电路，这也是BOC调制信号的优点之一。
2 BOC调制信号的频谱特性为了导出BOC调制信号的频谱，可以将式(1)改写成如下的等效形式，即有特殊形状扩频符号的BPSK调制信号：可见，qnTs中包含方波的n个半周期Ts，也就是n个+1和-1之间的变换。
当n为偶数时，qnTs(t)是一个均值为零的平衡符号。
当BOC扩频序列的二进制值为等似然、独立且均匀分布时，借助于对BPSK 调制信号频谱公式的推广，可以从式(2)求出BOC调制的归一化基带功率谱密度：可见，当n分别为偶数与奇数时，功率谱密度之间只是一个正弦或者余弦函数的差别。
BOC调制信号的功率谱密度函数形状由一些主瓣和副瓣构成，并具有如下特征：(1)主瓣数与在主瓣之间的副瓣数之和等于n，即2fs／fc；(2)主瓣宽度(功率谱密度零点之间的频率间距)是扩频码速率的两倍，这和普通PSK调制相同，而旁瓣宽度等于码速率，即比主瓣窄一半；(3)主瓣的最大值发生在比副载波频率fs略小的地方，这是因为上下边带之间有相干交互作用的缘故；这样，当fs，fc及n取不同的值时，将会有不同的频谱。
由于BOC调制的扩频码是矩形脉冲，副载波也是方波，因此，它的频谱是无限带宽的。
为了验证以上结论，对一些典型的BOC调制信号的功率谱密度进行仿真，结果如图4所示。
BOC信号调制技术具有以下优点：可以实现频段共用，同时实现频谱分离；具有更好的相关函数性能，其相关函数相对于相同码速率的BPSK调制方式而言更为陡峭，从而具有更高的码跟踪精度和更好的多径分辨能力。
3 其他BOC调制技术简介BOC调制主要包括基本的正弦调制SinBOC，余弦调制CosBOC；复用调制MBOC，包括复合调制CBOC和时分调制TMBOC；交替载波调制AltBOC等。
3．1 MBOC调制MBOC(Multiplexed Binary Offset Carrier，复合二进制偏移载波)调制其实是BOC副载波调制信号的一种复用方式。
这是由Guenter W．Hein领导的GPS信号设计团队和John W．Betz领导的Galileo信号设计团队共同提出的一种调制方式。
目前经过优选，主要讨论和设计应用的是BOC(1，1)和BOC(6，1)的组合。
根据数据通道和导频通道的功率分配要求，以及采取具体的调制方式不同，这种组合可以有很多种，具体可参考相关文献。
作为一种信号复用的统称，MBOC的实现方法目前主要有两种，即CBOC(Composite BOC)和TMBOC(Time-Multiplexed BOC)。
前者用于欧盟Galileo 系统的L1 OS信号，后者用于美国GPS系统的L1C信号。
简单说来，CBOC是根据BOC(1，1)和BOC(6，1)不同的功率(幅值)权重构成的四电平符号来实现的调制，是幅值的复合式实现；而TMBOC则是一种类似时分复用的方式，即规定一组码片的长度，在这组码片里固定的几个位置里是BOC(6，1)，其他位置都是BOC(1，1)。
3．1．1 伽利略系统的CBOC信号如果BOC(6，1)被用于数据信道和导频信道，则基带OS(开发服务)部分可以表示为：Sos(t)=CD(t)d(t)[Px(t)+Qy(t)]+CP(t)[Px(t)+Q(t)]式中：CD和CP分别是数据信道和导频信道的扩频码序列；d是导航信息；x 和y分别是BOC(1，1)和BOC(6，1)的副载波波形；分别表示BOC(1，1)和BOC(6，1)的波形的权重。
3．1．2 GPS L1C信号的TMBOC调制信号TMBOC调制信号模型可以表示为如下形式：式中：S1是用BOC(1，1)副载波时的时间段；S2是用BOC(6，1)副载波时的时间段。
S2的长度是扩频码长度的P％。
GPS L1C信号的导频信道占总能量的75％，数据信道占25％。
而且仅有导频信道包含BOC(6，1)成分，也就是说，数据信号是纯粹的BOC(1，1)信号，导频信号是TMBOC(6，1，4／33)。
大部分接收机都是利用导频信道进行跟踪的，因为它们具有更强的相位跟踪性能和较长的连续积分时间。
以上这两种方式都能满足功率谱分配的要求，但在功率谱函数的形状上有所不同。
这样，在热噪声和多径效应存在的情况下，可以用这两种方法通过在远离中心频率处增加一些功率来改善跟踪性能。
3．2 AltBOC调制AltBOC(Alternative BOC，交替二进制偏移载波)是一种和BOC调制信号类似的新型信号调制方式，它主要用于伽利略系统中的E5频带的开放服务(OS)信号的传输。
AltBOC调制技术具有一般BOC信号的所有优点，如频谱分离，抗干扰能力强，测距精度高等，同时又不像BOC调制信号那样，两个主瓣传输相同的信息。
具体说来，在AltBOC调制中，可以做到使一个主瓣的边带传输一路信号，这样对频谱的利用率更高，而这种方法带来的缺点是带宽过宽，在实现和接收时受滤波器带宽限制较大。
此外，理论的AltBOC信号为非恒包络信号，为了在传输过程中通过饱和大功率放大器时不产生非线性失真，对AltBOC信号进行调整，使之成为恒包络的8PSK—AltBOC信号。
AltBOC调制方式的优点如下：(1)频谱利用率高：与BOC信号相比，等效于BOC的上边带和下边带传输不同的信号；(2)接收比较灵活：在信号接收端，既可以将整个频段信号作为整体接收，然后采用AltBOC接收技术进行处理，也可以上下频段信号单独接收处理。
若单独接收，将等效为传统的QPSK调制；(3)同时接收整个频段信号，其损耗低于分别接收上下频段信号；(4)可改善抗码噪声、码多径、载波多径的性能，同时可降低电离层的影响，具有很好的码跟踪性能。
4 结语本文从基本原理、信号形式、自相关函数、功率谱以及调制特性等方面对BOC信号调制技术及其扩展技术做了介绍，并用Matlab软件对频谱特性进行了较为详细的仿真分析，从这些分析可以看出，BOC信号调制技术具有其他卫星导航信号调制方法所不具备的特殊性质，因此是目前最合适的用于实现频谱共用与频谱分离的卫星导航信号调制方法，这对进一步研究导航信号现代化具有重要意义。
