欺騙式干擾信號數(shù)據(jù)仿真方案

航衛(wèi)星廣播星歷，計算出當前時間；目標運動信息探型計算出被欺騙目標上的GNSS接收機天線口面處的偽距、載波相位、信號功探測信號目標運動信息探測系統(tǒng)星歷/時間注入接收機GNSS欺騙信號欺騙GNSS信號參數(shù)數(shù)學仿真圖2欺騙GNSS信號參數(shù)仿真模型信息流2.1時空系統(tǒng)仿真模型(1)UTC與導航系統(tǒng)時間轉換模型考慮模擬器的本地時間(年月日時分秒)和模擬器所在的時區(qū)，將本地時間應轉化為格林尼治零時區(qū)的時間，再將格林尼治零時區(qū)的時間轉化為導航系統(tǒng)時。以GPS系統(tǒng)時GPST為例，UTC轉導GPST的模型如下：tsec=(d?%7)×86400+(h,-Tinezone)×3600+mm×tsec=tse+604800,Z_Count=I%為模運算(2)坐標系統(tǒng)數(shù)學仿真中，將涉及的坐標系統(tǒng)主要包括：BDS參考坐標系統(tǒng)CGS2000、GPS參考坐標系統(tǒng)WGS84。坐標系之間采用7參數(shù)轉換模型：標原點偏差。2.2導航衛(wèi)星軌道仿真模型衛(wèi)星軌道仿真需要計算導航衛(wèi)星在地固坐標系下的位置和速度。衛(wèi)星軌道仿真模型采用基于廣播星歷軌道根數(shù)的運動學仿真。A.衛(wèi)星位置仿真模型算法衛(wèi)星軌道位置仿真模型算法如下：(1)計算衛(wèi)星運行的平(2)計算t時刻衛(wèi)星的平近點角M?為星歷設置中給出的參考時刻t。的平近點角；M的單位為弧度。n的單位為(3)計算偏近點角E(t)=M(t)+e×sinE(t)觀測歷元t的平近點角M已經(jīng)得出，e由星歷中給出，其中E的單位為弧度。(4)計算真近點角真近點角的單位為弧度。(5)計算升交距角(未經(jīng)改正的)w為軌道近地點角距，由星歷設定。(6)計算衛(wèi)星向徑(7)計算攝動改正項δu(t)=Cc·cos(2u'(t))+Cδr(t)=C·cos(2u'(t))+C,·(8)進行攝動改正(9)計算衛(wèi)星在軌道平面坐標系中的位置(10)計算升交點經(jīng)度Ω(t)=Ω?+(Ω-w)·(t-to(11)計算衛(wèi)星在地固坐標系下的坐標(12)添加隨機誤差置為B.衛(wèi)星速度仿真模型算法(1)計算衛(wèi)星軌道各參數(shù)的變化率(2)計算衛(wèi)星在軌道坐標系中的速度(3)計算衛(wèi)星在ECEF坐標中的速度2.3衛(wèi)星時鐘仿真模型衛(wèi)星時鐘相對于系統(tǒng)時間的偏差為2.4導航電文生成模型根據(jù)衛(wèi)星狀態(tài)、衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)、衛(wèi)星時鐘數(shù)據(jù)、空間環(huán)境仿真數(shù)據(jù)、廣域差分信息以及完好性信息等仿真生成下行導航電文。具體包括衛(wèi)星星歷參數(shù)、衛(wèi)星鐘差修正參數(shù)、衛(wèi)星工作狀態(tài)、數(shù)據(jù)參考歷元、群延遲參數(shù)、衛(wèi)星歷書、電離層延遲改正參數(shù)、時間系統(tǒng)改正參數(shù)、廣域差分信息(對GEO衛(wèi)星)和系統(tǒng)完好性信息等。其中，衛(wèi)星鐘差修正參數(shù)包括鐘差、鐘速和鐘漂。通過設置廣播星歷初值，根據(jù)一段時間的觀測值、相應的狀態(tài)方程以及觀測方程，對觀測星歷進行最小二乘擬合得到衛(wèi)星廣播星歷。星歷的格式按照ICD文件編排。2.5電離層延遲仿真模型電離層是地球高層大氣的一部分，一般認為電離層在離地高度60～2000km之間，電離層對衛(wèi)星定位信號的影響包括：時間延遲，載波相位超前，多普勒效應，脈沖波形畸變，信號幅度和相位閃爍。研究表明，當衛(wèi)星觀測截至高度角大于15度時，電離層折射引起的信號路徑彎曲對衛(wèi)星導航定位的影響將大大地被削弱，甚至可以被完全忽略。這樣，電離層折射對導航信號的影響主要體現(xiàn)在由信號傳播速度的變化而導致的信號傳播時間的延遲上。系統(tǒng)采用常用的KLUBUCHA模型。Klobuchar電離層模型是基于Bent電離層經(jīng)驗模型簡化而來，該模型是一個簡單的且不失一般性的典型實用模型，它直觀簡潔地反映了電離層的周日變化特性，采用三角余弦函數(shù)的形式，參數(shù)的設置考慮了電離層周日變化的振幅和周期的變化，基本上反映了電離層的變化特性。其數(shù)學表達式為：I?是垂直方向延遲(以s為單位);t為以s為單位的接收機至衛(wèi)星連線與I(t)=FI?(t)2.6對流層延遲仿真模型表面時，在地表以上50km這一層大氣中，分子和原子均處于中性狀態(tài)，稱之為層，由于折射的80%發(fā)生在對流層，所以通常叫做對流層折射。對流層折射包括對于對流層折射的影響，在天頂方向的延遲約為1.9~2.5m,隨高度角的余弦增大，在高度角為5°時，對流層延遲將增加至約20~80m。目前已經(jīng)發(fā)展了多種折射率延時模型，其中改進的Hopfield模型和saastamoinen模型給出的干項結果，與美國標準大氣層所計算的結果的偏差在幾個毫米以內(nèi)。在天頂角，各種模型的水蒸汽氣分量結果誤差都在20mm以內(nèi)。這兩種模型都能滿足系統(tǒng)要求。在對流層仿真中，將采用Hopfield模型、(1)Hopfield模型算法投影函數(shù)(2)薩斯塔莫寧改正模型E'=E+△E2.7相對論效應仿真模型根據(jù)狹義相對論的觀點，在地球表面上具有頻率為f的振蕩器安裝在以速率v,飛行的BD-2衛(wèi)星上，對于地面的用戶來說將會產(chǎn)生頻率偏移，即有df?=f-f另一方面，根據(jù)廣義相對論原理，處于不同重力等位面上的振蕩器，由于重力位不同而發(fā)生頻率偏移，即有：為重力位。則衛(wèi)星上的振蕩器頻率變化量為上式僅體現(xiàn)了衛(wèi)星時鐘頻率偏移量的平均修正(基本項修正)。地球自轉、地球的非對稱性、衛(wèi)星軌道高度變化、以及地球重力場的變化等因素還會使接收信號頻率在平均修正量的基礎上產(chǎn)生攝動項，在仿真中還需要再加上殘差項修正：a衛(wèi)星軌道長半軸；由于地球自轉，導航衛(wèi)星信號到達信號接收機時的衛(wèi)星在軌位置不同于衛(wèi)星1)計算地球自轉時間△t=偽距/c2)計算地球自轉角度3)計算旋轉矩陣4)修正衛(wèi)星位置坐標5)修正衛(wèi)星速度數(shù)仿軟件生成的接收機天線口面觀測數(shù)據(jù)包括偽距、偽距率和載波相位。(1)偽距仿真模型方案p=√(x,-x.)2+(y,-y)2+(z,-2u)2+dm+d+dm+d+c(dt-dt,)(2)偽距率仿真模型方案的衛(wèi)星速度；為電離層延遲變