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Navigation jamming signal recognition based on long short-term memory neural networks

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Journal of Systems Engineering and Electronics 2022年第4期33卷 835-844页

作者： FU Dong LI Xiangjun mou weihua MA Ming OU Gang College of Electronic Science and Technology National University of Defense TechnologyChangsha 410005China

This paper introduces the time-frequency analyzed long short-term memory(TF-LSTM) neural network method for jamming signal recognition over the Global Navigation Satellite System(GNSS) receiver. The method introduces the long shortterm memory(LSTM) neural network into the recognition algorithm and combines the time-frequency(TF) analysis for signal preprocessing. Five kinds of navigation jamming signals including white Gaussian noise(WGN), pulse jamming, sweep jamming, audio jamming, and spread spectrum jamming are used as input for training and recognition. Since the signal parameters and quantity are unknown in the actual scenario, this work builds a data set containing multiple kinds and parameters jamming to train the TF-LSTM. The performance of this method is evaluated by simulations and experiments. The method has higher recognition accuracy and better robustness than the existing methods, such as LSTM and the convolutional neural network(CNN).

关键词： satellite navigation jamming recognition time-frequency(TF)analysis long short-term memory(LSTM)

Analyses of Ratio Test Technique for Satellite Navigation Receivers Anti-spoofing

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Analyses of Ratio Test Technique for Satellite Navigation Re...

Simulation Study of Short Message Burst Signals Based on Poisson Distribution

第五届中国卫星导航学术年会

作者： Long Huang weihua mou Guangfu Sun Feixue Wang Satellite Navigation R＆D Center National University of Defense Technology

ISBN: (纸本)9783642547362

An effective method to attack GNSS receivers tracking the authentic satellite is to make the code phase of spoofing signals relatively slipping respect to the corresponding authentic ones. In this paper, a detection technique based on ratio test of correlation peak is proposed to the auto-aligned synthesis spoofing mode. By analyzing the distortion process of correlation peak, the maximum of the ratio test result and its position are calculated, and setting the threshold of ratio test accordingly. Simulation results show that the proposed ratio test method could achieve a detection probability of 90% with a false alarm probability of 5%, and could also avoid false alarm induced by multipath and signal fluctuations.

关键词： GNSS satellite navigation receiver spoofing interference ratio test anti‐spoofing.

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Simulation Study of Short Message Burst Signals Based on Poi...

第十一届中国卫星导航年会

作者： Chengyao Tang weihua mou Jingyuan Li Zhicheng Lv Guangfu Sun Navigation and Spacetime Technology Engineering Research Center National University of Defense Technology

The simulation of the random characteristics about short message burst signals is an important method to test the receiving performance, while the key is to find the random model of burst signals. Thi

关键词： Poisson distribution M/M/n/n queuing model Call loss rate Processing efficiency Monte-Carlo simulation

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测量时刻偏差对单星定轨误差的影响分析

中国空间科学技术 2011年第4期31卷 70-76页

作者：刘文祥牟卫华王飞雪国防科学技术大学数学与工程学院卫星导航研发中心长沙410073

为评估测量时刻偏差对单星定轨等效测量误差的影响,根据单星定轨处理策略分析了其理论模型,指出测站接收机的测量时刻偏差由测站时钟钟差以及测量时刻不准确度等组成。试验数据分析表明,测站钟差经一阶多项式拟合后的残差可近似为零均... 详细信息

为评估测量时刻偏差对单星定轨等效测量误差的影响,根据单星定轨处理策略分析了其理论模型,指出测站接收机的测量时刻偏差由测站时钟钟差以及测量时刻不准确度等组成。试验数据分析表明,测站钟差经一阶多项式拟合后的残差可近似为零均值的测量噪声;数值仿真结果表明,卫星信号发射时刻1ms误差导致GEOI、GSO、MEO三种卫星的等效测距误差分别为0.06cm、40cm、80cm。

关键词：测量时刻偏差等效测距误差伪距轨道测定导航卫星

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基于刚体微运动的弹体自旋多普勒模拟技术

航空学报 2015年第7期36卷 2420-2430页

作者：张鑫陈华明牟卫华欧钢国防科学技术大学电子科学与工程学院长沙410071 海军装备研究院航空装备论证研究所上海200436

能够模拟生成高速自旋弹体上终端接收信号多普勒的卫星导航信号模拟系统,可为基于卫星导航系统的低成本弹道修正技术开发提供有效地测试与评估手段。分析指出利用经典分段多项式方法对弹体自旋产生的接收信号多普勒进行模拟时,会出现模... 详细信息

能够模拟生成高速自旋弹体上终端接收信号多普勒的卫星导航信号模拟系统,可为基于卫星导航系统的低成本弹道修正技术开发提供有效地测试与评估手段。分析指出利用经典分段多项式方法对弹体自旋产生的接收信号多普勒进行模拟时,会出现模拟参数更新周期急剧减小,运算负荷显著增加的不足。针对这一问题,通过引入刚体微运动和微多普勒的概念,提出了基于刚体微运动的弹体自旋多普勒模拟技术,将弹体飞行过程中高速自旋产生的微多普勒特性参数作为模拟参数,有效解决了多普勒模拟参数更新周期减小的问题。仿真结果表明,对自旋频率为100 Hz的飞行弹体自旋多普勒进行模拟生成时,所提方法可在模拟参数更新周期为100ms时满足误差要求,远优于经典分段多项式方法小于1ms的要求。

关键词：微运动弹载终端弹体自旋卫星导航多普勒模拟

基于锁相环的GNSS授时接收机钟差校准算法

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国防科技大学学报 2013年第2期35卷 115-119页

作者：向为徐博牟卫华王飞雪国防科技大学电子科学与工程学院湖南长沙410073

GNSS(全球卫星导航系统)授时接收机利用卫星导航信号获取钟差并校准本地时钟,从而与GNSS系统时间同步。提出了全新的基于锁相环的GNSS授时接收机钟差校准算法,将钟差校准过程等效为传统的锁相环模型,鉴相器的功能由PVT(位置、速度与时间... 详细信息

GNSS(全球卫星导航系统)授时接收机利用卫星导航信号获取钟差并校准本地时钟,从而与GNSS系统时间同步。提出了全新的基于锁相环的GNSS授时接收机钟差校准算法,将钟差校准过程等效为传统的锁相环模型,鉴相器的功能由PVT(位置、速度与时间)解算实现,压控振荡器的功能由本地时间调整接口实现,环路将本地秒相位与GNSS系统的秒相位锁定。分析了环路总误差的组成,以及环路参数与各误差项的关系,给出了误差最小的环路优化设计准则。在北斗二号卫星导航接收机平台上进行了对比实验,验证了算法的有效性。

关键词：授时 GPS 北斗时间同步钟差锁相环卫星导航

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采用向量内积的并行相关算法

国防科技大学学报 2017年第5期39卷 50-55页

作者：牟卫华倪少杰白洋孙广富欧钢国防科技大学电子科学学院湖南长沙410073 北斗卫星导航产品2301质量检测中心湖南长沙410073 空军工程大学装备管理与安全工程学院陕西西安710051

针对软件接收机相关器计算的实时性问题,通过分析扩频信号的接收过程,建立一种基于向量内积的并行相关信号接收模型。利用图形处理单元中大量的浮点运算单元进行矩阵与向量运算,并行计算各通道相关值,提高了信号相关运算的实时性。仿真... 详细信息

针对软件接收机相关器计算的实时性问题,通过分析扩频信号的接收过程,建立一种基于向量内积的并行相关信号接收模型。利用图形处理单元中大量的浮点运算单元进行矩阵与向量运算,并行计算各通道相关值,提高了信号相关运算的实时性。仿真验证结果表明,利用基于GPU的向量内积软件并行相关算法计算25 MHz采样率时长1 ms的信号相关值,25个通道共150个相关运算耗时967μs,与CPU上基于数学核心函数库的实现相比速度约提高了61.4倍,能够实现宽带扩频信号软件实时相关接收。

关键词：相关器向量内积软件接收机并行计算图形处理单元

带宽受限下频谱分离对提高RDSS入站容量的影响分析

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国防科技大学学报 2012年第2期34卷 55-58页

作者：李井源李垣陵牟卫华王飞雪国防科技大学电子科学与工程学院湖南长沙410073

用户入站容量是RDSS系统设计的一个重要指标,主要受限于入站信号之间的多址干扰。提高扩频码速率可以增加入站容量,但卫星转发器带宽限制了扩频码速率的最大值,从而限制了单个扩频频谱入站信号容量最大值。在卫星转发器带宽受限情况下,... 详细信息

用户入站容量是RDSS系统设计的一个重要指标,主要受限于入站信号之间的多址干扰。提高扩频码速率可以增加入站容量,但卫星转发器带宽限制了扩频码速率的最大值,从而限制了单个扩频频谱入站信号容量最大值。在卫星转发器带宽受限情况下,提出了采用分离扩频频谱的方法来提高入站容量,并分别对扩频频谱分离为两个和三个的情况进行了详细分析,得出了两种分离扩频频谱方案下扩频码速率的最优值。仿真结果表明,在现有转发器带宽内分离为两个扩频频谱可以提高入站容量29%,分离为三个扩频频谱可以提高入站容量37%。

关键词：卫星无线电定位频谱分离多址干扰入站容量

二阶阶跃畸变模型下的卫星自主完好性监测接收机测距精度分析

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国防科技大学学报 2014年第5期36卷 111-116页

作者：关刚强牟卫华李柏渝王飞雪国防科技大学电子科学与工程学院湖南长沙410073

测距精度是评估卫星自主完好性监测接收机在导航信号畸变环境下工作性能的一个重要指标。推导了卫星自主完好性监测接收机在国际民航组织二阶阶跃畸变模型下采用早晚相干跟踪处理时测距精度与畸变模型参数的解析表达式,理论分析和仿真... 详细信息

测距精度是评估卫星自主完好性监测接收机在导航信号畸变环境下工作性能的一个重要指标。推导了卫星自主完好性监测接收机在国际民航组织二阶阶跃畸变模型下采用早晚相干跟踪处理时测距精度与畸变模型参数的解析表达式,理论分析和仿真结果表明数字畸变将导致接收机伪码鉴相器输出曲线存在过零点偏差,数字畸变量基本不影响接收机测距方差;模拟畸变将扭曲相关峰函数和鉴相器输出曲线,但鉴相器输出基本上不存在过零点偏差,模拟畸变参数、前端滤波器带宽和早晚码间距共同影响接收机的测距方差。

关键词：卫星自主完好性监测测距精度信号畸变二阶阶跃