欺騙式干擾信號(hào)數(shù)據(jù)仿真方案

航衛(wèi)星廣播星歷，計(jì)算出當(dāng)前時(shí)間；目標(biāo)運(yùn)動(dòng)信息探型計(jì)算出被欺騙目標(biāo)上的GNSS接收機(jī)天線口面處的偽距、載波相位、信號(hào)功探測(cè)信號(hào)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)信息探測(cè)系統(tǒng)星歷/時(shí)間注入接收機(jī)GNSS欺騙信號(hào)欺騙GNSS信號(hào)參數(shù)數(shù)學(xué)仿真圖2欺騙GNSS信號(hào)參數(shù)仿真模型信息流2.1時(shí)空系統(tǒng)仿真模型(1)UTC與導(dǎo)航系統(tǒng)時(shí)間轉(zhuǎn)換模型考慮模擬器的本地時(shí)間(年月日時(shí)分秒)和模擬器所在的時(shí)區(qū)，將本地時(shí)間應(yīng)轉(zhuǎn)化為格林尼治零時(shí)區(qū)的時(shí)間，再將格林尼治零時(shí)區(qū)的時(shí)間轉(zhuǎn)化為導(dǎo)航系統(tǒng)時(shí)。以GPS系統(tǒng)時(shí)GPST為例，UTC轉(zhuǎn)導(dǎo)GPST的模型如下：tsec=(d?%7)×86400+(h,-Tinezone)×3600+mm×tsec=tse+604800,Z_Count=I%為模運(yùn)算(2)坐標(biāo)系統(tǒng)數(shù)學(xué)仿真中，將涉及的坐標(biāo)系統(tǒng)主要包括：BDS參考坐標(biāo)系統(tǒng)CGS2000、GPS參考坐標(biāo)系統(tǒng)WGS84。坐標(biāo)系之間采用7參數(shù)轉(zhuǎn)換模型：標(biāo)原點(diǎn)偏差。2.2導(dǎo)航衛(wèi)星軌道仿真模型衛(wèi)星軌道仿真需要計(jì)算導(dǎo)航衛(wèi)星在地固坐標(biāo)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(yùn)動(dòng)學(xué)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(jì)算衛(wèi)星運(yùn)行的平(2)計(jì)算t時(shí)刻衛(wèi)星的平近點(diǎn)角M?為星歷設(shè)置中給出的參考時(shí)刻t。的平近點(diǎn)角；M的單位為弧度。n的單位為(3)計(jì)算偏近點(diǎn)角E(t)=M(t)+e×sinE(t)觀測(cè)歷元t的平近點(diǎn)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(jì)算真近點(diǎn)角真近點(diǎn)角的單位為弧度。(5)計(jì)算升交距角(未經(jīng)改正的)w為軌道近地點(diǎn)角距，由星歷設(shè)定。(6)計(jì)算衛(wèi)星向徑(7)計(jì)算攝動(dòng)改正項(xiàng)δu(t)=Cc·cos(2u'(t))+Cδr(t)=C·cos(2u'(t))+C,·(8)進(jìn)行攝動(dòng)改正(9)計(jì)算衛(wèi)星在軌道平面坐標(biāo)系中的位置(10)計(jì)算升交點(diǎn)經(jīng)度Ω(t)=Ω?+(Ω-w)·(t-to(11)計(jì)算衛(wèi)星在地固坐標(biāo)系下的坐標(biāo)(12)添加隨機(jī)誤差置為B.衛(wèi)星速度仿真模型算法(1)計(jì)算衛(wèi)星軌道各參數(shù)的變化率(2)計(jì)算衛(wèi)星在軌道坐標(biāo)系中的速度(3)計(jì)算衛(wèi)星在ECEF坐標(biāo)中的速度2.3衛(wèi)星時(shí)鐘仿真模型衛(wèi)星時(shí)鐘相對(duì)于系統(tǒng)時(shí)間的偏差為2.4導(dǎo)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(shí)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(dǎo)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?xì)v元、群延遲參數(shù)、衛(wèi)星歷書、電離層延遲改正參數(shù)、時(shí)間系統(tǒng)改正參數(shù)、廣域差分信息(對(duì)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(shè)置廣播星歷初值，根據(jù)一段時(shí)間的觀測(cè)值、相應(yīng)的狀態(tài)方程以及觀測(cè)方程，對(duì)觀測(cè)星歷進(jìn)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(rèn)為電離層在離地高度60～2000km之間，電離層對(duì)衛(wèi)星定位信號(hào)的影響包括：時(shí)間延遲，載波相位超前，多普勒效應(yīng)，脈沖波形畸變，信號(hào)幅度和相位閃爍。研究表明，當(dāng)衛(wèi)星觀測(cè)截至高度角大于15度時(shí)，電離層折射引起的信號(hào)路徑彎曲對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)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(duì)導(dǎo)航信號(hào)的影響主要體現(xiàn)在由信號(hào)傳播速度的變化而導(dǎo)致的信號(hào)傳播時(shí)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(yàn)?zāi)Ｐ秃?jiǎn)化而來(lái)，該模型是一個(gè)簡(jiǎn)單的且不失一般性的典型實(shí)用模型，它直觀簡(jiǎn)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(shè)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(xué)表達(dá)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(jī)至衛(wèi)星連線與I(t)=FI?(t)2.6對(duì)流層延遲仿真模型表面時(shí)，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(duì)流層，所以通常叫做對(duì)流層折射。對(duì)流層折射包括對(duì)于對(duì)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(shí)，對(duì)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(shí)模型，其中改進(jìn)的Hopfield模型和saastamoinen模型給出的干項(xiàng)結(jié)果，與美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)大氣層所計(jì)算的結(jié)果的偏差在幾個(gè)毫米以內(nèi)。在天頂角，各種模型的水蒸汽氣分量結(jié)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(duì)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(duì)論效應(yīng)仿真模型根據(jù)狹義相對(duì)論的觀點(diǎn)，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(duì)于地面的用戶來(lái)說(shuō)將會(huì)產(chǎn)生頻率偏移，即有df?=f-f另一方面，根據(jù)廣義相對(duì)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(shí)鐘頻率偏移量的平均修正(基本項(xiàng)修正)。地球自轉(zhuǎn)、地球的非對(duì)稱性、衛(wèi)星軌道高度變化、以及地球重力場(chǎng)的變化等因素還會(huì)使接收信號(hào)頻率在平均修正量的基礎(chǔ)上產(chǎn)生攝動(dòng)項(xiàng)，在仿真中還需要再加上殘差項(xiàng)修正：a衛(wèi)星軌道長(zhǎng)半軸；由于地球自轉(zhuǎn)，導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)到達(dá)信號(hào)接收機(jī)時(shí)的衛(wèi)星在軌位置不同于衛(wèi)星1)計(jì)算地球自轉(zhuǎn)時(shí)間△t=偽距/c2)計(jì)算地球自轉(zhuǎn)角度3)計(jì)算旋轉(zhuǎn)矩陣4)修正衛(wèi)星位置坐標(biāo)5)修正衛(wèi)星速度數(shù)仿軟件生成的接收機(jī)天線口面觀測(cè)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