شماره ركورد
31499
پديد آورنده
نسرين ميرزائي ابيانه
عنوان
جبرانسازي حملهي مخرب جمينگ در گيرنده GPS به كمك فيلتر شكاف
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
الكترونيك ديجيتال
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1403/6/28
استاد راهنما
دكتر سيد محمدرضا موسوي ميركلائي
استاد مشاور
--
دانشكده
برق
چكيده
سامانه موقعيتيابي جهاني (GPS) يك سامانه ناوبري ماهوارهاي است كه براي تعيين دقيق موقعيت استفاده ميشود. سيگنالهاي دريافتي GPS به دليل توان پايين در سطح زمين، بهراحتي تحت تأثير نويزها و اختلالات قرار ميگيرند كه از جمله رايجترين آنها، جمينگ است. براي مقابله با اين مشكل، يك فيلتر شكاف طراحي شد كه بهطور مؤثر جمينگ پيوسته را حذف ميكند. در راستاي طراحي ضدجمينگ، دو فيلتر IIR با پهناي باند باريك براي حذف سيگنالهاي جمينگ در فركانسهاي 3.905 و 4.105 مگاهرتز طراحي شدند. در گام بعدي، اين فيلترها در بستر سختافزاري ARM و با استفاده از برد STM32F746G-DISCO پيادهسازي شدند كه اين برد با پردازنده Cortex-M7 قابليت پردازش سريع سيگنالها و حذف اختلالات جمينگ را فراهم ميكند. فيلترهاي شكاف IIR با ضرايب محاسبهشده در MATLAB در بستر STM32F7 پيادهسازي شده است و عملكرد فيلتر بر اساس معيارهاي مختلفي ارزيابي مي¬شوند.
با اعمال فيلتر روي جمينگ تكتون با فركانس نمونهبرداري 50 مگاهرتز نسبت به سيگنال دريافتي، MAE حدوداً 10.2% كاهش يافته و RMSE نيز حدوداً 11.1% كاهش داشته است، در حالي كه SNR با اعمال فيلتر به ميانگين حدوداً 5.3% افزايش يافته است. بر روي جمينگ چندتون، MAE پس از فيلتر بهطور ميانگين 64.3% كاهش يافته و RMSE نيز حدوداً 67% كاهش داشته است، همچنين SNR با اعمال فيلتر به ميانگين حدوداً 60.5% افزايش يافته است. براي ارزيابي بهبود سيگنال پيادهسازيشده نسبت به سيگنال شبيهسازي شده، آزمايشها با دو فركانس نمونهبرداري 50 و 150 مگاهرتز و تعداد نمونههاي مختلف (500، 1000، 2000 و 3000) انجام شد. بر روي جمينگ تكتون نشان ميدهد كه با افزايش تعداد نمونهها، معيارهاي SNR به ترتيب حدوداً 1.25% و 0.72% افزايش، RMSE حدوداً 8.33% و 4.61% كاهش، MAE حدوداً 10.37% و 7.29% كاهش، SHCD حدوداً 61.4% و 70.6% بهبود، و PNDI حدوداً 8.3% و 4.4% بهبود را نشان ميدهند. اين ارزيابي بر روي جمينگ چندتون نيز انجام شده است كه نشان ميدهد با افزايش تعداد نمونهها، معيارهاي SNR به ترتيب حدوداً 0.24% و 0.84% افزايش، RMSE حدوداً 11.39% و 10.82% كاهش، MAE حدوداً 11.94% و 10.78% كاهش، SHCD حدوداً 56.9% و 79.97% بهبود، و PNDI حدوداً 0.6% و 1.3% بهبود را نشان ميدهند.
تاريخ ورود اطلاعات
1403/08/21
عنوان به انگليسي
Mitigation of Jamming Attacks using Notch Filters in GPS Receivers
تاريخ بهره برداري
9/18/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
نسرين ميرزائي ابيانه
چكيده به لاتين
The Global Positioning System (GPS) is a satellite navigation system used for precise location determination. Due to the low power on the surface of Earth, received GPS signals are easily affected by noises and disturbances, the most common of which is jamming. To deal with this problem, a notch filter was designed which effectively removes continuous jamming. Along anti-jamming design, two IIR filters with narrow bandwidth were designed to remove jamming signals at 3.905 and 4.105 MHz frequencies. In the next step, these filters were implemented on the ARM hardware platform using the STM32F746G-DISCO board, which with the Cortex-M7 processor provides the ability to quickly process signals and eliminate jamming interferences. IIR notch filters are implemented with coefficients calculated in MATLAB on STM32F7 platform. The performance of the filter was evaluated based on various criteria.
By applying the filter to the single-tone jamming with a sampling frequency of 50 MHz to the received signal, the MAE is reduced by about 10.2% and the RMSE is reduced by about 11.1%, while the SNR is increased to an average of about 5.3% by applying the filter. On multi-tone jamming, the MAE after filtering is reduced by an average of 64.3% and the RMSE is also reduced by about 67%, also the SNR is increased by an average of about 60.5% with the application of the filter. To evaluate the improvement of the implemented signal compared to the simulated signal, experiments were performed with two sampling frequencies of 50 and 150 MHz and different number of samples (500, 1000, 2000 and 3000). evaluating on single- tone jamming shows that with the increase in the number of samples, the SNR measures increase by about 1.25% and 0.72%, RMSE decreases by about 8.33% and 4.61%, MAE decreases by about 10.37% and 7.29% respectively, and SHCD improves by about 61.4% and 70.6%, and PNDI show about 8.3% and 4.4% improvement. This evaluation has also been performed on multi-tone jamming, which shows that with the increase in the number of samples, SNR measures increase by about 0.24% and 0.84%, RMSE decreases by about 11.39% and 10.82%, MAE decreases by about 11.94% and 10.78%, SHCD by about 56.9% and 79.97% improvement, and PNDI shows about 0.6% and 1.3% improvement.
كليدواژه هاي فارسي
گيرنده GPS، جمينگ موج پيوسته، تكتون، چندتون، ضدجمينگ، NF، STM32.
كليدواژه هاي لاتين
GPS Receiver, Continuous Wave Jamming, Single-Tone, Multi-Tone, Anti-Jamming, NF, STM32.
Author
Nasrin Mirzaee Abyaneh
SuperVisor
Dr. Seyed Mohammad Reza Mosavi