22125

ارائه‌‌ي روشي براي اكتساب سيگنال‌‌هاي ضعيف در سامانه موقعيت‌‌ياب جهاني (GPS) در شرايط جمينگ

كارشناسي ارشد

الكترونيك مدارهاي مجتمع

1399

1399/1/31

دكتر سيدمحمدرضا موسوي ميركلائي

برق

يكي از چالش‌‌هاي مهم فرآيند موقعيت‌‌يابي در سامانه‌‌ي ناوبري ماهواره‌‌اي جهاني (GPS)، اكتساب سيگنال‌‌ توسط گيرنده‌‌هايGPS است. از عواملي كه باعث تضعيف سيگنال شده و در روند اكتساب ‌ايجاد اختلال مي‌‌كند، سيگنال‌‌هاي تداخلي هستند كه ممكن است عمدي و‌‌ يا غيرعمدي باشند. به اختلال عمدي جمينگ گفته مي‌‌شود كه مهمترين و پركاربردترين آن‌ها نوع تداخل موج پيوسته (CWI) مي‌‌باشد. حضور جمينگ در محيط باعث عدم اكتساب و‌‌ يا تشخيص قله‌‌ي اشتباه در مرحله‌‌ي اكتساب شده و باعث مي‌‌شود اطلاعات نادرستي از فركانس داپلر و فاز كد سيگنال دريافتي وارد مرحله‌‌ي رديابي شود. در نتيجه قفل حلقه‌‌هاي رديابي از بين رفته و موقعيت‌‌يابي ناموفق خواهد بود. هدف اين پايان‌‌نامه ارائه‌‌ي روشي براي اكتساب سيگنال‌‌هاي GPS در حضور انواع جمينگ CWI، بدون حذف آن‌‌ها است. به‌ اين صورت كه با استفاده از نوعي پردازش سيگنال بدون حذف جمينگ، عمليات اكتساب سيگنال را تا حد قابل توجهي بهبود مي‌‌دهيم. سيستم ضدجمينگ طراحي شده جزو روش‌‌هاي پس از همبستگي به شمار مي‌‌آيد و شامل دو مرحله فيلترينگ است. فيلتر پيشنهادي بر روي داده‌‌هاي خروجي همبسته‌ساز در مرحله‌‌ي اكتساب اعمال مي‌‌شود. ‌ايده‌‌ي اوليه‌‌ي آن مربوط به فيلترهاي پردازش تصوير است. فضاي جستجوي مربوط به هر ماهواره، ماتريسي متشكل از نتايج همبستگي براي حالات مختلف فركانس داپلر و فاز كد مي‌‌باشد. با در نظر گرفتن ماتريس فضاي جستجو به صورت يك تصوير و اعمال فيلترهاي مورد نظر، مي‌‌تواند تا حد زيادي قله‌‌هاي مربوط به سيگنال‌‌هاي تداخلي را در فضاي جستجو حذف كند. اين روش به نوعي باعث تشخيص صحيح قله‌‌ي مربوط به سيگنال GPS در فضاي جستجو مي‌‌شود. روش فيلترينگ مورد نظر بر خلاف بسياري از ساير روش‌‌هاي ضدجمينگ نيازي به اطلاعات اوليه در مورد فركانس و توان سيگنال جمينگ ندارد و در شرايط جمينگ با توان بالا و نسبت جمينگ به سيگنال (JSR) برابر 60 dB نيز همچنان بيش از 4 ماهواره را بازيابي مي‌‌كند (بيش از 88% ماهواره‌‌هاي قابل رؤيت را بازيابي مي‌‌نمايد.). روش پيشنهادي علاوه بر اين كه در اكتساب سيگنال‌‌هاي ضعيف بسيار مؤثر است، در حضور جمينگ نيز نسبت به ساير روش‌‌هاي ضدجمينگ تعداد ماهواره‌‌هاي بيشتري را بازيابي كرده و قابليت اطمينان آن بالاتر است زيرا با افزايش آستانه‌‌ي تشخيص تا دو برابر مقدار معمول در گيرنده‌‌ها، همچنان سيگنال‌‌هاي GPS قابل اكتساب مي‌‌باشند.

1399/04/08

A Method for Weak Signals Acquisition at GPS Receiver in the Presence of Interference

4/20/2021 12:00:00 AM

Interference has destructive impacts on all signals, but due to the weakness of the Global Positioning System (GPS) signals, even low power interference has a significant destructive effect. Mitigation of that effect is a challenging issue for GPS receivers. We investigate the performance of the acquisition in the presence of the most effective and common interferences in use, such as single tone Continuous Wave Interference (CWI), multi-tone CWI, and chirp jamming. Our purpose is not to mitigate or completely remove the interference signal, but by using a signal processing method after the correlation, a receiver can acquire weak signals in the presence of interference with a jammer-to-signal ratio up to 60 dB. The main idea is derived from image processing filters so that by applying proper filters to the values of the Cross-Ambiguity Function (CAF) in the search space, the interference signal contribution decreases without any need for prior knowledge of its specific characteristics. Accordingly, even weak GPS signals can be easily acquired, and the number of acquired satellites increases significantly compared to the usual anti-jamming methods. Moreover, signals can be acquired even at twice the normal decision threshold value.