31500

طراحي و پياده‌سازي يك روش جبران‌سازي اختلال جمينگ GPS مبتني‌‌بر فيلترهاي وفقي

كارشناسي ارشد

برق الكترونيك _ سيستم‌هاي ديجيتال

1401

1403-06-28

دكتر سيد محمدرضا موسوي ميركلايي

--

برق

سامانه‌هاي ماهواره‌اي ناوبري جهاني (GNSS)، به‌ويژه سامانه موقعيت‌يابي جهاني (GPS)، نقش مهمي ‌در حوزه‌هاي مختلف از جمله ناوبري، عمليات دفاعي و خدمات مكان‌يابي جغرافيايي دارند. با اين حال، سيگنال‌هاي GPS ذاتاً در برابر حملات جمينگ آسيب‌پذير هستند كه مي‌تواند به شدت دقت و قابليت اطمينان سامانه‌هاي مبتني‌بر GPS را مختل كند. هدف اين پايان‌نامه بررسي مشكل جمينگ سيگنال GPS با توسعه يك سامانه ضدجمينگ با استفاده از ريزپردازنده STM32F103C8T6، يك بستر مقرون به‌صرفه و مقياس¬پذير است كه براي برنامه‌هاي كاربردي تعبيه‌شده مناسب است. هدف اصلي اين مطالعه طراحي و پياده‌سازي يك سامانه ضدجمينگ است كه مي‌تواند سيگنال‌هاي جمينگ را در زمان واقعي شناسايي كرده و اثر آن را كاهش دهد و از يكپارچگي و قابليت اعتماد سيگنال‌هاي GPS اطمينان حاصل كند. اين روش شامل استفاده از يك فيلتر وفقي ديجيتال بر روي ريزپردازنده STM32 براي سركوب سيگنال‌هاي جمينگ موج پيوسته (CW) است كه يكي از رايج‌ترين انواع تداخل است كه گيرنده‌هاي GPS با آن مواجه مي‌شوند. اثربخشي سامانه از طريق محيط‌هاي شبيه‌سازي‌شده و آزمايش‌هاي عملي تأييد مي‌شود و معيارهاي عملكردي مانند بهبود نسبت سيگنال به نويز (SNR)، ميانگين مربعات خطا (MSE) و تبديل فوريه سريع (FFT)، شاخص‌هاي كليدي نمايش موفقيت هستند. يافته‌هاي اين تحقيق نشان مي‌دهد كه سامانه پياده‌سازي‌شده قادر است به‌طور موثر سيگنال‌هاي جمينگ را شناسايي و فيلتر كند و در نتيجه يكپارچگي سيگنال GPS را حتي در صورت وجود تداخل، حفظ كند. اين كار با ارائه يك راه‌حل عملي و كم¬هزينه براي افزايش انعطاف¬پذيري گيرنده‌هاي GPS در برابر حملات جمينگ كمك قابل‌توجهي به حوزه امنيت GPS ارائه مي‌دهد. مقياس‌پذيري و سهولت يكپارچه‌سازي سامانه، آن را به يك رويكرد اميدواركننده براي طيف گسترده‌اي از كاربردها تبديل مي‌كند كه در آن قابليت اطمينان GPS در اولويت قرار دارد.

1403/08/21

Design and implementation of a GPS jamming Mitigation method based on adaptive filters

9/18/2025 12:00:00 AM

Global Navigation Satellite Systems (GNSS), particularly the Global Positioning System (GPS), play a critical role across various domains, including navigation, military operations, and geolocation services. However, GPS signals are inherently vulnerable to jamming attacks, which can severely disrupt the accuracy and reliability of GPS-based systems. This thesis aims to address the issue of GPS signal jamming by developing an anti-jamming detection system using the STM32F103C8T6 microcontroller, an affordable and scalable platform well-suited for embedded applications. The primary objective of this study is to design and implement an anti-jamming system that can detect and mitigate jamming signals in real-time, ensuring the integrity and reliability of GPS signals. The approach involves utilizing an adaptive digital filter on the STM32 microcontroller to suppress Continuous Wave (CW) jamming signals, one of the most common types of interference encountered by GPS receivers. The system’s effectiveness is validated through simulated environments and practical experiments, with key performance metrics such as improved Signal-to-Noise Ratio (SNR) and jamming detection accuracy serving as indicators of success. The findings of this research demonstrate that the implemented system effectively detects and filters jamming signals, thereby preserving GPS signal integrity even in the presence of interference. This work makes a significant contribution to the field of GPS security by offering a practical, low-cost solution for enhancing the resilience of GPS receivers against jamming attacks. The system's scalability and ease of integration make it a promising approach for a wide range of applications where GPS reliability is paramount.

گيرنده GPS، سيگنال جمينگ، جمينگ موج پيوسته، فيلتر شكاف، فيلتر وفقي، فيلتر وفقي LMS، ريزپردازنده STM32.

GPS Receiver, Jamming Signal, Continuous Wave Jamming, Adaptive Filter, Adaptive Filter LMS, Notch Filter, STM32 Microcontroller.

Samereh Safari

Dr. Mohammad Reza Musavi