簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 林偉堯
Lin, Wei-Yao
論文名稱: GPS定位干擾系統之研究
Analysis of GPS Performance under Spoofing
指導教授: 莊智清
Juang, Jyh-Ching
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電機資訊學院 - 電機工程學系
Department of Electrical Engineering
論文出版年: 2006
畢業學年度: 94
語文別: 中文
論文頁數: 82
中文關鍵詞: 接收器自主偵測虛擬衛星全球定位系統
外文關鍵詞: RAIM, Pseudolite, GPS
相關次數: 點閱:89下載:6
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  • 本論文探討GPS系統受到惡意干擾時之性能。GPS定位已普遍應用在我們日常生活中。但是對於特定任務需求如飛機降落,GPS之導航系統要求要較高之精度、整體性及妥善率,惡意干擾會造成GPS定位品質之惡化。本論文著眼於GPS接收器自主偵測及使用者等校誤差之模型之計算與分析,並進一步探討有無加入虛擬衛星所提供額外觀測量對台灣地區之GPS妥善率之影響。最後探討具可變導航資料輸出的虛擬衛星發射器的設計,為有效量化此一分析結果,本論文建立實驗利用建立的虛擬衛星所提供的額外觀測量分別對商用接收器及軟體接收器作定位干擾影響之分析。

    The object of this thesis is to analyze GPS navigation performance in the presence of spoofing. GPS systems have been widely used in navigation and commercial products to provide location information. However, for some critical mission such as aircraft landing the required navigation performance in terms of accuracy, integrity, and availability is very strict. In particular, the navigation performance may be vulnerable to spoofing. In the thesis, a RAIM (receiver autonomous integrity monitoring) approach is adopted to analyze GPS performance in the presence of spoofing. To validate the analysis results, a pseudolite is modified to transmit spoofing signals. It is found that commercial GPS receivers are susceptible to spoofing.

    中文摘要…………………………………………………………………………… I 英文摘要…………………………………………………………………………… II 目錄………………………………………………………………………………… III 圖目錄……………………………………………………………………………… VI 表目錄……………………………………………………………………………… IX 第一章 1.1 前言與研究動機 1 1.2 研究主題-GPS系統受到惡意干擾時之性能 1 1.3 論文架構 1 第二章 2.1 傳統接收器自主偵測的方式 3 2.1.1 偵測量的計算 3 2.1.2 臨界值的計算 4 2.1.3 錯誤偵測與告警 6 2.2 現行的接收器自主偵測的方式 7 2.2.1 使用者等效誤差的模型 8 2.2.2 水平保護極限的計算 10 2.2.3 台灣地區GPS妥善率的模擬 10 2.3 本章小結 12 第三章 3.1 二維同步系統 13 3.1.1 最大位置誤差與額外觀測量 14 3.1.2 擾動量對定位之影響 14 3.2 GPS加入額外觀測量之分析 26 3.2.1 使用者等效誤差模型的修正 27 3.2.2 水平保護標準的計算 27 3.3 惡意干擾加入後對台灣地區妥善率的影響 28 3.4 本章小結 30 第四章 4.1 虛擬衛星發射器的系統架構 32 4.2 虛擬衛星載波射頻模組 33 4.2.1 鎖相迴路 33 4.2.2 混波器 37 4.2.3 載波射頻模組的結合 38 4.3 虛擬衛星數位中頻訊號 41 4.3.1 GPS電碼及其特性 44 4.3.2 GPS 導航資料 49 4.3.3 C/A碼產生器 51 4.3.4 導航資料產生器 55 4.4 虛擬衛星訊號量測及實測之結果 58 4.5 本章小結 63 第五章 5.1 惡意干擾對商用接收器定位的影響 65 5.1.1 實驗一規劃 65 5.1.2 實驗一結果 66 5.2 惡意干擾對軟體接收器定位的影響 72 5.2.1 實驗二規劃 72 5.2.2 實驗二結果 72 5.3 本章小結 77 第六章 6.1 結論 79 6.2 未來工作 79 參考文獻 81

    [1] 范揚基, GPS與PL整合式導航定位之研究, 國立成功大學電機工程學系碩士 論文, 2002。
    [2] 莊智清 , 黃國興 , “電子導航”,全華科技圖書股份有限公司, 2001。
    [3] 郭瑋倫, 雙頻虛擬衛星發射器之建立, 國立成功大學電機工程學系碩士論文, 2002。
    [4] 黃俊昌, GPS自主完整性監控器之設計與分析, 國立台灣大學電機工程學系碩士論文, 1997。
    [5] 楊文傑, 濾波式偵測器在GPS自主完整監控及目標逃逸之應用, 國立台灣大學電機工程學系博士論文, 2002。
    [6] 詹劭勳, 劉慶鴻, 王菘麟, 台灣下一代通訊,導航,監視,及飛航管理系統(CNS/ATM)- 星基增強系統(SBAS)之研究, 2005。
    [7] 賴文鉦, 雙頻虛衛星發射器之設計製作與測試, 國立成功大學電機工程學系碩士論文, 2003。
    [8] Altera Device document:http://www.altera.com。
    [9] R. E. Best, Phase-Locked Loops Theory, Design, and Applications, 3nd Edition, McGraw-Hill, 1998。
    [10] R. G. Brown, “A baseline RAIM scheme and a note on the equivalence of three RAIM methods,” In proceedings of the National Technical Meeting, 1992。
    [11] R. G. Brown and G. Chin, “GPS RAIM Calculation of Threshold and protection Radius Using chi-square Method- A Geometric Approach,” Red Book Series, Vol. V, of the Institute of Navigation on Global Positioning System, Washington D.C., 1998, pp.155-178。
    [12] ICD-GPS-200C Reference Book。
    [13] J. C. Juang, “On GPS Positioning and Integrity Monitoring,” IEEE Trans. on Aerospace and Electronic Systems, Vol. 36, No. 1, pp327-336, 2000。
    [14] Y. C. Lee, “Analysis performed in support of the Ad-Hoc Working Group of RTCA SC-159 on RAIM/FDE Issues,” at the National Technical Meeting of the Institute of Navigation, January 30, 2002, in San Diego, California。
    [15] Minimum Operational Performance Standards for Global Positioning System/Wide Area Augmentation System Airborne Equipment, RTCA/DO-229C, November, 28, 2001。
    [16] Motorola MC145202-1 PLL Datasheet。
    [17] B. W. Parkinson, and J. J. Spilker, Global Positioning System:Theory and Applications. New York: AIAA, 1996。
    [18] C. A. Shively, “Error and Availability Analysis of Category III b LAAS Augmented by Radar Altimeter” Journal of The Institute of Navigation Vol. 52, No. 3, Fall 2005。
    [19] B. Y. Tsui, “Fundamentals of Global Positioning System Receivers,” Wiley Interscience Publication,2000。
    [20] “Vulnerability Assessment of The Transportation Infrastructure Relying on The Global Positioning System,” J. A. Volpe National Transportation Systems Center, Final Report, 2001。

    下載圖示 校內:2007-07-26公開
    校外:2007-07-26公開
    QR CODE