[發明專利]一種GNSS欺騙干擾感知方法和系統

有效

• 申請號: 201410197675.X
• 申請日: 2014-05-12
• 公開（公告）號: CN103954977A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 林濤;郭文飛;牛小驥
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01S19/21
• 分類號: G01S19/21
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 胡艷

技術領域

本發明屬于全球導航衛星系統(Global?Navigation?Satellite?System,GNSS)技術領域，特別涉及一種GNSS欺騙干擾感知方法和系統。

背景技術

全球導航衛星系統(GNSS)是一種星基無線電定位系統，主要包括美國的全球定位系統(Global?Positioning?System，GPS)、中國的北斗(BDS)、俄羅斯的格洛納斯(GLONASS)，以及歐洲的伽利略(Galileo)四大系統。目前，隨著地理信息系統和位置服務的迅速發展，GNSS逐步由單純的軍事應用過渡到軍民兩用，比如在汽車導航、車載監控、移動收費以及個人智能終端等領域都得到了廣泛的應用。

在軍事電子對抗以及民事監控與收費等與利益和隱私相關的各種應用中，GNSS經常受到各種各樣的干擾，其中最為嚴重和難以處理的是欺騙干擾。欺騙干擾源通過轉發延遲的GNSS信號或者直接發送具有虛假參數的GNSS信號，對一定范圍內的GNSS接收機實施干擾。當受干擾接收機利用這些信號作為衛星發射的GNSS信號時，會解算出錯誤位置而受到欺騙甚至控制，因此檢測和抑制欺騙干擾，是保障GNSS安全應用的關鍵技術。

目前，對GNSS欺騙信號的檢測主要包括：1)波達方向檢測技術：該技術利用天線陣列判斷信號的入射方向，當檢測到所有衛星信號從同一個方向入射時，說明信號為欺騙信號；2)觀測量檢測技術：該技術在接收機中利用提取到的多普勒以及解算位置，通過觀測值異常進行判斷，往往需要慣導系統進行輔助；3)基站輔助技術：該技術通過基站提供相關信息與接收機內的信號進行匹配來判斷是否真正的GNSS信號。這些技術在民用中都存在明顯的弊端：波達方向檢測技術需要利用陣列天線，因此接收機體積和成本都有嚴格的要求，而且，當欺騙信號從不同的方向入射時，該方法效果較差；觀測量檢測技術更多的時候只能判斷接收機異常，而對欺騙的確定較為困難，而且往往需要額外的慣性傳感器；基站輔助技術則要求基站的支持并能實時通信，另外，在干擾嚴重時，基站也同樣可能受到干擾而使得該技術失效。

發明內容

針對GNSS接收機容易受到欺騙干擾影響以及現有技術存在的各種不足，本發明提供了一種無需任何外來輔助信息和增加設備的GNSS欺騙信號感知方法和系統。

為解決上述技術問題，本發明采用如下的技術方案：

一、一種GNSS欺騙干擾感知方法，包括步驟：

步驟1，將接收的衛星信號轉化為原始數字中頻信號，對原始數字中頻信號進行相關、捕獲和跟蹤獲得已跟蹤到的衛星信號的觀測信息；

步驟2，對已跟蹤到的各衛星信號a依次進行如下操作：

根據觀測信息對衛星信號a進行重構獲得衛星信號a的重構信號，從原始數字中頻信號中扣除衛星信號a的重構信號獲得新數字中頻信號；對新數字中頻信號重新進行相關、捕獲和跟蹤，如果仍能穩定跟蹤到衛星信號a，則衛星信號a存在欺騙干擾。

作為優選，在執行步驟2前，對所有已跟蹤到的衛星信號按載噪比大小進行排序，并按載噪比從大到小的順序對已跟蹤到的衛星信號順次執行步驟2。

二、另一種GNSS欺騙干擾感知方法，包括步驟：

步驟1，將接收的衛星信號轉化為原始數字中頻信號，對原始數字中頻信號進行相關、捕獲和跟蹤獲得已跟蹤到的衛星信號的觀測信息；

步驟2，對已跟蹤到的各衛星信號a依次進行如下操作：

對衛星信號a重新進行相關獲得衛星信號a的相關結果，根據衛星信號a的觀測信息和相關結果，分別重構所有已跟蹤到的衛星信號和衛星信號a的相關信號獲得衛星信號a的重構相關信號；從衛星信號a的相關結果中扣除衛星信號a的重構相關信號獲得新相關信號，對新相關信號重新進行捕獲和跟蹤，如果仍能穩定跟蹤到衛星信號a，則衛星信號a存在欺騙干擾。

作為優選，在執行步驟2前，對所有已跟蹤到的衛星信號按載噪比大小進行排序，并按載噪從大到小的順序對已跟蹤到的衛星信號順次執行步驟2。

步驟2中所述重構所有已跟蹤到的衛星信號和衛星信號a的相關信號獲得衛星信號a的重構相關信號，具體為：

采用所有已跟蹤到的衛星信號和衛星信號a的碼發生器產生信號值，利用乘法器將所有已跟蹤到衛星信號對應的信號值分別與衛星信號a對應的信號值相乘，對相乘后的各信號值幅度和相位進行調整，將幅度和相位調整后的信號值求和，即重構了所有已跟蹤到的衛星信號和衛星信號a的相關信號；

所述的對相乘后的各信號值幅度和相位進行調整，調整后的信號值表示為：