[發明專利]基于信道差異的轉發式GNSS欺騙干擾檢測方法

有效

• 申請號: 201610016501.8
• 申請日: 2016-01-12
• 公開（公告）號: CN105656594B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 孫閩紅;秦源
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H04K3/00
• 分類號: H04K3/00
• 代理公司: 杭州千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

1.基于信道差異的轉發式GNSS欺騙干擾檢測方法，其特征是按如下步驟：

第一步：判定當前導航衛星信道的狀態；

第一步具體如下：導航衛星信道狀態采用Lutz模型描述，包括：“好狀態”和“壞狀態”兩種狀態；“好狀態”下接收信號中存在直射分量，接收信號包絡服從萊斯分布，表達式為

其中，r是信號的包絡，是“好狀態”下Rice分布的方差，z是直射信號分量，I₀(x)是第一類零階貝塞爾函數；

“壞狀態”下接收信號中不存在直射分量，服從的是瑞利分布與對數正態分布的組合，表達式為

其中，r是信號的包絡，f_Ray(r)和f_Log(r)分別為Rayleigh分布與Lognormal分布，即

其中，為Rayleigh分布的方差，μ、σ_L分別為Lognormal分布的均值和均方差；

令A為衛星信道陰影遮蔽的時間百分比，結合式(1)與式(2)，衛星接收機中接收信號包絡s的概率密度函數表示為

f_s(s)＝(1-A)f_{s_Rice}(s)+Af_{s_Rayl_LN}(s) (5)

其中，f_{s_Rice}(s)為“好狀態”下接收信號包絡的概率密度函數PDF；f_{s_Rayl_LN}(s)為“壞狀態”下接收信號包絡的PDF；

根據接收信號的功率大小可判定導航衛星信道的狀態，若信號功率超過某一門限則認為處于“好狀態”，反之為處于“壞狀態”；

建立轉發式欺騙干擾信道模型，轉發式欺騙干擾具有與真實衛星導航信號相同的擴頻碼、信息碼和載波頻率，但干擾信道與導航衛星信道存在統計特性上的差異；假定轉發式欺騙干擾機位于地面，干擾信道只有多徑分量而無直射分量，干擾信號的包絡服從Rayleigh分布，表達式為

其中，r是干擾信號的包絡，為Rayleigh分布的方差；

第二步：基于擬合優度進行欺騙干擾檢測；

第二步具體如下：基于擬合優度進行欺騙干擾檢測；

GNSS轉發式欺騙干擾信道與導航衛星信道存在統計特性上的差異，導致接收信號的包絡分別服從不同的概率分布；利用擬合優度中的三種檢測方法：Kolmogorov-Smirnov檢測、Cramer-Von Mises檢測和Anderson-Darling檢測分別對轉發式欺騙干擾進行檢測；三種檢測方法的檢測統計量為：

Kolmogorov-Smirnov檢測的統計量D_N定義為

其中，F(x_i)為樣本分布函數，x_i為樣本值，N為樣本數；

Cramer-Von Mises檢測的統計量W²定義為

其中，F(x_i)為樣本分布函數，x_i為樣本值，N為樣本數；

Anderson-Darling檢測的統計量定義為

其中，F(x_i)為樣本分布函數，x_i為樣本值，N為樣本數；

在顯著度水平α下，擬合優度檢測通過比較統計量與門限γ的大小，接受或拒絕原假設H₀；是否存在欺騙干擾的門限γ由下式求得

P_r{T≥γ|H₀}＝α (10)

其中，為檢測統計量，γ為門限，α為顯著水平，在這里也叫虛警概率，即將假設H₀判為H₁的概率；若T≥γ，則判接收到的為真實信號，若T＜γ，則接收到的為轉發式欺騙干擾信號；

第三步：得到欺騙干擾檢測性能；

第三步具體如下：得到轉發式欺騙干擾檢測性能；

完整的轉發式欺騙干擾檢測概率為

p_d＝(1-A)p_d,good+Ap_d,bad (11)

其中，p_d,good，p_d,bad分別表示“好狀態”和“壞狀態”下的欺騙干擾檢測概率。