[發明專利]一種基于慣性信息輔助與參數估計的GNSS反欺騙環路跟蹤方法

有效

• 申請號: 201611251034.3
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106772455B
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 許睿;丁夢羽;戴偉昊;祁雅;劉建業;曾慶化;李榮冰;韓志鳳
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01S19/21
• 分類號: G01S19/21
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 張耀文

技術領域

本發明屬于欺騙信號檢測領域，具體涉及一種基于慣性信息輔助與參數估計的GNSS反欺騙環路跟蹤方法。

背景技術

GNSS(全球導航衛星系統)欺騙式干擾可以在發射功率較低的情況下誘騙衛星導航系統接收機，對我國的北斗導航系統以及其他衛星導航系統的應用具有較大的威脅。因此如何保障衛星導航系統能夠在惡意干擾的情況下仍能發揮作用是迫切需要研究和解決的問題。反欺騙技術其發展經歷“欺騙系統驗證與影響分析”、“欺騙信號檢測”與“欺騙信號抑制”三個階段。

“欺騙系統驗證與影響分析”階段，確定了目前欺騙干擾的結構和分類標準，并研究與分析了欺騙信號對接收機各個功能模塊的影響。

在此基礎上，提出了欺騙信號檢測理論和方法，其中利用信號幅值、功率或AGC增益、移動天線檢測信號到達角度這一類方法只能檢測欺騙信號是否存在，無法抑制和減小欺騙信號對接收機的影響，另一方面由于功率可控和真實信號與欺騙信號相差小的情況會造成漏檢和誤檢；利用L1與L2信號互相關的方法檢測欺騙信號，需要額外的高效通信鏈路獲取可靠L2信號，實現困難。完好性監測來檢測欺騙信號方法對中級欺騙攻擊，也存在失效的情況；而利用互相關值發生畸變的特點檢測欺騙干擾方法，由于互相關函數直接反映接收碼與本地生成碼的匹配情況，能夠提供更多信息，具有較好的發展前景，但由互相關函數值還受其他多種誤差以及接收機參數的影響，還有待更深入的探究。

“欺騙信號抑制”與“欺騙信號檢測”的研究幾乎同時起步，但發展緩慢，相對“欺騙信號檢測”的大量研究成果，其研究成果也顯得非常薄弱和有限。CADLL(Coupled Amplitude Delay Locked Loop)估計信號方法，在欺騙信號相對真實信號有較大延時(>＝2chips)時，具有較好的跟蹤效果。當欺騙信號與真實信號的延時差不足1碼片時，CADLL將退化成普通DLL環路，不能分別跟蹤到真實信號與欺騙信號。此外，該方法并未能分辨欺騙信號和真實信號。另一種信號估計算法，MEDLL(Multipath Estimation Delay Locked Loop)較CADLL而言，不會出現環路退化的問題。但該算法目前僅應用于多路徑抑制方面，且根據多路徑信號的特點進行了必要的優化，然而欺騙信號與多路徑信號雖有類似之處，但更存在著較為明顯的區別，因此，必須對其在反欺騙領域的應用進行大幅度的改進。

總體上，目前大量反欺騙技術主要針對欺騙信號的檢測，而對如何讓GNSS接收機不受或少受欺騙信號影響，繼續跟蹤真實信號的研究較為顯不足。

發明內容

針對現有技術存在的問題與難點，本發明提出一種基于慣性信息輔助與參數估計的GNSS反欺騙環路跟蹤方法，將信號算法反欺騙領域的應用進行探索性的研究；利用信號估計算法對類GNSS信號進行估計，并輔助慣性信息進行鑒別，融合信息進行欺騙信號和真實信號分辨；針對信號估計算法的應用輔以慣性導航信息提出了一種新的跟蹤環路結構，具備為跟蹤環路提供更多參考量，與保持GNSS與慣性導航系統相對獨立的雙重優勢。實現一套集信號估計、檢測和抑制欺騙信號、保持跟蹤真實信號于一體的完備的反欺騙方案，極大抑制欺騙干擾且保證接收機工作的準確性和穩定性。

本發明的技術方案是：一種基于慣性信息輔助與參數估計的GNSS反欺騙環路跟蹤方法，分為前向支路，輔助信息支路與反饋支路；

所述前向支路能夠獲得接收信號每一顆衛星信號的幅值、相位與碼延時參數，對于受欺騙干擾的衛星信號，經過信號參數估計器能夠獲得兩組信號幅值、相位與碼延時參數；前向支路包括天線、接收前端、混頻器、相關器組、信號參數估計器以及融合器；具體工作步驟如下：

步驟(1-1)，GNSS信號經過天線模塊的接收和放大，輸入接收前端使模擬射頻信號轉換為數字中頻信號：