[發(fā)明專(zhuān)利]一種衛(wèi)星定位欺騙攻擊的檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710561257.8
• 申請(qǐng)日: 2017-07-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107505635B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何道敬;杜曉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華東師范大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01S19/21
• 分類(lèi)號(hào): G01S19/21
• 代理公司: 上海麥其知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31257
• 代理人: 董紅曼

本發(fā)明公開(kāi)了一種衛(wèi)星定位欺騙攻擊的檢測(cè)方法，包括：通過(guò)調(diào)整接收機(jī)復(fù)制載波信號(hào)的頻率或相位接收GNSS衛(wèi)星的衛(wèi)星信號(hào)，并獲取衛(wèi)星信號(hào)的實(shí)際頻移數(shù)據(jù)；使用接收機(jī)與GNSS衛(wèi)星建立通信，直接獲取GNSS衛(wèi)星的參數(shù)數(shù)據(jù)，根據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)計(jì)算得到GNSS衛(wèi)星的理論頻移數(shù)據(jù)；參數(shù)數(shù)據(jù)包括：GNSS衛(wèi)星的星歷數(shù)據(jù)、GNSS衛(wèi)星與接收機(jī)之間的單位觀測(cè)向量、接收機(jī)的移動(dòng)速度、發(fā)射頻率和信號(hào)波長(zhǎng)；對(duì)比實(shí)際頻移數(shù)據(jù)和理論頻移數(shù)據(jù)，若兩者的差值超過(guò)預(yù)設(shè)閾值，則確定存在衛(wèi)星定位欺騙攻擊。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種衛(wèi)星定位欺騙攻擊的檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是覆蓋全球的自主地利用空間定位的衛(wèi)星系統(tǒng)，允許小巧的電子接收機(jī)確定它的所在位置(經(jīng)度、緯度和高度)，并且經(jīng)由衛(wèi)星廣播沿著視線方向傳送的時(shí)間信號(hào)精確到10米的范圍內(nèi)。當(dāng)前能為全球范圍提供定位和授時(shí)服務(wù)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)主要是：美國(guó)的全球定位系統(tǒng)(GPS)和俄羅斯的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GLONASS)。中國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)現(xiàn)在已經(jīng)可以在亞太地區(qū)提供高精度的定位導(dǎo)航和授時(shí)功能。

各種的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的出現(xiàn)為我們的生產(chǎn)生活帶來(lái)了巨大的便利，在我們的生產(chǎn)生活中的作用也越來(lái)越大。比如車(chē)載導(dǎo)航、無(wú)人機(jī)、無(wú)人車(chē)以及我們?nèi)粘Ｊ褂玫闹悄苁謾C(jī)等。眾所周知，民用相關(guān)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)早已被公布，按照已經(jīng)公開(kāi)的報(bào)文格式來(lái)偽造位置信息和時(shí)間信息也逐漸形成潛在的威脅，目前已愈來(lái)愈多地發(fā)展出生成式衛(wèi)星定位欺騙技術(shù)，并且也越來(lái)越成熟，為大眾所熟知。

目前，GNSS接收機(jī)通過(guò)GNSS信號(hào)定位，若GNSS接收機(jī)接收到偽造的GNSS信號(hào)，則會(huì)導(dǎo)致定位或者授時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，有可能造成很?chē)?yán)重的后果。本發(fā)明基于單一信號(hào)源的GNSS欺騙攻擊的欺騙信號(hào)所產(chǎn)生各顆衛(wèi)星的多普勒頻移值是相同的和多個(gè)信號(hào)源的GNSS攻擊很難精確控制所產(chǎn)生的多普勒頻移值的原理，通過(guò)對(duì)比實(shí)際檢測(cè)到的多普勒頻移和計(jì)算得到的多普勒頻移的差值來(lái)檢測(cè)是否存在GNSS欺騙攻擊。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種衛(wèi)星定位欺騙攻擊的檢測(cè)方法，包括：

通過(guò)調(diào)整接收機(jī)復(fù)制載波信號(hào)的頻率或相位接收GNSS衛(wèi)星的衛(wèi)星信號(hào)，并獲取所述衛(wèi)星信號(hào)的實(shí)際頻移數(shù)據(jù)；

使用接收機(jī)接收所述GNSS衛(wèi)星所發(fā)射的信號(hào)，直接獲取所述GNSS衛(wèi)星的參數(shù)數(shù)據(jù)，根據(jù)所述參數(shù)數(shù)據(jù)計(jì)算得到所述GNSS衛(wèi)星的理論頻移數(shù)據(jù)；

對(duì)比所述實(shí)際頻移數(shù)據(jù)和所述理論頻移數(shù)據(jù)，若兩者的差值超過(guò)預(yù)設(shè)閾值，則確定存在衛(wèi)星定位欺騙攻擊。

本發(fā)明提出的所述衛(wèi)星定位欺騙攻擊的檢測(cè)方法中，所述實(shí)際頻移數(shù)據(jù)為多普勒頻移數(shù)據(jù)；獲取多普勒頻移數(shù)據(jù)的步驟為：使用接收機(jī)的載波跟蹤環(huán)路，通過(guò)調(diào)整其復(fù)制載波信號(hào)的頻率或相位，保持與接收載波信號(hào)的頻率或相位一致，當(dāng)保持一致時(shí)獲得GNSS衛(wèi)星的多普勒頻移數(shù)據(jù)，多普勒頻移數(shù)據(jù)以如下公式表示：

其中，為GNSS衛(wèi)星的多普勒頻移值，為用接收機(jī)接收到的GNSS衛(wèi)星的信號(hào)頻率，f為GNSS衛(wèi)星信號(hào)的發(fā)射頻率f。

本發(fā)明提出的所述衛(wèi)星定位欺騙攻擊的檢測(cè)方法中，使用接收機(jī)接收所述GNSS衛(wèi)星所發(fā)射的信號(hào)，直接獲取所述GNSS衛(wèi)星的參數(shù)數(shù)據(jù)，所述參數(shù)數(shù)據(jù)包括：所述GNSS衛(wèi)星的星歷數(shù)據(jù)、所述GNSS衛(wèi)星與所述接收機(jī)之間的單位觀測(cè)向量、所述接收機(jī)的移動(dòng)速度、發(fā)射頻率和信號(hào)波長(zhǎng)。

本發(fā)明提出的所述衛(wèi)星定位欺騙攻擊的檢測(cè)方法中，所述理論頻移數(shù)據(jù)包括根據(jù)接收機(jī)的數(shù)據(jù)計(jì)算出當(dāng)前GNSS衛(wèi)星的多普勒頻理論頻移數(shù)據(jù)，具體步驟為：根據(jù)衛(wèi)星與接收機(jī)的單位觀測(cè)向量、通過(guò)衛(wèi)星星歷計(jì)算出的衛(wèi)星運(yùn)行速度和接收機(jī)的移動(dòng)速度，以及與發(fā)射頻率對(duì)應(yīng)的信號(hào)波長(zhǎng)，得到的GNSS衛(wèi)星的多普勒頻理論頻移數(shù)據(jù)以如下公式(2)表示：