[發(fā)明專利]基于星座軌跡的衛(wèi)星欺騙干擾識(shí)別方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810598924.4
• 申請(qǐng)日: 2018-06-12
• 公開（公告）號(hào): CN109085613B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜禹;胡愛(ài)群;彭林寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S19/21
• 分類號(hào): G01S19/21
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 孟紅梅

本發(fā)明提出了一種基于星座軌跡的衛(wèi)星欺騙干擾識(shí)別方法及裝置，該方法基于獲取到的各衛(wèi)星的判決前的數(shù)據(jù)碼序列建立星座圖，通過(guò)星座圖提取衛(wèi)星空間分布特征識(shí)別欺騙衛(wèi)星干擾，包括：以任一顆衛(wèi)星數(shù)據(jù)碼為I路數(shù)據(jù)，以其他衛(wèi)星數(shù)據(jù)碼為Q路數(shù)據(jù)分別建立星座圖；根據(jù)星座圖的坐標(biāo)軸范圍將星座圖劃分為若干個(gè)大小相同的區(qū)域，統(tǒng)計(jì)每個(gè)區(qū)域的點(diǎn)數(shù)得到星座點(diǎn)的密集程度；將標(biāo)記為密集的區(qū)域進(jìn)行聚類，根據(jù)不同時(shí)間段聚類中心之間的歐式距離判斷是否存在欺騙衛(wèi)星信號(hào)。本發(fā)明方法可以單獨(dú)使用也可以配合現(xiàn)有的衛(wèi)星欺騙目標(biāo)識(shí)別方法共同使用提高識(shí)別率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于星座軌跡的衛(wèi)星欺騙干擾識(shí)別方法及裝置，屬于衛(wèi)星通信和信息安全領(lǐng)域。

背景技術(shù)

全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)能在全球范圍的地面及近地空間為用戶提供全天時(shí)、全天候的坐標(biāo)和速度及時(shí)間信息服務(wù)。在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為人類生產(chǎn)及生活發(fā)揮重要作用的同時(shí)，其安全性也越來(lái)越受到多方關(guān)注。針對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的干擾嚴(yán)重威脅著與衛(wèi)星導(dǎo)航相關(guān)的各行各業(yè)，在眾多威脅干擾方法中，欺騙式干擾隱蔽性強(qiáng)，危害性大，相比于壓制式等其他干擾，尤其受到攻擊者的青睞。

目前，針對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的干擾主要分為壓制干擾與欺騙干擾兩類。壓制干擾以遠(yuǎn)大于正常信號(hào)功率的干擾信號(hào)破壞接收機(jī)的接收性能以降低其授時(shí)及定位精度；欺騙干擾信號(hào)和正常信號(hào)的特征是完全一致的，其通過(guò)發(fā)送偽造的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，擾亂衛(wèi)星接收終端的正常接收，而得到錯(cuò)誤的時(shí)間及位置等信息，達(dá)到欺騙目的。這兩種干擾的區(qū)別是，壓制干擾是一種簡(jiǎn)單易用的方式，但干擾過(guò)程需要消耗大量的功率，并且容易被檢測(cè)到；而欺騙干擾和壓制干擾的機(jī)理完全不同，低功率保證了其隱蔽性及較強(qiáng)的偽裝生存能力。因此，在實(shí)際的運(yùn)行環(huán)境中，由于接收器不知道欺騙威脅的存在，欺騙干擾帶來(lái)的危害比壓制干擾更為嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提出一種基于星座軌跡的衛(wèi)星欺騙干擾識(shí)別方法及裝置，基于獲取到的各衛(wèi)星的判決前的數(shù)據(jù)碼序列建立星座圖，通過(guò)星座圖提取空間射頻指紋特征識(shí)別欺騙衛(wèi)星干擾，能夠有效提高欺騙干擾的識(shí)別率。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于星座軌跡的衛(wèi)星欺騙干擾識(shí)別方法，包括以下步驟：

(1)以任一顆衛(wèi)星數(shù)據(jù)碼為I路數(shù)據(jù)，以其他衛(wèi)星數(shù)據(jù)碼為Q路數(shù)據(jù)分別建立星座圖；

(2)根據(jù)星座圖的坐標(biāo)軸范圍將星座圖劃分為若干個(gè)大小相同的區(qū)域，統(tǒng)計(jì)每個(gè)區(qū)域的點(diǎn)數(shù)得到星座點(diǎn)的密集程度；

(3)將標(biāo)記為密集的區(qū)域進(jìn)行聚類，根據(jù)不同時(shí)間段聚類中心之間的歐式距離判斷是否存在欺騙衛(wèi)星信號(hào)，若兩個(gè)時(shí)間段聚類中心的距離大于設(shè)定的門限則認(rèn)為存在欺騙衛(wèi)星信號(hào)。

作為優(yōu)選，所述數(shù)據(jù)碼序列是將采集到的衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)變頻到基帶后再進(jìn)行相關(guān)及積分運(yùn)算后得到的判決前的數(shù)據(jù)碼序列。

作為優(yōu)選，所述步驟(1)中以一顆衛(wèi)星信號(hào)相關(guān)積分運(yùn)算后輸出信號(hào)的載噪比作為星座圖的x軸坐標(biāo)，以其他衛(wèi)星信號(hào)相關(guān)積分運(yùn)算后輸出信號(hào)的載噪比作為星座圖的y軸坐標(biāo)建立星座圖，其中衛(wèi)星信號(hào)經(jīng)過(guò)相關(guān)及積分運(yùn)算后輸出的信號(hào)表示為：s_o(Δτ)＝P_s·D(t₀)·cos(Δφ)·R(Δτ)+N_o；其中，Ts是積分時(shí)間，C(t)是C/A碼，Δτ＝τ-τ'，τ為信號(hào)傳輸時(shí)延，τ'為偽碼時(shí)延，P_s為信號(hào)發(fā)射功率，Δφ為相位偏差，D(t₀)是數(shù)據(jù)碼，在積分時(shí)間之內(nèi)為常數(shù)，N_o為噪聲功率譜密度。

作為優(yōu)選，所述步驟(2)中將星座圖劃分為N×N的區(qū)域，生成一個(gè)N×N的矩陣，當(dāng)每個(gè)區(qū)域的星座點(diǎn)數(shù)大于設(shè)定的門限，則將矩陣的對(duì)應(yīng)元素設(shè)置為1，標(biāo)記為密集區(qū)域，其中N為星座圖的坐標(biāo)軸范圍。

作為優(yōu)選，所述步驟(3)中采用K均值聚類算法對(duì)矩陣中為1的點(diǎn)進(jìn)行聚類。