[發明專利]單星低復雜度衛星導航欺騙信號檢測識別方法及裝置

有效

• 申請號: 201911167136.0
• 申請日: 2019-11-25
• 公開（公告）號: CN110749905B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 李洪;尚順順;高威雨;陸明泉
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01S19/21
• 分類號: G01S19/21
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 陳玉婷

本發明實施例提供一種單星低復雜度衛星導航欺騙信號檢測識別方法及裝置，所述方法包括：接收導航信號，通過預設的信號處理方法處理導航信號，并對導航信號進行跟蹤；獲取跟蹤的導航信號對應的衛星的星歷；接收機在兩個不同本地時刻提取導航信號的發射時間，根據在兩個不同本地時刻提取的導航信號的發射時間和衛星的星歷計算得到兩個不同本地時刻衛星與接收機的距離；根據兩個不同本地時刻衛星與接收機的距離和在兩個不同本地時刻提取的導航信號的發射時間計算鐘漂值，并檢測鐘漂值變化量是否超過預設門限，當鐘漂值變化量超過預設門限時，則輸出該導航信號為欺騙信號。本方法能夠通過運算量較小的檢測方法檢測衛星信號是否為欺騙信號。

技術領域

本發明涉及衛星導航技術領域，尤其涉及一種單星低復雜度衛星導航欺騙信號檢測識別方法及裝置。

背景技術

全球導航衛星系統(GNSS)能夠提供全天時、全天候的定位、定速和授時服務。它在通信、軍事、交通、電力等領域都有著廣泛的應用，是人類生活中的重要基礎設施。因此，需要確保GNSS服務能夠正常工作。然而，由于GNSS信號功率較弱，當前存在很多針對導航系統的威脅。這些威脅可以分為壓制干擾和欺騙干擾。其中，壓制干擾通過發射在GNSS頻點附近的高功率信號使得接收機無法工作，因此很容易被接收機發現。欺騙干擾可以誘導接收機輸出受攻擊方控制的位置、速度和時間信息，并且很難被接收機發現。因此欺騙干擾隱蔽性更高，潛在的威脅較大，不容忽視。

目前已有很多針對欺騙干擾的防御技術，主要用于檢測、識別與抑制欺騙信號。可以分為三大類，分別是基于信號設計的方法，比如電文驗證和偽碼加密技術；基于外部設備輔助的方法，比如慣性、時鐘、地磁輔助等；基于用戶接收機終端處理的方法，比如監測多普勒、功率、載波相位等信號特征，以及監測定位解算輸出的位置、速度和時間信息等。對于以上三類方法，其中基于信號設計的方法需要修改導航信號，相應的接收機也要進行修改，該方法成本較高、實現較難。基于外部設備輔助的方法需要利用額外的設備輔助，這會額外增加用戶成本。而基于用戶接收機終端處理的方法，不需要添加額外的設備，因此比較方便實現且成本較低。當前基于用戶接收機終端處理的欺騙防御方法中，有很多是基于時間信息監測。比如有文獻公開了通過估計接收機的鐘漂來檢測欺騙信號，該方法需要聯立偽距變化率觀測方程并解算得到鐘漂信息。

但是，上述基于時間信息監測的欺騙防御技術存在一些不足之處。一是上述方法只能判斷是否存在欺騙信號，無法直接識別哪些是欺騙信號。二是上述方法需要建立至少四個觀測方程即至少需要四顆衛星信號才能工作，且需要進行迭代解算，因此運算量較大。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明實施例提供一種單星低復雜度衛星導航欺騙信號檢測識別方法及裝置。

本發明實施例提供一種單星低復雜度衛星導航欺騙信號檢測識別方法，包括：

接收導航信號，通過預設的信號處理方法處理所述導航信號，并對所述導航信號進行跟蹤；

獲取所述跟蹤的導航信號對應的衛星的信號，并提取所述衛星的星歷；

接收機在兩個不同本地時刻提取所述導航信號的發射時間，根據在兩個不同本地時刻提取的所述導航信號的發射時間和所述衛星的星歷計算得到兩個不同本地時刻所述衛星與所述接收機的距離；

根據所述兩個不同本地時刻所述衛星與所述接收機的距離和在兩個不同本地時刻提取的所述導航信號的發射時間計算鐘漂值，并檢測所述鐘漂值變化量是否超過預設門限；

當所述鐘漂值變化量超過預設門限時，則輸出所述導航信號為欺騙信號。

在其中一個實施例中，所述方法還包括：

根據所述兩個不同的本地時刻計算所述兩個不同本地時刻的時間間隔；

所述根據所述兩個不同本地時刻所述衛星與所述接收機的距離和在兩個不同本地時刻提取的所述導航信號的發射時間計算鐘漂值，包括：