[發(fā)明專利]一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的GNSS生成式欺騙干擾檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110658870.8
• 申請(qǐng)日: 2021-06-15
• 公開（公告）號(hào): CN113376659B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 祝雪芬;華騰;楊帆;湯新華;陳熙源
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S19/01
• 分類號(hào): G01S19/01;G01S19/21;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 蔣昱

本發(fā)明公開了一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的GNSS生成式欺騙檢測(cè)方法。所述的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)方法的過程包括：首先，對(duì)GNSS信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，提取出特征向量，并對(duì)未受生成式欺騙干擾作用的信號(hào)與受到生成式欺騙干擾作用的信號(hào)進(jìn)行標(biāo)記；接著將樣本分為訓(xùn)練樣本集和測(cè)試樣本集，將訓(xùn)練樣本集放入BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中進(jìn)行學(xué)習(xí)，得到學(xué)習(xí)完成的模型；將測(cè)試樣本放入訓(xùn)練完成的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，對(duì)測(cè)試樣本進(jìn)行自動(dòng)分類；當(dāng)新的特征向量進(jìn)入分類模型時(shí)，模型將自動(dòng)判斷是否存在生成式欺騙干擾信號(hào)。該方法能夠快速自動(dòng)地判斷是否存在生成式欺騙干擾信號(hào)，準(zhǔn)確率和效率高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及GNSS衛(wèi)星信號(hào)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的GNSS生成式欺騙干擾檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GNSS)的民用系統(tǒng)因信號(hào)結(jié)構(gòu)公開致使其很容易受到欺騙干擾，十分脆弱。欺騙式干擾對(duì)GNSS服務(wù)的安全性構(gòu)成了巨大的威脅。因此，為了使導(dǎo)航系統(tǒng)避免受到欺騙式干擾的安全威脅，欺騙式干擾信號(hào)的檢測(cè)對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)正常運(yùn)行、安全使用具有重大的意義。

傳統(tǒng)的檢測(cè)方法受到模型限制或者需要額外的硬件設(shè)備，且檢測(cè)系統(tǒng)復(fù)雜、檢測(cè)參數(shù)單一，不能準(zhǔn)確地反映衛(wèi)星信號(hào)中的欺騙成分。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的GNSS生成式欺騙干擾檢測(cè)方法，當(dāng)欺騙信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，通過對(duì)中頻信號(hào)特征量的綜合考察，結(jié)合使用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，檢測(cè)生成式欺騙信號(hào)。該方法設(shè)計(jì)了一套純軟件欺騙信號(hào)識(shí)別系統(tǒng)，在實(shí)現(xiàn)欺騙干擾的智能識(shí)別的同時(shí)還避免了額外的硬件設(shè)備的依賴，提高了效率和準(zhǔn)確率。

本發(fā)明提供一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的GNSS生成式欺騙干擾檢測(cè)方法，具體步驟如下：

(1)對(duì)GNSS中頻信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，得到用于作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入量的特征向量，特征向量包括改進(jìn)Ratio移動(dòng)均值、改進(jìn)Ratio移動(dòng)方差、改進(jìn)Delta移動(dòng)均值、改進(jìn)Delta移動(dòng)方差、早晚碼相位差、載噪比移動(dòng)方差和接收機(jī)鐘差變化率；

步驟(1)具體包括：

(1.1)對(duì)GNSS中頻信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，輸入原始中頻信號(hào)；

(1.2)計(jì)算得到改進(jìn)Ratio移動(dòng)均值、改進(jìn)Ratio移動(dòng)方差；

其中，改進(jìn)Ratio移動(dòng)均值、改進(jìn)Ratio移動(dòng)方差的表達(dá)式為：

式中，RatioMA、RatioMV分別指的是改進(jìn)Ratio移動(dòng)均值和改進(jìn)Ratio移動(dòng)方差，i表示樣本序號(hào)，w表示滑動(dòng)窗口長度，k為滑動(dòng)區(qū)間，n為滑動(dòng)窗口序號(hào)，R_{d，improved}(i)的表達(dá)式為：

其中，I_e，d(n)、I_l，d(n)和I_p(n)分別式第n個(gè)相干積分內(nèi)相關(guān)器同相支路的超前、滯后和即時(shí)輸出，Q_e，d(n)、Q_l，d(n)和Q_p(n)分別為在第n個(gè)相干積分內(nèi)相關(guān)器正交支路的超前、滯后和即時(shí)輸出；

(1.3)計(jì)算得到改進(jìn)Delta移動(dòng)均值、改進(jìn)Delta移動(dòng)方差；

其中，改進(jìn)Delta移動(dòng)均值、改進(jìn)Delta移動(dòng)方差的表達(dá)式為：