[發明專利]一種基于SVM的GNSS生成式欺騙干擾檢測方法

有效

• 申請號: 202110658871.2
• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN113359158B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 祝雪芬;徐杰;楊帆;湯新華;陳熙源
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01S19/21
• 分類號: G01S19/21;G01S19/37
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 蔣昱

1.一種基于SVM的GNSS生成式欺騙干擾檢測方法，具體步驟如下，其特征在于：

(1)對GNSS中頻信號進行預處理，得到用于作為神經網絡輸入量的特征向量，特征向量包括改進Ratio移動均值、改進Ratio移動方差、改進Delta移動均值、改進Delta移動方差、早晚碼相位差、載噪比移動方差和接收機鐘差變化率；

步驟(1)具體包括：

(1.1)對GNSS中頻信號進行預處理，輸入原始中頻信號；

(1.2)計算得到改進Ratio移動均值、改進Ratio移動方差；

其中，改進Ratio移動均值、改進Ratio移動方差的表達式為：

式中，RatioMA、RatioMV分別指的是改進Ratio移動均值和改進Ratio移動方差，R_d，improved(i)為數據中第i個數據樣本的值，w為MA滑動窗口的長度，k為滑動區間，n為滑動窗口的總數，R_d，improved(i)的表達式為：

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

(1.3)計算得到改進Delta移動均值、改進Delta移動方差；

其中，改進Delta移動均值、改進Delta移動方差的表達式為：

式中，DeltaMA、DeltaMV分別指的是改進Delta移動均值、改進Delta移動方差，Δ_d，improved(i)的表達式為：

(1.4)計算得到早晚碼相位差ELP；

其中，I_e(n)、Q_e(n)、I_l(n)和Q_l(n)分別為在第n個相干積分內I/Q支路相關器的超前、滯后輸出；

(1.5)計算獲得載噪比移動方差C/N₀(i)MV；

(1.6)計算獲得接收機鐘差變化率；

(1.7)將上述改進Ratio移動均值、改進Ratio移動方差、改進Delta移動均值、改進Delta移動方差、早晚碼相位差、載噪比移動方差和接收機鐘差變化率作為特征向量x，樣本特征向量即為：

(1.8)對數據的預處理還包括缺失值處理、偏差計算、取觀測到的所有衛星特征值的均值、數據標準化和主成分分析；

(2)構造不同核函數下的SVM模型，將GNSS信號樣本隨機抽取70％的數據用于訓練，30％的數據用于測試；

(3)通過測試后，模型用于檢測欺騙干擾是否發生。

2.根據權利要求1所述的一種基于SVM的GNSS生成式欺騙干擾檢測方法，其特征在于：

步驟(2)具體包括：

(2.1)構造六個不同核函數下的SVM模型；

核函數定義為對于所有數據點需滿足：

K(z_i,z_j)＝φ(z_i),φ(z_j)

其中，z_i和z_j為兩個不同的支持向量，K(·)為核函數，φ(·)是從z到F_k的映射，是一個與核K(·)相關的內積特征空間：

φ：z_i∈z→φ(z_i)＝K(z_i，·)∈F_K

具體的核函數有以下六種：

第一種為線性Linear核，表示為：

第二、三、四種為徑向基核RB函數的精高斯RBF核、中高斯RBF核和粗高斯RBF核，并寫成：

其中，σ定義為核的寬度，同樣，核尺度參數對應于RBF定義中的γ參數，只是與σ表示方式不同；

將上式中的RBF核尺度γ調整為不同的值:

其中，γ_fG、γ_mG和γ_cG分別為精高斯RBF核、中高斯RBF核和粗高斯RBF核對應時的γ取值，n為特征值個數；

第五、六種核函數是多項式Polynomial核，表示為：

其中，P是多項式核的階數，分別取值2和3得到2階多項式核函數和3階多項式核函數；

(2.2)將信號樣本隨機抽取70％作為訓練樣本、隨機抽取30％作為測試樣本，將樣本放入構造的不同核函數下的SVM模型進行訓練和測試。