CN105158774A - 一种卫星导航授时型接收机反欺骗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种卫星导航授时型接收机反欺骗方法，包括以下步骤，步骤一，授时型接收机开机初始定位后跟踪上新卫星信号；步骤二，对新卫星更新历书的真实性进行判别；步骤三，对新卫星更新星历真实性进行判别；步骤四，对新卫星测出新伪距真实性进行判别。本发明在欺骗干扰环境中使用时，在信息层利用先验信息进行反欺骗，提高了欺骗干扰的检测概率。
Description
技术领域
本发明涉及一种反欺骗方法，具体涉及一种卫星导航授时型接收机反欺骗方法。
背景技术
随着卫星导航技术的发展及其应用领域的不断扩大，对当今世界的经济结构与社会架构产生重大影响。利用卫星授时可以达到传统测量控制手段所不及的精度且成本低，卫星授时同步技术已在电力、交通、通信、银行和金融等行业应用广泛。不过当一个资源对人类生活越来越重要时，针对该资源的犯罪和恶意破坏行为就会出现,伪装成真实信号的欺骗干扰，使得授时接收机产生错误的位置和时间，进而影响各类服务的正常运行。应用时间同步系统的往往都是国家基础设施，欺骗干扰一旦成功，造成的损失将是大面积和难以估计的。
国外科研机构在授时接收机反欺骗研究比较深入，主要集中在信号层的反欺骗研究，主要的欺骗技术主要包括多天线阵反欺骗技术、信号功率监测反欺骗技术、跟踪环路反欺骗技术、时钟建模反欺骗技术。发表了一些理论研究成果或半实物仿真结果。目前国内研究这方面的科研机构很少，也没有公开的相应研究成果。
目前市场上在售的卫星导航授时接收机基本不具备反欺骗功能，存在大量安全隐患，因此授时接收机的反欺骗技术应用迫在眉睫。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种卫星导航授时型接收机反欺骗方法，针对具有伪造合法导航信号的欺骗干扰环境中，授时型接收机会被欺骗，产生错误位置和时间的问题，提供一种在导航信息层进行的反欺骗的技术方案，实现简单、可靠性高，提高了授时系统的安全性。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种卫星导航授时型接收机反欺骗方法，包括以下步骤，
步骤一，授时型接收机开机初始定位后跟踪上新卫星信号；
步骤二，对新卫星更新历书的真实性进行判别；
步骤三，对新卫星更新星历真实性进行判别；
步骤四，对新卫星测出新伪距真实性进行判别。
步骤二中，判别新卫星更新历书的真实性的具体过程为，
A1）根据先验历书及授时型接收机开机定位结果，计算方位角和仰角；
A2）根据方位角和仰角，判断新卫星是否在授时型接收机视野内，如果不在视野内，则转至A6；如果在视野内，则转至步骤A3；
A3）根据先验历书和更新的历书分别计算卫星位置；
A4）判断卫星位置之差是否超出门限，如果是则转至步骤A；如果不是则转至步骤A5；
A5）更新的历书具有真实性，转至步骤A7；
A6）警示存在欺骗信号风险，转至步骤A7;
A7）判别过程结束。
步骤三中，判别更新星历真实性的具体过程为，
B1）新卫星接收新的星历；
B2）判断星历的更新频度是否负荷门限，如果符合，则转至步骤B3，如果不符合，则转至步骤B8；
B3）根据先验历书和新星历分别计算卫星位置；
B4）判断卫星位置之差是否超出门限，如果是则转至步骤B8；如果不是则转至步骤B5；
B5）根据旧星历和新星历分别计算卫星位置；
B6）判断卫星位置之差是否超出门限，如果是则转至步骤B8；如果不是则转至步骤B7；
B7）更新的历书具有真实性，转至步骤B9；
B8）警示存在欺骗信号风险，，转至步骤B9；
B9）判别过程结束。
步骤四中，判别新卫星测出新伪距真实性的具体过程为，
C1）新卫星测出新伪距；
C2）根据授时型接收机开机定位结果及当前星历，计算星地距离与伪距，并将星地距离与伪距做差；
C3）判断差值是否超出门限，如果是，则转至步骤C5；如果不是，则转至步骤C4；
C4）新卫星测出的新伪距具备真实性，转至步骤C6；
C5）警示存在欺骗信号风险，转至步骤C6；
C6）判别过程结束。
本发明所达到的有益效果：1、本发明在欺骗干扰环境中使用时，在信息层利用先验信息进行反欺骗，提高了欺骗干扰的检测概率；2、本发明利用星历、历书外推卫星位置进行对比判别，接收机无需增加硬件资源，只需在软件算法进行调整，方法简单，成本、体积、功耗基本不增加。
附图说明
图1为本发明的流程图。
图2为判别更新历书的真实性的流程图。
图3为判别更新星历真实性的流程图。
图4为判别测出新伪距真实性的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
欺骗信号的按产生方式分为：产生式和转发式，无论采用何种欺骗干扰方式达到其目的，最终都会在两个方面暴露其行踪：一、卫星时；二、卫星位置。卫星时的变化反映在伪距上，卫星位置的变化会影响星地距离的计算；授时接收机尤其是民用的，应用场景有其特殊性，一般是静态且一直开机，对其进行的欺骗干扰，往往是在应用授时接收机的系统启用后才会出现。因此在出现欺骗干扰时，接收机已有一定的先验信息（星历、历书），广播星历的数据每两小时更新一次，在更新历元的前后各一小时范围内，推算的卫星位置可达到米级精度，历书的更新周期较长，使用历书计算卫星位置只能达到公里级的精度，但使用历书外推卫星位置，其精度可在较长时间内保持公里级精度；另外授时的锁相环路早进入稳态，也就是通过本地时钟拍得伪距变化应该是稳定的，这些信息为是否存在欺骗干扰而导致卫星时或卫星位置的异常变化提供了重要判决依据。
结合上述依据本发明提供了一种卫星导航授时型接收机反欺骗方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤一，授时型接收机开机初始定位后跟踪上新卫星信号.
步骤二，对新卫星更新历书的真实性进行判别。
具体过程如题2所示：
A1）根据先验历书及授时型接收机开机定位结果，计算方位角和仰角；
A2）根据方位角和仰角，判断新卫星是否在授时型接收机视野内，如果不在视野内，则转至A6；如果在视野内，则转至步骤A3；
A3）根据先验历书和更新的历书分别计算卫星位置；
A4）判断卫星位置之差是否超出门限（10km），如果是则转至步骤A；如果不是则转至步骤A5；
A5）更新的历书具有真实性，转至步骤A7；
A6）警示存在欺骗信号风险，转至步骤A7;
A7）判别过程结束。
步骤三，对新卫星更新星历真实性进行判别。
具体过程如图3所示：
B1）新卫星接收新的星历；
B2）判断星历的更新频度是否负荷门限（2小时/次），如果符合，则转至步骤B3，如果不符合，则转至步骤B8；
B3）根据先验历书和新星历分别计算卫星位置；
B4）判断卫星位置之差是否超出门限（10km），如果是则转至步骤B8；如果不是则转至步骤B5；
B5）根据旧星历和新星历分别计算卫星位置；
这里旧星历为相对与新星历2小时内的旧星历；
B6）判断卫星位置之差是否超出门限（10km），如果是则转至步骤B8；如果不是则转至步骤B7；
B7）更新的历书具有真实性，转至步骤B9；
B8）警示存在欺骗信号风险，，转至步骤B9；
B9）判别过程结束。
步骤四，对新卫星测出新伪距真实性进行判别。
具体过程如图4所示：
C1）新卫星测出新伪距；
C2）根据授时型接收机开机定位结果及当前星历，计算星地距离与伪距，并将星地距离与伪距做差；
C3）判断差值是否超出门限（30m），如果是，则转至步骤C5；如果不是，则转至步骤C4；
C4）新卫星测出的新伪距具备真实性，转至步骤C6；
C5）警示存在欺骗信号风险，转至步骤C6；
C6）判别过程结束。
上述卫星导航授时型接收机反欺骗方法，针对具有伪造合法导航信号的欺骗干扰环境中，授时型接收机会被欺骗，产生错误位置和时间的问题，在信息层利用先验信息进行反欺骗，提高了欺骗干扰的检测概率，实现简单、可靠性高，提高了授时系统的安全性。
上述卫星导航授时型接收机反欺骗方法，利用星历、历书外推卫星位置进行对比判别，接收机无需增加硬件资源，只需在软件算法进行调整，方法简单，成本、体积、功耗基本不增加。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种卫星导航授时型接收机反欺骗方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤一，授时型接收机开机初始定位后跟踪上新卫星信号；
步骤二，对新卫星更新历书的真实性进行判别；
步骤三，对新卫星更新星历真实性进行判别；
步骤四，对新卫星测出新伪距真实性进行判别。
2.根据权利要求1所述的一种卫星导航授时型接收机反欺骗方法，其特征在于：步骤二中，判别新卫星更新历书的真实性的具体过程为，
A1）根据先验历书及授时型接收机开机定位结果，计算方位角和仰角；
A2）根据方位角和仰角，判断新卫星是否在授时型接收机视野内，如果不在视野内，则转至A6；如果在视野内，则转至步骤A3；
A3）根据先验历书和更新的历书分别计算卫星位置；
A4）判断卫星位置之差是否超出门限，如果是则转至步骤A；如果不是则转至步骤A5；
A5）更新的历书具有真实性，转至步骤A7；
A6）警示存在欺骗信号风险，转至步骤A7;
A7）判别过程结束。
3.根据权利要求1所述的一种卫星导航授时型接收机反欺骗方法，其特征在于：步骤三中，判别更新星历真实性的具体过程为，
B1）新卫星接收新的星历；
B2）判断星历的更新频度是否负荷门限，如果符合，则转至步骤B3，如果不符合，则转至步骤B8；
B3）根据先验历书和新星历分别计算卫星位置；
B4）判断卫星位置之差是否超出门限，如果是则转至步骤B8；如果不是则转至步骤B5；
B5）根据旧星历和新星历分别计算卫星位置；
B6）判断卫星位置之差是否超出门限，如果是则转至步骤B8；如果不是则转至步骤B7；
B7）更新的历书具有真实性，转至步骤B9；
B8）警示存在欺骗信号风险，，转至步骤B9；
B9）判别过程结束。
4.根据权利要求1所述的种卫星导航授时型接收机反欺骗方法，其特征在于：步骤四中，判别新卫星测出新伪距真实性的具体过程为，
C1）新卫星测出新伪距；
C2）根据授时型接收机开机定位结果及当前星历，计算星地距离与伪距，并将星地距离与伪距做差；
C3）判断差值是否超出门限，如果是，则转至步骤C5；如果不是，则转至步骤C4；
C4）新卫星测出的新伪距具备真实性，转至步骤C6；
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C6）判别过程结束。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20151216 |