CN105911566A - 一种欺骗干扰检测方法 - Google Patents

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段召亮
郭沫
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Abstract

本发明提供了一种欺骗干扰检测方法，涉及卫星导航对抗领域。该发明针对卫星导航系统中欺骗干扰的检测问题，根据转发欺骗干扰到达时间晚于真实信号及欺骗干扰信号功率略高于真实导航信号的特点，提出利用信号到达时间和捕获相关峰联合检测的欺骗式干扰检测算法，将相关峰值与预设门限值相比较，根据比较结果得出是否存在欺骗干扰及欺骗干扰的类型。该方法解决了捕获阶段对于转发式欺骗干扰和较强产生式欺骗干扰的同时检测问题，且该方法可在现有导航接收机的捕获阶段实现，复杂度低，有较好的工程应用前景。

Description

一种欺骗干扰检测方法
技术领域
本发明涉及卫星导航对抗领域，尤其是涉及一种欺骗干扰检测方法。
背景技术
目前，卫星导航系统面临的欺骗干扰越来越严重，欺骗干扰旨在转发或伪造错误的导航信息去误导卫星导航接收机，可以在毫无察觉的情况下破坏甚至控制卫星导航接收机的定位结果，因此，欺骗干扰比压制干扰对卫星导航系统的危害更大。欺骗干扰的有效侦察与消除，无论是在民用方面还是军用方面都有着及其重要的意义。在有敌方欺骗干扰出现时，能够及时检测到并抑制掉欺骗干扰信号，对于维持卫星导航接收系统工作稳定性和连续性，使己方导航系统不受欺骗有着重要的意义。
为了解决与消除欺骗干扰的影响，国内外的一些专家学者也提出了一些欺骗干扰检测与消除的方法，McDowell在2007年提出了一种天线阵列抑制欺骗干扰的方法，这种方法将授权信号与干扰信号的到达角进行比较，具有良好的效果但是计算量较大。国内相关人员的研究成果如何产生欺骗干扰及检测与抑制转发欺骗干扰方面，对产生和转发式欺骗干扰的联合抑制研究有限。
目前，我国的北斗导航系统的二代二期正在建设，已经面向亚太区提供服务，不久将向全球用户提供服务，因此研究先进的欺骗干扰检测与识别技术有助于北斗导航系统未来的发展及向全球用户提供更好的卫星导航服务。
发明内容
本发明针对接收机捕获阶段单一的欺骗式干扰检测方法性能较差的问题，提出了一种利用信号到达时间和捕获相关峰联合检测的欺骗式干扰检测算法，解决了捕获阶段对于转发式欺骗干扰和较强产生式欺骗干扰的同时检测问题。本发明提供了一种捕获阶段复杂度相对较低的新的欺骗干扰的检测与识别手段。
本发明的目的是这样实现的：一种欺骗干扰检测方法，所述的检测方法通过接收机捕获阶段通过检测信号到达时间和捕获相关峰的功率实现，包括以下步骤：
(1)将接收信号进行下变频得到基带信号；其中，接收信号为导航信号或者导航信号和欺骗干扰信号的混合信号；
(2)将基带信号进行码频二维搜索得到相关峰值，将所有相关峰值分别与预设检测门限进行比较，如果所有相关峰值均小于预设检测门限，则表示没有接收到信号；如果有两个高于预设检测门限的相关峰值，则接收信号为混合信号；如果仅有一个相关峰值高于预设检测门限，则将该相关峰值与预设识别门限相比较，若大于预设识别门限，则接收信号为混合信号，若小于或等于预设识别门限，则接收信号为导航信号。
其中，如果有两个高于预设检测门限的相关峰值，则欺骗干扰为转发式欺骗干扰；如果仅有一个相关峰值高于预设检测门限，且相关峰值大于预设识别门限，则欺骗干扰为产生式欺骗干扰；所述的欺骗干扰分为转发式欺骗干扰和产生式欺骗干扰。
其中，步骤(2)中所述的将基带信号进行码频二维搜索得到相关峰值，具体包括步骤：
(201)对基带信号进行快速傅里叶变换，对快速傅里叶变换后得到的信号取复共轭；
(202)在接收信号与本地码信号时延差的范围内，以预设步进产生多个伪码信号；
(203)根据预设频率搜索范围，对每个伪码信号产生多个频率不同的本地码信号后，将产生的本地码信号进行快速傅里叶变换；
(204)根据产生的本地码信号的频率步进和码频步进，依次对本地码与接收信号进行相关处理，然后进行二维搜索得到相关峰值。
其中，步骤(204)具体包括步骤：
(301)将取复共轭后的信号与快速傅里叶变换后的本地码信号进行点对点相乘；
(302)将相乘结果进行反傅里叶变换得到时域信号，并求时域信号的绝对值；
(303)对每个绝对值进行二维搜索得到相关峰值。
本发明与现有技术相比的有益效果为：
(1)本发明根据转发欺骗干扰到达时间晚于真实信号及欺骗干扰信号功率略高于真实导航信号的特点，利用捕获阶段二维搜索相关峰的个数及峰值功率来检测与识别欺骗干扰。主要用于卫星导航的各种接收终端反欺骗中，提高了各类卫星导航接收终端在复杂电磁环境下的导航定位的性能；
(2)能够实现对转发和产生式欺骗干扰的检测；
(3)能够在现有导航接收机中实现。
附图说明
图1是本发明的欺骗干扰检测与识别流程图。
具体实施方式
以下结合图1对本发明的流程做进一步详细的说明。一种欺骗干扰检测方法，所述的检测方法通过捕获阶段的相关峰搜索实现，包括以下步骤：
(1)将接收信号进行下变频得到基带信号；其中，接收信号为导航信号或者导航信号和欺骗干扰信号的混合信号；
接收信号经过射频天线接收后，先由模拟的射频下变频器变为中频信号，中频信号经A/D采样后变为数字信号，然后进行卫星信号的捕获，捕获的开始首先要对接收信号进行正交下变频，将信号变为基带信号将载波从信号中剥离理出来。
(2)将基带信号进行码频二维搜索得到相关峰值，将所有相关峰值分别与预设检测门限η1进行比较，如果所有相关峰值均小于η1，则没有接收到信号；如果有两个高于η1的相关峰值，则存在转发式欺骗干扰；如果仅有一个相关峰值高于η1，则将该相关峰值与识别门限η2比较，若大于η2，则存在产生式欺骗干扰，若小于等于η2，则接收到的信号为导航信号。
其中，将基带信号进行码频二维搜索得到相关峰值，具体包括步骤：
(201)对基带信号进行快速傅里叶变换后，对得到的信号取复共轭；
对接收到的一个伪码周期的导航信号进行快速傅里叶变换，将输出转化到频域，值为X(k)，这里n＝k＝0,1,…,N；取X(k)的复共轭，值为X(k)*，其中X(k)为接收信号的傅里叶变换，N为数据长度，*为信号的复共轭。
(202)在接收信号与本地码信号时延差的范围内，以预设步进产生多个伪码信号s(t-τj)，其中τj＝0,1…,M,M为最多时延码片个数；
(203)根据设定的频率搜索范围，对每个伪码信号产生多个频率不同的本地码信号后，将产生的本地码信号进行快速傅里叶变换；
频率搜索的过程就是将本地码乘以一个搜索范围内的射频载波信号，并以一定的搜索步长进行逐次搜索，产生的本地码信号qsi可用下式表示其中Cs表示产生的本地码信号的幅度，fi表示产生的第i个本地码信号的中心频率，t表示信号时刻。
(204)根据产生的本地码频率步进和码频步进，依次对本地码信号与接收信号进行相关处理，寻找二维搜索的相关峰。具体过程为：
将X(k)*与qsi(k)点对点相乘，结果为Rsi(k)；其中s＝1,2…,S为频率扫描的次数；
将Rsi(k)进行反傅里叶变换，变换到时域并求其绝对值|rsi(n)|；对于每一个接收机通道共有S×N个值；
对|rsi(n)|的S×N个值进行二维搜索，搜索大于门限的峰值。

Claims (4)

1.一种欺骗干扰检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将接收信号进行下变频得到基带信号；其中，接收信号为导航信号或者导航信号和欺骗干扰信号的混合信号；
(2)将基带信号进行码频二维搜索得到相关峰值，将所有相关峰值分别与预设检测门限进行比较，如果所有相关峰值均小于预设检测门限，则表示没有接收到信号；如果有两个高于预设检测门限的相关峰值，则接收信号为混合信号；如果仅有一个相关峰值高于预设检测门限，则将该相关峰值与预设识别门限相比较，若大于预设识别门限，则接收信号为混合信号，若小于或等于预设识别门限，则接收信号为导航信号。
2.根据权利要求1所述的一种欺骗干扰检测方法，其特征在于，如果有两个高于预设检测门限的相关峰值，则欺骗干扰为转发式欺骗干扰；如果仅有一个相关峰值高于预设检测门限，且相关峰值大于预设识别门限，则欺骗干扰为产生式欺骗干扰；所述的欺骗干扰分为转发式欺骗干扰和产生式欺骗干扰。
3.根据权利要求1所述的一种欺骗干扰检测方法，其特征在于，步骤(2)中所述的将基带信号进行码频二维搜索得到相关峰值，具体包括步骤：
(201)对基带信号进行快速傅里叶变换，对快速傅里叶变换后得到的信号取复共轭；
(202)在接收信号与本地码信号时延差的范围内，以预设步进产生多个伪码信号；
(203)根据预设频率搜索范围，对每个伪码信号产生多个频率不同的本地码信号后，将产生的本地码信号进行快速傅里叶变换；
(204)根据产生的本地码信号的频率步进和码频步进，依次对本地码与接收信号进行相关处理，然后进行二维搜索得到相关峰值。
4.根据权利要求3所述的一种欺骗干扰检测方法，其特征在于，所述的步骤(204)具体包括步骤：
(301)将取复共轭后的信号与快速傅里叶变换后的本地码信号进行点对点相乘；
(302)将相乘结果进行反傅里叶变换得到时域信号，并求时域信号的绝对值；
(303)对每个绝对值进行二维搜索得到相关峰值。
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