CN106970399B - 基于调频数据广播的导航方法、终端、信息处理中心和导航接收机 - Google Patents

基于调频数据广播的导航方法、终端、信息处理中心和导航接收机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种调频数据广播的导航方法、终端、信息处理中心和导航接收机，所述方法包括：接收并解调接收到的待识别信息；根据所述待识别信息获取真实卫星星历和/或欺骗干扰源信息；利用数据调频广播信号将所述真实卫星星历和/或所述欺骗干扰源信息发送至抗欺骗信息处理中心。由于采用了数据调频信号的方式发送所述真实的卫星星历和欺骗干扰源信息，可在提供广泛服务覆盖范围的基础上保持低成本的优势，提高了导航系统的可靠性，导航信息发送的过程不需要通过移动通信网络，节约了大量的网络连接资源；此外，采用调频数据广播作为分发手段，数据传播速度快，保障了信息传递的实时性。

Description

基于调频数据广播的导航方法、终端、信息处理中心和导航接 收机
技术领域
本发明涉及卫星导航技术领域，特别是涉及基于调频数据广播的导航方法、终端、信息处理中心和导航接收机。
背景技术
自二十世纪70年代以来，自美国GPS(Global Positioning System)全球定位系统研发建成伊始，随着欧盟伽利略系统、我国北斗导航定位系统的逐步建成和发展，卫星导航定位技术已成为日常生活、出行、信息交流中一项不可缺少的技术。然而，伴随着卫星导航定位技术的发展，导航欺骗技术也随之萌生并逐渐壮大，其正面的意义在于为军事国防提供保障，可起到欺骗非法入侵者以便于实施逮捕的作用；但从另一个角度来看，为了防止非法欺骗干扰源对我国内部正常的军事和民用导航应用造成欺骗和扰乱，导航抗欺骗技术也亟待深入研究和发展。
目前的导航欺骗信号主要分为两类：一是生成式导航欺骗，指欺骗干扰源不关注真实卫星导航信号内容，直接按欺骗需求模仿真实信号格式生成欺骗信号；二是转发式导航欺骗，指欺骗干扰源首先接收真实卫星导航信号并读取其内容，再根据欺骗需求调整信号发送延时或篡改其中部分内容并发送给用户。
针对上述两种欺骗方式，传统的导航抗欺骗手段为：用户接收机在本地存储过去的星历并实时与接收到的信号进行比较；或采取某种算法对自身定位解算结果进行合理性校验；或采用特殊结构形式的导航接收机。以上方式对用户接收机本身的软硬件需求较高，且会导致成本的提升、计算性能的下降等等一系列问题。
发明内容
本发明实施例提供一种导航抗欺骗方法、终端、信息处理中心和导航接收机，可以降低导航接收机自身的软硬件需求，降低成本，其中，所述方法包括：
接收并解调接收到的待识别信息；
根据所述待识别信息获取真实卫星星历和/或欺骗干扰源信息；
利用数据调频广播信号将所述真实卫星星历和/或所述欺骗干扰源信息发送至抗欺骗信息处理中心，以使所述抗欺骗信息处理中心能够根据所述真实卫星星历获取各卫星的真实卫星星历和/或根据所述欺骗干扰源信息获取欺骗干扰源位置信息。
在其中一个实施例中，所述接收并解调接收到的待识别信息，包括：
利用多天线接收机接收并解调接收到的待识别信息；
则所述根据所述待识别信息获取卫星星历和/或欺骗干扰源信息，包括：
根据所述多天线接收机的各天线接收到的所述待识别信息的载波相位差，计算所述待识别信息的接收方向；
当至少两个所述待识别信息的接收方向一致时，确定接收方向一致的至少两个所述待识别信息为生成式欺骗干扰源发送的多发欺骗干扰源信息。
在其中一个实施例中，在根据所述多天线接收机的各天线接收到的待识别信息的载波相位差，计算所述待识别信息的接收方向的步骤之后，所述方法还包括：
去除所述多发欺骗干扰源信息，获取剩余待识别信息；
将所述剩余待识别信息的接收方向和预设的真实卫星信号方向进行比较，获取方向偏差值；
当所述方向偏差值超过偏差门限值时，确定所述剩余待识别信息为生成式欺骗干扰源发送的单发欺骗干扰源信息。
在其中一个实施例中，所述根据所述待识别信息获取真实卫星星历、欺骗干扰源信息，还包括：
在所述待识别信息中，排除欺骗干扰源信息，获取真实卫星信息，所述欺骗干扰源信息包括所述多发欺骗干扰源信息和所述单发欺骗干扰源信息；
根据所述真实卫星信息，获取真实卫星星历；
根据所述真实卫星星历，计算抗欺骗终端位置信息；
则所述利用数据调频广播信号将所述真实卫星星历、所述欺骗干扰源信息发送至抗欺骗信息处理中心，还包括：
利用数据调频广播信号将所述真实卫星星历、所述欺骗干扰源信息和所述抗欺骗终端位置信息发送至抗欺骗信息处理中心。
在其中一个实施例中，所述利用数据调频广播信号将所述真实卫星星历、所述欺骗干扰源信息和所述抗欺骗终端位置信息发送至抗欺骗信息处理中心，包括：
根据所述真实卫星星历、据所述欺骗干扰源信息、所述抗欺骗终端位置信息和预设的调频数据广播信息帧格式，分别生成真实卫星星历帧、欺骗干扰源信息帧和抗欺骗终端位置信息帧；
根据所述真实卫星星历帧、所述欺骗干扰源信息帧、所述抗欺骗终端位置信息帧和预设的调频数据广播信号格式，生成第一调频数据广播信号；
将所述第一调频数据广播信号发送至所述抗欺骗信息处理中心。
本发明还提供一种基于调频数据广播的导航方法，所述方法包括：
接收并解调各抗欺骗终端发送的第一调频数据广播信号，获取各所述抗欺骗终端发送的真实卫星星历；
根据各所述抗欺骗终端发送的所述真实卫星星历，获取各卫星的真实卫星星历；
获取抗欺骗信息处理中心授时信息；
根据所述各卫星的真实卫星星历、所述抗欺骗信息处理中心授时信息和预设的调频数据广播信息帧格式，分别生成各卫星的真实卫星星历帧、授时信息帧；
根据所述各卫星的真实卫星星历帧、所述授时信息帧和预设的调频数据广播信号格式，生成第二调频数据广播信号；
通过调频数据广播发射机发送所述第二调频数据广播信号。
在其中一个实施例中，所述根据各所述抗欺骗终端发送的所述真实卫星星历，获取各卫星的真实卫星星历，包括：
当至少两个所述抗欺骗终端发送的同一卫星的真实卫星星历相同时，任意取其中之一为所述卫星的真实卫星星历；
当至少两个所述抗欺骗终端发送的同一卫星的真实卫星星历不同时，保留星历时间最新的星历信息为所述卫星的真实卫星星历。
在其中一个实施例中，所述接收并解调各抗欺骗终端发送的第一调频数据广播信号，还包括：
获取各所述抗欺骗终端发送的抗欺骗终端位置信息和欺骗干扰源信息；
则在接收并解调各抗欺骗终端发送的第一调频数据广播信号的步骤之后，所述方法还包括：
根据各所述抗欺骗终端位置信息和所述欺骗干扰源信息，确定欺骗干扰源位置信息；
输出所述欺骗干扰源位置信息。
本发明还提供一种基于调频数据广播的导航方法，所述方法包括：
接收并解调卫星信号，获取待识别卫星星历；
接收并解调抗欺骗信息处理中心通过调频数据广播发射机发送的第二调频数据广播信号，获取所述抗欺骗信息处理中心发送的各卫星的真实卫星星历；
将所述待识别卫星星历和所述各卫星的真实卫星星历中与之对应的卫星的真实卫星星历进行比较；
当所述待识别卫星星历与所述各卫星的星历信息中与之对应的卫星的真实卫星星历一致时，确定所述待识别卫星星历为真实卫星星历。
在其中一个实施例中，所述接收并解调抗欺骗信息处理中心通过调频数据广播发射机发送的第二调频数据广播信号，还包括：
获取所述抗欺骗信息处理中心发送的抗欺骗信息处理中心授时信息；
则在确定所述待识别卫星星历为真实卫星星历的步骤之后，所述方法还包括：
当所述真实卫星星历的数量可以完成定位时，根据各所述真实卫星星历计算用户导航接收机位置信息和用户导航接收机授时信息；
根据所述用户导航接收机授时信息和所述待识别卫星星历，确定所述用户导航接收机位置信息为定位信息。
在其中一个实施例中，所述根据所述用户导航接收机授时信息和所述待识别卫星星历，确定所述用户导航接收机位置信息为定位信息，包括：
根据所述待识别卫星星历，计算第一授时信息；
将所述抗欺骗信息处理中心授时信息和所述调频数据广播发射机的位置信息，计算第二授时信息；
当所述第一授时信息和所述第二授时信息之间的差异小于授时门限值时，确定所述用户导航接收机位置信息为定位信息。
在其中一个实施例中，抗欺骗终端通过接收并解调待识别信息，在所述待识别信息中获取真实的卫星星历或欺骗干扰源信息后，通过数据调频信号的方式发送至抗欺骗信息处理中心。由于采用了数据调频信号的方式发送所述真实的卫星星历和欺骗干扰源信息，可在提供广泛服务覆盖范围的基础上保持低成本的优势，提高了导航系统的可靠性，导航信息发送的过程不需要通过移动通信网络，节约了大量的网络连接资源；此外，采用调频数据广播作为分发手段，数据传播速度快，保障了信息传递的实时性。
在其中一个实施例中，抗欺骗终端通过多天线接收机识别多发欺骗干扰源信息，精确的对生成式欺骗干扰源发送的信息进行定位，提高了导航系统的可靠性。
在其中一个实施例中，抗欺骗终端通过将排除了多发欺骗干扰源信息的待识别信息，和预设的真实卫星信号方向进行比较后的方向偏差值，和预设的偏差门限值的比较结果，确定单发欺骗干扰源信息，进一步精确的对生成式欺骗干扰源发送的信息进行定位，提高了导航系统的信息准确性和可靠性。
在其中一个实施例中，抗欺骗终端通过筛选出的真实卫星信息，计算自身位置信息发送给抗欺骗信息处理中心，以使抗欺骗信息中心根据所述的抗欺骗终端自身位置信息计算欺骗干扰源的位置信息，提高导航系统的信息准确性和可靠性。
在其中一个实施例中，通过预设的调频数据广播信号格式，抗欺骗终端将真实卫星星历、欺骗干扰源信息、抗欺骗终端位置信息发送给抗欺骗信息处理中心，通过特定的广播信号内的信息帧生成格式和广播信号生成格式，提高了调频数据广播信号的使用效率，进一步提高了导航系统的信息可靠性和准确性。
在其中一个实施例中，抗欺骗信息处理中心通过接收并解调抗欺骗终端发送的第一调频数据广播信号，获取真实卫星星历，并将所述真实卫星星历和自身授时信息，通过第二调频广播信号，通过调频数据广播发射机发送给用户导航接收机。由于导航信息的发送采用了数据调频信号的方式发送，可在提供广泛服务覆盖范围的基础上保持低成本的优势，提高了导航系统的可靠性，导航信息发送的过程不需要通过移动通信网络，节约了用户的无线通信网络流量，也节约了大量的网络连接资源；此外，采用调频数据广播作为分发手段，数据传播速度快，保障了信息传递的实时性。
在其中一个实施例中，抗欺骗信息处理中心通过对接收到的不同的抗欺骗终端发送的真实星历的筛选，以获取真实的卫星的星历信息发送出去，通过对真实卫星星历的确定，保证了导航系统的导航信息的可靠性。
在其中一个实施例中，抗欺骗信息处理中心，通过对接收到的第一调频数据广播信号中的欺骗干扰源信息的解调和分析，获取欺骗干扰源的位置信息并输出，提供给后续的对欺骗干扰源的治理工作，提高导航系统的可靠性。
在其中一个实施例中，用户导航接收机接收并解调抗欺骗信息处理中心通过调频数据广播发射机发送的第二调频数据广播信号，获取真实卫星星历，同时接收并解调卫星信号获取待识别卫星星历，通过将待识别卫星星历和真实卫星星历，确定接收到的卫星信号是否为真实的卫星信号。由于导航信息的发送采用了数据调频信号的方式发送，可在提供广泛服务覆盖范围的基础上保持低成本的优势，提高了导航系统的可靠性，导航信息发送的过程不需要通过移动通信网络，节约了用户的无线通信网络流量，也节约了大量的网络连接资源；此外，采用调频数据广播作为分发手段，数据传播速度快，保障了信息传递的实时性。
在其中一个实施例中，通过解析出的所述抗欺骗信息处理中心发送的抗欺骗信息处理中心授时信息，当所述真实卫星星历的数量可以完成定位时，通过计算自身位置信息和授时信息进行定位。通过接收到的数据调频信号确定真实卫星星历的数量是否满足定位的需求，在降低成本的基础上，提高了导航系统的利用率。
在其中一个实施例中，用户导航接收机根据接收到的待识别卫星星历计算出的第一授时信息，和根据接收到的调频数据广播信号计算出的第二授时信息，确定自身位置信息是否准确，是否可作为定位信息使用。通过对调频数据广播信号的使用，降低了成本的同时，提高了导航系统的利用率。
本发明提供一种基于调频数据广播的抗欺骗终端，包括：
待识别信息接收解调模块，用于接收并解调接收到的待识别信息；
卫星星历获取模块，用于根据所述待识别信息获取真实卫星星历和/或欺骗干扰源信息；
数据调频广播信号发送模块，用于利用数据调频广播信号将所述真实卫星星历和/或所述欺骗干扰源信息发送至抗欺骗信息处理中心，以使所述抗欺骗信息处理中心能够根据所述真实卫星星历获取各卫星的真实卫星星历和/或根据所述欺骗干扰源信息获取欺骗干扰源位置信息。
在其中一个实施例中，所述待识别信息接收解调模块，包括：
多天线接收机接收解调单元，用于利用多天线接收机接收并解调接收到的待识别信息；
则所述卫星星历获取模块，包括：
接收方向计算单元，用于根据所述多天线接收机的各天线接收到的所述待识别信息的载波相位差，计算所述待识别信息的接收方向；
多发欺骗干扰源信息确定单元，用于当至少两个所述待识别信息的接收方向一致时，确定接收方向一致的至少两个所述待识别信息为生成式欺骗干扰源发送的多发欺骗干扰源信息。
在其中一个实施例中，所述卫星星历获取模块，还包括：
方向偏差值计算单元，用于去除所述多发欺骗干扰源信息，获取剩余待识别信息；将所述剩余待识别信息的接收方向和预设的真实卫星信号方向进行比较，获取方向偏差值；
单发欺骗干扰源信息确定单元，用于当所述方向偏差值超过偏差门限值时，确定所述剩余待识别信息为生成式欺骗干扰源发送的单发欺骗干扰源信息。
在其中一个实施例中，所述卫星星历获取模块，还包括：
真实卫星星历获取单元，用于在所述待识别信息中，排除欺骗干扰源信息，获取真实卫星信息，所述欺骗干扰源信息包括所述多发欺骗干扰源信息和所述单发欺骗干扰源信息；根据所述真实卫星信息，获取真实卫星星历；
抗欺骗终端位置信息计算单元，用于根据所述真实卫星星历，计算抗欺骗终端位置信息；
所述数据调频广播信号发送模块，还用于利用数据调频广播信号将所述真实卫星星历、所述欺骗干扰源信息和所述抗欺骗终端位置信息发送至抗欺骗信息处理中心。
在其中一个实施例中，所述数据调频广播信号发送模块，包括：
信息帧生成单元，用于根据所述真实卫星星历、据所述欺骗干扰源信息、所述抗欺骗终端位置信息和预设的调频数据广播信息帧格式，分别生成真实卫星星历帧、欺骗干扰源信息帧和抗欺骗终端位置信息帧；
第一调频数据广播信号生成单元，用于根据所述真实卫星星历帧、所述欺骗干扰源信息帧、所述抗欺骗终端位置信息帧和预设的调频数据广播信号格式，生成第一调频数据广播信号；
第一调频数据广播信号发送单元，用于将所述第一调频数据广播信号发送至所述抗欺骗信息处理中心。
本发明提供一种基于调频数据广播的抗欺骗信息处理中心，所述方法包括：
第一调频数据广播信号接收解调模块，用于接收并解调各抗欺骗终端发送的第一调频数据广播信号，获取各所述抗欺骗终端发送的真实卫星星历；
真实卫星星历获取模块，用于根据各所述抗欺骗终端发送的所述真实卫星星历，获取各卫星的真实卫星星历；
授时信息获取模块，用于获取抗欺骗信息处理中心授时信息；
信息帧生成模块，用于根据所述各卫星的真实卫星星历、所述抗欺骗信息处理中心授时信息和预设的调频数据广播信息帧格式，分别生成各卫星的真实卫星星历帧、授时信息帧；
第二调频数据广播信号生成模块，用于根据所述各卫星的真实卫星星历帧、所述授时信息帧和预设的调频数据广播信号格式，生成第二调频数据广播信号；
第二调频数据广播信号发送模块，用于通过调频数据广播发射机发送所述第二调频数据广播信号。
在其中一个实施例中，所述真实卫星星历获取模块，用于：
当至少两个所述抗欺骗终端发送的同一卫星的真实卫星星历相同时，任意取其中之一为所述卫星的真实卫星星历；
当至少两个所述抗欺骗终端发送的同一卫星的真实卫星星历不同时，保留星历时间最新的星历信息为所述卫星的真实卫星星历。
在其中一个实施例中，所述第一调频数据广播信号接收解调模块，还用于：
获取各所述抗欺骗终端发送的抗欺骗终端位置信息和欺骗干扰源信息；
则所述抗欺骗信息处理中心，还包括：
欺骗干扰源位置信息获取模块，用于根据各所述抗欺骗终端位置信息和所述欺骗干扰源信息，确定欺骗干扰源位置信息；
欺骗干扰源位置信息输出模块，用于输出所述欺骗干扰源位置信息。
本发明提供一种基于调频数据广播的用户导航接收机，所述方法包括：
卫星信号接收解调模块，用于接收并解调卫星信号，获取待识别卫星星历；
第二调频数据广播信号接收解调模块，用于接收并解调抗欺骗信息处理中心通过调频数据广播发射机发送的第二调频数据广播信号，获取所述抗欺骗信息处理中心发送的各卫星的真实卫星星历；
真实卫星星历获取模块，用于将所述待识别卫星星历和所述各卫星的真实卫星星历中与之对应的卫星的真实卫星星历进行比较；当所述待识别卫星星历与所述各卫星的星历信息中与之对应的卫星的真实卫星星历一致时，确定所述待识别卫星星历为真实卫星星历。
在其中一个实施例中，所述第二调频数据广播信号接收解调模块，还用于：
获取所述抗欺骗信息处理中心发送的抗欺骗信息处理中心授时信息；
则用户导航接收机，还包括：
授时信息获取模块，用于当所述真实卫星星历的数量可以完成定位时，根据各所述真实卫星星历计算用户导航接收机位置信息和用户导航接收机授时信息；
定位信息获取模块，用于根据所述用户导航接收机授时信息和所述待识别卫星星历，确定所述用户导航接收机位置信息为定位信息。
在其中一个实施例中，所述定位信息获取模块，包括：
第一授时信息计算单元，用于根据所述待识别卫星星历，计算第一授时信息；
第二授时信息计算单元，用于将所述抗欺骗信息处理中心授时信息和所述调频数据广播发射机的位置信息，计算第二授时信息；
定位信息获取单元，用于当所述第一授时信息和所述第二授时信息之间的差异小于授时门限值时，确定所述用户导航接收机位置信息为定位信息。
在其中一个实施例中，抗欺骗终端通过接收并解调待识别信息，在所述待识别信息中获取真实的卫星星历或欺骗干扰源信息后，通过数据调频信号的方式发送至抗欺骗信息处理中心。由于采用了数据调频信号的方式发送所述真实的卫星星历和欺骗干扰源信息，可在提供广泛服务覆盖范围的基础上保持低成本的优势，提高了导航系统的可靠性，导航信息发送的过程不需要通过移动通信网络，节约了大量的网络连接资源；此外，采用调频数据广播作为分发手段，数据传播速度快，保障了信息传递的实时性。
在其中一个实施例中，抗欺骗终端通过多天线接收机识别多发欺骗干扰源信息，精确的对生成式欺骗干扰源发送的信息进行定位，提高了导航系统的可靠性。
在其中一个实施例中，抗欺骗终端通过将排除了多发欺骗干扰源信息的待识别信息，和预设的真实卫星信号方向进行比较后的方向偏差值，和预设的偏差门限值的比较结果，确定单发欺骗干扰源信息，进一步精确的对生成式欺骗干扰源发送的信息进行定位，提高了导航系统的信息准确性和可靠性。
在其中一个实施例中，抗欺骗终端通过筛选出的真实卫星信息，计算自身位置信息发送给抗欺骗信息处理中心，以使抗欺骗信息中心根据所述的抗欺骗终端自身位置信息计算欺骗干扰源的位置信息，提高导航系统的信息准确性和可靠性。
在其中一个实施例中，通过预设的调频数据广播信号格式，抗欺骗终端将真实卫星星历、欺骗干扰源信息、抗欺骗终端位置信息发送给抗欺骗信息处理中心，通过特定的广播信号内的信息帧生成格式和广播信号生成格式，提高了调频数据广播信号的使用效率，进一步提高了导航系统的信息可靠性和准确性。
在其中一个实施例中，抗欺骗信息处理中心通过接收并解调抗欺骗终端发送的第一调频数据广播信号，获取真实卫星星历，并将所述真实卫星星历和自身授时信息，通过第二调频广播信号，通过调频数据广播发射机发送给用户导航接收机。由于导航信息的发送采用了数据调频信号的方式发送，可在提供广泛服务覆盖范围的基础上保持低成本的优势，提高了导航系统的可靠性，导航信息发送的过程不需要通过移动通信网络，节约了用户的无线通信网络流量，也节约了大量的网络连接资源；此外，采用调频数据广播作为分发手段，数据传播速度快，保障了信息传递的实时性。
在其中一个实施例中，抗欺骗信息处理中心通过对接收到的不同的抗欺骗终端发送的真实星历的筛选，以获取真实的卫星的星历信息发送出去，通过对真实卫星星历的确定，保证了导航系统的导航信息的可靠性。
在其中一个实施例中，抗欺骗信息处理中心，通过对接收到的第一调频数据广播信号中的欺骗干扰源信息的解调和分析，获取欺骗干扰源的位置信息并输出，提供给后续的对欺骗干扰源的治理工作，提高导航系统的可靠性。
在其中一个实施例中，用户导航接收机接收并解调抗欺骗信息处理中心通过调频数据广播发射机发送的第二调频数据广播信号，获取真实卫星星历，同时接收并解调卫星信号获取待识别卫星星历，通过将待识别卫星星历和真实卫星星历，确定接收到的卫星信号是否为真实的卫星信号。由于导航信息的发送采用了数据调频信号的方式发送，可在提供广泛服务覆盖范围的基础上保持低成本的优势，提高了导航系统的可靠性，导航信息发送的过程不需要通过移动通信网络，节约了用户的无线通信网络流量，也节约了大量的网络连接资源；此外，采用调频数据广播作为分发手段，数据传播速度快，保障了信息传递的实时性。
在其中一个实施例中，通过解析出的所述抗欺骗信息处理中心发送的抗欺骗信息处理中心授时信息，当所述真实卫星星历的数量可以完成定位时，通过计算自身位置信息和授时信息进行定位。通过接收到的数据调频信号确定真实卫星星历的数量是否满足定位的需求，在降低成本的基础上，提高了导航系统的利用率。
在其中一个实施例中，用户导航接收机根据接收到的待识别卫星星历计算出的第一授时信息，和根据接收到的调频数据广播信号计算出的第二授时信息，确定自身位置信息是否准确，是否可作为定位信息使用。通过对调频数据广播信号的使用，降低了成本的同时，提高了导航系统的利用率。
附图说明
图1为基于调频数据广播的导航系统的结构示意图；
图2为一个实施例的基于调频数据广播的导航方法的流程示意图；
图3为另一个实施例的基于调频数据广播的导航方法的流程示意图；
图4为利用多天线接收机的抗欺骗终端接收欺骗敢干扰源发送的干扰信号的原理示意图；
图5为另一个实施例的基于调频数据广播的导航方法的流程示意图；
图6为另一个实施例的基于调频数据广播的导航方法的流程示意图；
图7为另一个实施例的基于调频数据广播的导航方法的流程示意图；
图8为另一个实施例的基于调频数据广播的导航方法中抗欺骗终端信息帧的格式示意图；
图9为另一个实施例的基于调频数据广播的导航方法中抗欺骗终端数字调频广播信号的格式示意图；
图10为另一个实施例的基于调频数据广播的导航方法的流程示意图；
图11为另一个实施例的基于调频数据广播的导航方法中抗欺骗信息处理中心信息帧的结构示意图；
图12为另一个实施例的基于调频数据广播的导航方法中抗欺骗信息处理中心数字调频广播信号的结构示意图；
图13为另一个实施例的基于调频数据广播的导航方法的流程示意图；
图14为一个实施例的基于调频数据广播的导航方法中计算欺骗干扰源位置的原理示意图；
图15为另一个实施例的基于调频数据广播的导航方法的流程示意图；
图16为另一个实施例的基于调频数据广播的导航方法的流程示意图；
图17为另一个实施例的基于调频数据广播的导航方法的流程示意图；
图18为另一个实施例的基于调频数据广播的导航方法中转发欺骗干扰信息的排除原理示意图；
图19为一个实施例的基于调频数据广播的抗欺骗终端的结构示意图；
图20为一个实施例的基于调频数据广播的抗欺骗信息处理中心的结构示意图；
图21为一个实施例的基于调频数据广播的用户导航接收机的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是本发明的基于调频数据广播的导航方法和系统基本组成结构示意图。如图1所示，根据本发明的导航抗欺骗系统包括调频数据广播发射机、抗欺骗信息处理中心、用户导航接收机、分布在各地的抗欺骗终端四个部分，其中各部分之间的信息的传递，通过数据调频广播信号完成。
所述调频数据广播指目前已经广泛覆盖的87--108MHz广播电台网络的任一广播发射机。目前我国调频广播网络已经建设完成，广播发射机设备也广泛地覆盖了全国各地，而本发明提出的系统并不需要修改和新建立广播发射机设备。为了不对广播电台本身需要发送的内容造成干扰，可以采用共生调频数据广播技术。该技术基于立体声调频信号实际信号主体在±75KHz以内，而±[75,150]KHz的频谱上调频信号功率非常低这一现象，对这一段频谱资源进行再利用。
本发明所述的基于调频数据广播的导航方法可以采用上述共生调频数据广播，也可以采用调频频段数字音频广播CDR(GY/T 268.1—2013调频频段数字音频广播国家标准)的数据传输通道，或者采用基于调频副载波的数据广播RDS(Radio Data System，是一种广泛使用的调频数据广播技术，数据速率约为1.1kbps，相关国际标准：IEC 62106:2015Specification of the radio data system(RDS)for VHF/FM sound broadcasting inthe frequency range from 87,5MHz to 108,0MHz)。当然，本发明不限于上述广播技术体制，也可利用其它广播体制。
图2为一个实施例的基于调频数据广播的导航方法的流程示意图，如图2所示的基于调频数据广播的导航方法中抗欺骗终端的方法流程，包括：
步骤S10，接收并解调接收到的待识别信息。
具体的，抗欺骗终端接收并解调GNSS(Global Navigation Satellite System全球卫星导航系统)卫星信息，由于存在欺骗干扰源发送的欺骗信息，因此将接收到的信息确定为待识别信息。
步骤S20，根据所述待识别信息获取真实卫星星历和/或欺骗干扰源信息。
具体的，根据所述待识别信息，从中识别出欺骗干扰源发送的欺骗信息后，并获取到真实的卫星星历，其中识别出欺骗干扰源发送的欺骗信息，可通过对不同的待识别信息的发送方向进行分析的方法确定。根据欺骗干扰源信息的分析，对待识别信息的分析结果包括为三种，包括只获取到真实卫星星历、只获取到欺骗干扰源信息和同时获取真实卫星星历和欺骗干扰源信息。
步骤S30，利用数据调频广播信号将所述真实卫星星历和/或所述欺骗干扰源信息发送至抗欺骗信息处理中心。
具体的，抗欺骗终端将识别出的真实卫星星历和欺骗干扰源信息，通过数据调频广播信号的方式发送给抗欺骗信息处理中心。由于采用了数据调频广播信号的传送方式，使得抗欺骗终端可以根据需求设置多个，并分布在较大的范围内，从而识别出更多的欺骗干扰源信息，提高导航系统的信息准确度和可靠性。
在本实施例中，抗欺骗终端通过接收并解调待识别信息，在所述待识别信息中获取真实的卫星星历或欺骗干扰源信息后，通过数据调频信号的方式发送至抗欺骗信息处理中心。由于采用了数据调频信号的方式发送所述真实的卫星星历和欺骗干扰源信息，可在提供广泛服务覆盖范围的基础上保持低成本的优势，提高了导航系统的可靠性，导航信息发送的过程不需要通过移动通信网络，节约了大量的网络连接资源；此外，采用调频数据广播作为分发手段，数据传播速度快，保障了信息传递的实时性。
图3为另一个实施例的基于调频数据广播的导航方法的流程示意图，如图3所示的基于调频数据广播的导航方法中抗欺骗终端的方法流程，包括：
步骤S10a，利用多天线接收机接收并解调接收到的待识别信息。
具体的，所述多天线接收机是指包括多个天线的接收机，且所述多个天线之间有夹角，所述多天线接收机的每个天线同时接收待识别信息。
步骤S20a，根据所述多天线接收机的各天线接收到的所述待识别信息的载波相位差，计算所述待识别信息的接收方向；当至少两个所述待识别信息的接收方向一致时，确定接收方向一致的至少两个所述待识别信息为生成式欺骗干扰源发送的多发欺骗干扰源信息。
具体的，图4所示的是，利用多天线接收机的抗欺骗终端接收欺骗敢干扰源发送的干扰信号的原理示意图，根据图4，两天线间的相位差△θ可由下式计算：
Figure BDA0001230644660000151
则有：
Figure BDA0001230644660000161
其中l为两天线基线长度，α为信号来波入射方位角，λ为卫星信号波长。类似的，三个天线可检测来波信号的俯仰角。
因此，根据上述多天线接收机的多天线接收到的待识别信息的接收方向，可以用来识别欺骗干扰源发送的欺骗信息，当至少两个所述待识别信息的接收方向一致时，确定接收方向一致的至少两个所述待识别信息为生成式欺骗干扰源发送的多发欺骗干扰源信息。
步骤S30a，利用数据调频广播信号将所述真实卫星星历和/或所述欺骗干扰源信息发送至抗欺骗信息处理中心。
具体的，同步骤S30。
在本实施例中，抗欺骗终端通过多天线接收机识别多发欺骗干扰源信息，精确的对生成式欺骗干扰源发送的信息进行定位，提高了导航系统的可靠性。
图5为另一个实施例的基于调频数据广播的导航方法的流程示意图，如图5所示的基于调频数据广播的导航方法中抗欺骗终端的方法流程，包括：
步骤S10b，利用多天线接收机接收并解调接收到的待识别信息。
具体的，同步骤S10a描述。
步骤S20b，根据所述多天线接收机的各天线接收到的所述待识别信息的载波相位差，计算所述待识别信息的接收方向；当至少两个所述待识别信息的接收方向一致时，确定接收方向一致的至少两个所述待识别信息为生成式欺骗干扰源发送的多发欺骗干扰源信息。
具体的，同步骤S20a描述。
步骤S30b，去除所述多发欺骗干扰源信息，获取剩余待识别信息；将所述剩余待识别信息的接收方向和预设的真实卫星信号方向进行比较，获取方向偏差值；当所述方向偏差值超过偏差门限值时，确定所述剩余待识别信息为生成式欺骗干扰源发送的单发欺骗干扰源信息。
具体的，在去除了接收方向已知的待识别信息后，剩余的待识别信息的接收方向均各自不同，为了从中筛选单发欺骗干扰源信息，需要和预设的真实卫星信息的接收方向进行比对，当两者之间的差值在允许范围内时，认为是真实的卫星信息，否则为单发欺骗干扰源信息。
步骤S40b，利用数据调频广播信号将所述真实卫星星历和/或所述欺骗干扰源信息发送至抗欺骗信息处理中心。
具体的，同步骤S30描述。
在本实施例中，抗欺骗终端通过将排除了多发欺骗干扰源信息的待识别信息，和预设的真实卫星信号方向进行比较后的方向偏差值，和预设的偏差门限值的比较结果，确定单发欺骗干扰源信息，进一步精确的对生成式欺骗干扰源发送的信息进行定位，提高了导航系统的信息准确性和可靠性。
图6为另一个实施例的基于调频数据广播的导航方法的流程示意图，如图6所示的基于调频数据广播的导航方法中抗欺骗终端的方法流程，包括：
步骤S10c，利用多天线接收机接收并解调接收到的待识别信息。
具体的，同步骤S10a描述。
步骤S20c，根据所述多天线接收机的各天线接收到的所述待识别信息的载波相位差，计算所述待识别信息的接收方向；当至少两个所述待识别信息的接收方向一致时，确定接收方向一致的至少两个所述待识别信息为生成式欺骗干扰源发送的多发欺骗干扰源信息。
具体的，同步骤S20a描述。
步骤S30c，去除所述多发欺骗干扰源信息，获取剩余待识别信息；将所述剩余待识别信息的接收方向和预设的真实卫星信号方向进行比较，获取方向偏差值；当所述方向偏差值超过偏差门限值时，确定所述剩余待识别信息为生成式欺骗干扰源发送的单发欺骗干扰源信息。
具体的，同步骤S20b描述。
步骤S40c，在所述待识别信息中，排除欺骗干扰源信息，获取真实卫星信息，所述欺骗干扰源信息包括所述多发欺骗干扰源信息和所述单发欺骗干扰源信息。
具体的，在抗欺骗终端接收到的待识别信息中，将确定好的多发欺骗干扰源信息和所述单发欺骗干扰源信息排除后，剩余的信息即为真实的卫星信息。
步骤S50c，根据所述真实卫星信息，获取真实卫星星历。
具体的，抗欺骗终端重新对真实卫星信号进行捕获跟踪后，解调处理得到的各颗卫星的星历信息。
步骤S60c，根据所述真实卫星星历，计算抗欺骗终端位置信息。
具体的，根据真实的卫星星历的解算，获取抗欺骗终端自身的位置信息。
步骤S70c，利用数据调频广播信号将所述真实卫星星历、所述欺骗干扰源信息和所述抗欺骗终端位置信息发送至抗欺骗信息处理中心。
具体的，与步骤S30相比，多了抗欺骗终端位置这项发送内容。
在本实施例中，抗欺骗终端通过筛选出的真实卫星信息，计算自身位置信息发送给抗欺骗信息处理中心，以使抗欺骗信息中心根据所述的抗欺骗终端自身位置信息计算欺骗干扰源的位置信息，提高导航系统的信息准确性和可靠性。
图7为另一个实施例的基于调频数据广播的导航方法的流程示意图，如图7所示的基于调频数据广播的导航方法中抗欺骗终端的方法流程，包括：
步骤S71，根据所述真实卫星星历、据所述欺骗干扰源信息、所述抗欺骗终端位置信息和预设的调频数据广播信息帧格式，分别生成真实卫星星历帧、欺骗干扰源信息帧和抗欺骗终端位置信息帧。
具体的，所述预设的调频数据广播信息帧格式，可采用利用固定位长的数据表达需携带的信息中的参数，以及将信息中的各参数利用固定的排列方式，以生成一个完整的信息帧，便于发送方和接收方的信息传递和解析。也可以采用位长不固定或排列方式随机的形式，根据实际情况灵活设定即可。
举例说明如下，如图8所示，其中Frame0包含信息概况和抗欺骗终端位置信息等，每个Frame1信息帧包含一颗GNSS卫星的卫星星历信息，每个Frame2信息帧包含一个欺骗干扰源信息。每类信息帧的具体内容格式如图8中所示。
其中，Frame0中各部分及其含义在表1中列出，图中各参数下方数字表示该参数所占字节数：
表1 Frame0类型信息帧各参数及含义说明
Preamble 帧头，标志一帧的开始
Msg Type 信息帧类别，0、1、2分别指本帧为Frame0、1、2类型帧
Time 信息页发送时间
Pos X 抗欺骗终端所在位置X轴坐标值
Pos Y 抗欺骗终端所在位置Y轴坐标值
Pos Z 抗欺骗终端所在位置Z轴坐标值
GNSS Total Num 抗欺骗终端当前可接收到信号的GNSS卫星数
Jammer Total Num 抗欺骗终端当前检测到的欺骗干扰源数
Parity 奇偶性校验，每一位对应一个参数的奇偶校验结果
Frame1中各参数及含义在表2中列出(重复参数不再列出)：
表2 Frame1类型信息帧各参数及含义说明
Figure BDA0001230644660000191
Frame2中各参数及含义在表3中列出(重复参数不再列出)：
表3 Frame2类型信息帧各参数及含义说明
Jammer ID 欺骗干扰源编号
Azimuth 欺骗干扰源方位角
Elevation 欺骗干扰源高度角
Signal Power 欺骗干扰源在抗欺骗终端处的信号功率
步骤S72，根据所述真实卫星星历帧、所述欺骗干扰源信息帧、所述抗欺骗终端位置信息帧和预设的调频数据广播信号格式，生成第一调频数据广播信号。
具体的，所述调频数据广播新型号格式，是将各个信息帧组合在一个调频数据广播信号中进行发送的格式。如图9所示，抗欺骗终端上报信息采用以页为单位连续播发的形式，每一页包含三类信息帧，其中Frame0包含本页信息概况和抗欺骗终端位置等信息，每个Frame1信息帧包含一颗GNSS卫星的星历信息，每个Frame2信息帧包含一个欺骗干扰源信息。
步骤S73，将所述第一调频数据广播信号发送至所述抗欺骗信息处理中心。
在本实施例中，通过预设的调频数据广播信号格式，抗欺骗终端将真实卫星星历、欺骗干扰源信息、抗欺骗终端位置信息发送给抗欺骗信息处理中心，通过特定的广播信号内的信息帧生成格式和广播信号生成格式，提高了调频数据广播信号的使用效率，进一步提高了导航系统的信息可靠性和准确性。
图10为另一个实施例的基于调频数据广播的导航方法的流程示意图，如图10所示的基于调频数据广播的导航方法中抗欺骗信息处理中心的方法流程，包括：
步骤S1，接收并解调各抗欺骗终端发送的第一调频数据广播信号，获取各所述抗欺骗终端发送的真实卫星星历。
具体的，在一定的区域范围内，设置一个抗欺骗信息处理中心，用于接收其覆盖区域内的抗欺骗终端发送的调频数据广播信号，由于调频数据广播的特性决定了抗欺骗信息处理中心的覆盖范围较大。所述抗欺骗信息处理中心接收抗欺骗终端发送的第一调频数据广播信号，从中解调出各抗欺骗终端上报的真实卫星星历。
步骤S2，根据各所述抗欺骗终端发送的所述真实卫星星历，获取各卫星的真实卫星星历。
具体的，因不同的抗欺骗终端，会接收到相同的卫星发送的卫星星历，因此不同的抗欺骗终端会上报相同的卫星的真实卫星星历，抗欺骗信息处理中心，通过对各抗欺骗终端发送的真实卫星星历进行处理，获取各卫星的真实卫星星历。
步骤S3，获取抗欺骗信息处理中心授时信息。
具体的，抗欺骗信息处理中心可采用各种授时方式对自身进行精确授时。
步骤S4，根据所述各卫星的真实卫星星历、所述抗欺骗信息处理中心授时信息和预设的调频数据广播信息帧格式，分别生成各卫星的真实卫星星历帧、授时信息帧。
具体的，所述预设的调频数据广播信息帧格式，可采用利用固定位长的数据表达需携带的信息中的参数，以及将信息中的各参数利用固定的排列方式，以生成一个完整的信息帧，便于发送方和接收方的信息传递和解析。也可以采用位长不固定或排列方式随机的形式，根据实际情况灵活设定即可。
举例说明，如图11所示，抗欺骗信息处理中心将去除重复信息的各颗GNSS卫星星历信息以及精确授时信息整合成如下格式的抗欺骗信息，其中信息发送方式和内容与抗欺骗终端上报信息类似，只是不包含欺骗干扰源信息；信息帧内各参数含义与表1、表2相同。
步骤S5，根据所述各卫星的真实卫星星历帧、所述授时信息帧和预设的调频数据广播信号格式，生成第二调频数据广播信号。
具体的，所述预设的调频数据广播信息帧格式，可采用利用固定位长的数据表达需携带的信息中的参数，以及将信息中的各参数利用固定的排列方式，以生成一个完整的信息帧，便于发送方和接收方的信息传递和解析。也可以采用位长不固定或排列方式随机的形式，根据实际情况灵活设定即可。
举例说明如图12所示，具体说明同图9类似，不再赘述。
步骤S6，通过调频数据广播发射机发送所述第二调频数据广播信号。
在本实施例中，抗欺骗信息处理中心通过接收并解调抗欺骗终端发送的第一调频数据广播信号，获取真实卫星星历，并将所述真实卫星星历和自身授时信息，通过第二调频广播信号，通过调频数据广播发射机发送给用户导航接收机。由于导航信息的发送采用了数据调频信号的方式发送，可在提供广泛服务覆盖范围的基础上保持低成本的优势，提高了导航系统的可靠性，导航信息发送的过程不需要通过移动通信网络，节约了用户的无线通信网络流量，也节约了大量的网络连接资源；此外，采用调频数据广播作为分发手段，数据传播速度快，保障了信息传递的实时性。
在其中一个实施例中，所述根据各所述抗欺骗终端发送的所述真实卫星星历，获取各卫星的真实卫星星历，包括：当至少两个所述抗欺骗终端发送的同一卫星的真实卫星星历相同时，任意取其中之一为所述卫星的真实卫星星历；当至少两个所述抗欺骗终端发送的同一卫星的真实卫星星历不同时，保留星历时间最新的星历信息为所述卫星的真实卫星星历。
具体的，为排除多个抗欺骗终端上报的相同的卫星星历，采用相同项排除法和时间比较法，为每个卫星保留一个真实卫星星历即可。
在本实施例中，抗欺骗信息处理中心通过对接收到的不同的抗欺骗终端发送的真实星历的筛选，以获取真实的卫星的星历信息发送出去，通过对真实卫星星历的确定，保证了导航系统的导航信息的可靠性。
图13为另一个实施例的基于调频数据广播的导航方法的流程示意图，如图13所示的基于调频数据广播的导航方法中抗欺骗信息处理中心的方法流程，包括：
步骤S1a，接收并解调各抗欺骗终端发送的第一调频数据广播信号，获取各所述抗欺骗终端发送的抗欺骗终端位置信息和欺骗干扰源信息。
具体的，抗欺骗信息处理中心，在接收到的第一调频数据广播信号中，解调出各抗欺骗终端发送的自身位置信息和其解析出的欺骗干扰源信息。
步骤S2a，根据各所述抗欺骗终端位置信息和所述欺骗干扰源信息，确定欺骗干扰源位置信息。
具体的，抗欺骗信息处理中心，将各抗欺骗终端上报的欺骗干扰源信息进行分析，若发现多个距离较近的抗欺骗终端接收到同样的欺骗信息，例如均接收到某个欺骗干扰源伪造编号为B1,B2,B3的卫星信号，则可根据这些抗欺骗终端的位置和欺骗干扰源信号方向该干扰源位置，如图14所示，图中A1，A2，A3为抗欺骗终端位置，α1，α2，α3为干扰信号到各欺骗干扰源的信号入射方向，则三条信号入射线交点即为欺骗干扰源位置P。此方法当接收到同一欺骗源信号的抗欺骗终端数大于等于2时可用。
步骤S3a，输出所述欺骗干扰源位置信息。
具体的，将各个欺骗干扰源位置及其欺骗信号内容整合为列表，交由相关部门或人员判断是否需要去除干扰源。
在本实施例中，抗欺骗信息处理中心，通过对接收到的第一调频数据广播信号中的欺骗干扰源信息的解调和分析，获取欺骗干扰源的位置信息并输出，提供给后续的对欺骗干扰源的治理工作，提高导航系统的可靠性。
图15为另一个实施例的基于调频数据广播的导航方法的流程示意图，如图15所示的基于调频数据广播的导航方法中用户导航接收机方法的流程包括：
步骤S100，接收并解调卫星信号，获取待识别卫星星历。
具体的，用户导航接收机自身可接收并解调卫星信号，但无法区分所接受到的卫星信号是否是真实的卫星信号，因此将从中所解调出的卫星星历作为待识别卫星星历。
步骤S200，接收并解调抗欺骗信息处理中心通过调频数据广播发射机发送的第二调频数据广播信号，获取所述抗欺骗信息处理中心发送的各卫星的真实卫星星历。
具体的，用户导航接收机接收并解调抗欺骗信息处理中心发送的第二调频广播信号，通过解调，可获取各卫星的真实卫星星历。
步骤S300，将所述待识别卫星星历和所述各卫星的真实卫星星历中与之对应的卫星的真实卫星星历进行比较。
具体的，由于抗欺骗信息处理中心发送的各卫星的真实卫星星历，正常情况下，应该大于用户导航接收机所能接收到的卫星星历，因此，需要从抗欺骗信息处理中心发送的各卫星的真实卫星星历中，找出用户导航接收机接收到的卫星对应的卫星星历。
步骤S400，当所述待识别卫星星历与所述各卫星的星历信息中与之对应的卫星的真实卫星星历一致时，确定所述待识别卫星星历为真实卫星星历。
具体的，所述的待识别卫星星历和与之对应的真实卫星星历一致，包括有对应的卫星星历，和所述卫星星历中的信息完全一致。但不完全一致时，可确认所述待识别卫星星历为生成式欺骗干扰源发送的欺骗干扰信号，需要排除所述待识别卫星星历。其中，所述生成式欺骗信号包括以下两类：
1)欺骗干扰源不关心当前真实GNSS导航电文内容，只根据欺骗目的位置按电文格式生成一套GNSS导航信号。此种欺骗信号与当前真实的GNSS导航信号电文内容必然存在较大的差异，包括各星历参数，并且可能存在当前不在可见范围内的卫星信号；
2)欺骗干扰源首先接收真实GNSS导航信号并处理得到真实GNSS电文内容，再根据欺骗目的位置对每颗卫星的真实星历参数进行相应修改，并将修改后的电文生成新的欺骗信号。该欺骗方法的效果与转发式欺骗类似，可对不同卫星信号添加不同延时，影响接收端伪距值，从而使其错误定位；其优势是可以避免转发式欺骗带来的接收端钟差跳变。此种欺骗信号与真实信号电文中某些星历参数存在差异，但不会出现不可见范围内的卫星信号。
在本实施例中，用户导航接收机接收并解调抗欺骗信息处理中心通过调频数据广播发射机发送的第二调频数据广播信号，获取真实卫星星历，同时接收并解调卫星信号获取待识别卫星星历，通过将待识别卫星星历和真实卫星星历，确定接收到的卫星信号是否为真实的卫星信号。由于导航信息的发送采用了数据调频信号的方式发送，可在提供广泛服务覆盖范围的基础上保持低成本的优势，提高了导航系统的可靠性，导航信息发送的过程不需要通过移动通信网络，节约了用户的无线通信网络流量，也节约了大量的网络连接资源；此外，采用调频数据广播作为分发手段，数据传播速度快，保障了信息传递的实时性。
图16为另一个实施例的基于调频数据广播的导航方法的流程示意图，如图16所示的基于调频数据广播的导航方法中用户导航接收机方法的流程包括：
步骤S100a，接收并解调卫星信号，获取待识别卫星星历和抗欺骗信息处理中心授时信息。
具体的，与步骤S100相比，用户导航接收机自身可接收并解调了抗欺骗信息处理中心发送的自身授时信息。
步骤S200a，接收并解调抗欺骗信息处理中心通过调频数据广播发射机发送的第二调频数据广播信号，获取所述抗欺骗信息处理中心发送的各卫星的真实卫星星历。
具体的，同步骤S200。
步骤S300a，将所述待识别卫星星历和所述各卫星的真实卫星星历中与之对应的卫星的真实卫星星历进行比较。
具体的，同步骤S300。
步骤S400a，当所述待识别卫星星历与所述各卫星的星历信息中与之对应的卫星的真实卫星星历一致时，确定所述待识别卫星星历为真实卫星星历。
具体的，同步骤S400。
步骤S500a，当所述真实卫星星历的数量可以完成定位时，根据各所述真实卫星星历计算用户导航接收机位置信息和用户导航接收机授时信息。
具体的，当用户导航接收机解析出的真实卫星信息的数量可以用于完成定位时，即大于或等于4颗卫星的真实卫星星历，用户导航接收机根据多个真实的卫星星历解析自身位置信息和自身授时信息。
相应的，当解析出的真实卫星星历的数量不足以用于完成定位时，用户导航接收机只能利用当前时刻的自身定位结果作为预测定位的结果，同时利用抗欺骗信息处理中心发送的真实卫星星历对真实的卫星信号进行捕获跟踪，进入下一个循环的待识别信息的解析。
步骤S600a，根据所述用户导航接收机授时信息和所述待识别卫星星历，确定所述用户导航接收机位置信息为定位信息。
具体的，利用所述用户导航接收机自身授时信息和所述接收到的待识别卫星星历中的信息，确定所述用户导航接收机位置信息是否可作为定位信息。
在本实施例中，通过解析出的所述抗欺骗信息处理中心发送的抗欺骗信息处理中心授时信息，当所述真实卫星星历的数量可以完成定位时，通过计算自身位置信息和授时信息进行定位。通过接收到的数据调频信号确定真实卫星星历的数量是否满足定位的需求，在降低成本的基础上，提高了导航系统的利用率。
图17为另一个实施例的基于调频数据广播的导航方法的流程示意图，在上个实施例中，用户对生成式欺骗干扰源发送的欺骗干扰信号进行识别并排除后，还可以进一步的对转发式欺骗进行识别。
图中蓝色线表示欺骗干扰源接收到的真实卫星信号，实线表示欺骗干扰源发送给用户的欺骗信号，虚线表示与欺骗信号等价的卫星信号；S1～S4表示卫星位置，P为欺骗干扰源位置，A点表示用户接收机实际位置，B点为欺骗干扰源希望将用户定位欺骗到的目的位置。欺骗干扰源首先接收真实GNSS导航信号并处理计算得到发射时刻卫星位置，并按如下过程计算在每颗卫星信号上需要添加的延时：
Figure BDA0001230644660000261
其中ρi,i＝1,2,...,n为每颗卫星到用户接收机的真实伪距，xsi,ysi,zsi,i＝1,2,...,n为每颗卫星的位置三维坐标，xa,ya,za为用户接收机实际位置三维坐标，△t为用户接收机实际钟差。设欺骗信号源希望将用户接收机欺骗到的目的地位置坐标为xb,yb,zb，则有：
Figure BDA0001230644660000262
其中ρ′i,i＝1,2,...,n为欺骗后每颗卫星到用户接收机的伪距，并设用户接收机钟差可视为相同。则可得到每颗卫星信号所需的转发延迟tdi,i＝1,2,...,n：
Figure BDA0001230644660000263
根据上式得到的延迟时间tdi,i＝1,2,...,n可能出现负值，因此需要修正。修正时间为：
则实际需要在每颗卫星信号添加的转发延迟为：
tri＝tdi+tc,i＝1,2,...,n
上述修正量不会影响定位结果，但会体现在用户接收机钟差上。可得：
△tr＝△t+tc+l/c
因此，当用户接收机受到转发式欺骗时，可以通过钟差的变化来进行检测。
如图17所示的基于调频数据广播的导航方法中用户导航接收机方法中，所述用户导航接收机授时信息和所述待识别卫星星历，确定所述用户导航接收机位置信息为定位信息的流程，包括：
步骤S610，根据所述待识别卫星星历，计算第一授时信息。
具体的，根据所述待识别卫星星历，计算根据用户导航接收机接收到的卫星信号解析出的第一授时信息。根据当前保留的GNSS卫星导航信号，即待识别信息，对自身三轴位置坐标和钟差进行解算。该解算方法可采用任何已成熟定位解算算法，如最小二乘法、卡尔曼滤波系列算法等。设钟差解算结果是△tu，则解算得到的第一授时信息的结果为：
Figure BDA0001230644660000272
步骤S620，将所述抗欺骗信息处理中心授时信息和所述调频数据广播发射机的位置信息，计算第二授时信息。
具体的，根据调频数据广播精确授时信息和调频数据广播发射机位置计算自身授时信息。计算方法包含以下步骤：
1)用户导航接收机根据上一时刻定位结果的三轴位置和速度对当前位置进行粗略估计：
Figure BDA0001230644660000281
若用户导航接收机可通过惯性导航等方式确定当前加速度，可引入加速度影响：
或按严格意义采用积分形式计算：
Figure BDA0001230644660000283
2)由数据广播精确授时信息可知抗欺骗信息发送时刻为ts，以及调频数据广播发射机位置xg,yg,zg，则可计算自身授时结果，即第二授时信息：
Figure BDA0001230644660000284
步骤S630，当所述第一授时信息和所述第二授时信息之间的差异小于授时门限值时，确定所述用户导航接收机位置信息为定位信息。
具体的，比较上述两个步骤的授时结果，第一授时信息的第二授时信息，当两者的差异超过门限值ε时，判定用户接收机受到转发式欺骗；否则，认为没有欺骗干扰，定位结果正确。
上述门限值ε可根据经验取值，一个可参考的取值为1码片时长，即：
Figure BDA0001230644660000285
在本实施例中，用户导航接收机根据接收到的待识别卫星星历计算出的第一授时信息，和根据接收到的调频数据广播信号计算出的第二授时信息，确定自身位置信息是否准确，是否可作为定位信息使用。通过对调频数据广播信号的使用，降低了成本的同时，提高了导航系统的利用率。
图19为一个实施例的基于调频数据广播的抗欺骗终端的结构示意图，如图19为一个实施例的基于调频数据广播的抗欺骗终端，包括：
待识别信息接收解调模块10，用于接收并解调接收到的待识别信息；包括多天线接收机接收解调单元，用于利用多天线接收机接收并解调接收到的待识别信息；
卫星星历获取模块20，用于根据所述待识别信息获取真实卫星星历和/或欺骗干扰源信息；包括接收方向计算单元，用于根据所述多天线接收机的各天线接收到的所述待识别信息的载波相位差，计算所述待识别信息的接收方向；多发欺骗干扰源信息确定单元，用于当至少两个所述待识别信息的接收方向一致时，确定接收方向一致的至少两个所述待识别信息为生成式欺骗干扰源发送的多发欺骗干扰源信息。还包括：方向偏差值计算单元，用于去除所述多发欺骗干扰源信息，获取剩余待识别信息；将所述剩余待识别信息的接收方向和预设的真实卫星信号方向进行比较，获取方向偏差值；单发欺骗干扰源信息确定单元，用于当所述方向偏差值超过偏差门限值时，确定所述剩余待识别信息为生成式欺骗干扰源发送的单发欺骗干扰源信息。还包括真实卫星星历获取单元，用于在所述待识别信息中，排除欺骗干扰源信息，获取真实卫星信息，所述欺骗干扰源信息包括所述多发欺骗干扰源信息和所述单发欺骗干扰源信息；根据所述真实卫星信息，获取真实卫星星历；抗欺骗终端位置信息计算单元，用于根据所述真实卫星星历，计算抗欺骗终端位置信息。
数据调频广播信号发送模块30，用于利用数据调频广播信号将所述真实卫星星历和/或所述欺骗干扰源信息发送至抗欺骗信息处理中心。还用于利用数据调频广播信号将所述真实卫星星历、所述欺骗干扰源信息和所述抗欺骗终端位置信息发送至抗欺骗信息处理中心。包括：信息帧生成单元，用于根据所述真实卫星星历、据所述欺骗干扰源信息、所述抗欺骗终端位置信息和预设的调频数据广播信息帧格式，分别生成真实卫星星历帧、欺骗干扰源信息帧和抗欺骗终端位置信息帧；第一调频数据广播信号生成单元，用于根据所述真实卫星星历帧、所述欺骗干扰源信息帧、所述抗欺骗终端位置信息帧和预设的调频数据广播信号格式，生成第一调频数据广播信号；第一调频数据广播信号发送单元，用于将所述第一调频数据广播信号发送至所述抗欺骗信息处理中心。
在本实施例中，抗欺骗终端通过接收并解调待识别信息，在所述待识别信息中获取真实的卫星星历或欺骗干扰源信息后，通过数据调频信号的方式发送至抗欺骗信息处理中心。由于采用了数据调频信号的方式发送所述真实的卫星星历和欺骗干扰源信息，可在提供广泛服务覆盖范围的基础上保持低成本的优势，提高了导航系统的可靠性，导航信息发送的过程不需要通过移动通信网络，节约了大量的网络连接资源；此外，采用调频数据广播作为分发手段，数据传播速度快，保障了信息传递的实时性。抗欺骗终端通过多天线接收机识别多发欺骗干扰源信息，精确的对生成式欺骗干扰源发送的信息进行定位，提高了导航系统的可靠性。抗欺骗终端通过将排除了多发欺骗干扰源信息的待识别信息，和预设的真实卫星信号方向进行比较后的方向偏差值，和预设的偏差门限值的比较结果，确定单发欺骗干扰源信息，进一步精确的对生成式欺骗干扰源发送的信息进行定位，提高了导航系统的信息准确性和可靠性。抗欺骗终端通过筛选出的真实卫星信息，计算自身位置信息发送给抗欺骗信息处理中心，以使抗欺骗信息中心根据所述的抗欺骗终端自身位置信息计算欺骗干扰源的位置信息，提高导航系统的信息准确性和可靠性。通过预设的调频数据广播信号格式，抗欺骗终端将真实卫星星历、欺骗干扰源信息、抗欺骗终端位置信息发送给抗欺骗信息处理中心，通过特定的广播信号内的信息帧生成格式和广播信号生成格式，提高了调频数据广播信号的使用效率，进一步提高了导航系统的信息可靠性和准确性。
图20为一个实施例的基于调频数据广播的抗欺骗信息处理中心的结构示意图，如图20所示的基于调频数据广播的抗欺骗信息处理中心，包括：
第一调频数据广播信号接收解调模块1，用于接收并解调各抗欺骗终端发送的第一调频数据广播信号，获取各所述抗欺骗终端发送的真实卫星星历。还用于获取各所述抗欺骗终端发送的抗欺骗终端位置信息和欺骗干扰源信息。
真实卫星星历获取模块2，用于根据各所述抗欺骗终端发送的所述真实卫星星历，获取各卫星的真实卫星星历。用于当至少两个所述抗欺骗终端发送的同一卫星的真实卫星星历相同时，任意取其中之一为所述卫星的真实卫星星历；当至少两个所述抗欺骗终端发送的同一卫星的真实卫星星历不同时，保留星历时间最新的星历信息为所述卫星的真实卫星星历。
授时信息获取模块3，用于获取抗欺骗信息处理中心授时信息。
信息帧生成模块4，用于根据所述各卫星的真实卫星星历、所述抗欺骗信息处理中心授时信息和预设的调频数据广播信息帧格式，分别生成各卫星的真实卫星星历帧、授时信息帧。
第二调频数据广播信号生成模块5，用于根据所述各卫星的真实卫星星历帧、所述授时信息帧和预设的调频数据广播信号格式，生成第二调频数据广播信号。
第二调频数据广播信号发送模块6，用于通过调频数据广播发射机发送所述第二调频数据广播信号。
欺骗干扰源位置信息获取模块7，用于根据各所述抗欺骗终端位置信息和所述欺骗干扰源信息，确定欺骗干扰源位置信息。
欺骗干扰源位置信息输出模块8，用于输出所述欺骗干扰源位置信息。
在本实施例中，抗欺骗信息处理中心通过接收并解调抗欺骗终端发送的第一调频数据广播信号，获取真实卫星星历，并将所述真实卫星星历和自身授时信息，通过第二调频广播信号，通过调频数据广播发射机发送给用户导航接收机。由于导航信息的发送采用了数据调频信号的方式发送，可在提供广泛服务覆盖范围的基础上保持低成本的优势，提高了导航系统的可靠性，导航信息发送的过程不需要通过移动通信网络，节约了用户的无线通信网络流量，也节约了大量的网络连接资源；此外，采用调频数据广播作为分发手段，数据传播速度快，保障了信息传递的实时性。抗欺骗信息处理中心通过对接收到的不同的抗欺骗终端发送的真实星历的筛选，以获取真实的卫星的星历信息发送出去，通过对真实卫星星历的确定，保证了导航系统的导航信息的可靠性。通过对接收到的第一调频数据广播信号中的欺骗干扰源信息的解调和分析，获取欺骗干扰源的位置信息并输出，提供给后续的对欺骗干扰源的治理工作，提高导航系统的可靠性。
图21为一个实施例的基于调频数据广播的用户导航接收机的结构示意图，如图21所示的基于调频数据广播的用户导航接收机，包括：
卫星信号接收解调模块100，用于接收并解调卫星信号，获取待识别卫星星历。
第二调频数据广播信号接收解调模块200，用于接收并解调抗欺骗信息处理中心通过调频数据广播发射机发送的第二调频数据广播信号，获取所述抗欺骗信息处理中心发送的各卫星的真实卫星星历；还用于获取所述抗欺骗信息处理中心发送的抗欺骗信息处理中心授时信息。
真实卫星星历获取模块300，用于将所述待识别卫星星历和所述各卫星的真实卫星星历中与之对应的卫星的真实卫星星历进行比较；当所述待识别卫星星历与所述各卫星的星历信息中与之对应的卫星的真实卫星星历一致时，确定所述待识别卫星星历为真实卫星星历。
授时信息获取模块400，用于当所述真实卫星星历的数量可以完成定位时，根据各所述真实卫星星历计算用户导航接收机位置信息和用户导航接收机授时信息。
定位信息获取模块500，用于根据所述用户导航接收机授时信息和所述待识别卫星星历，确定所述用户导航接收机位置信息为定位信息。包括第一授时信息计算单元，用于根据所述待识别卫星星历，计算第一授时信息；第二授时信息计算单元，用于将所述抗欺骗信息处理中心授时信息和所述调频数据广播发射机的位置信息，计算第二授时信息；定位信息获取单元，用于当所述第一授时信息和所述第二授时信息之间的差异小于授时门限值时，确定所述用户导航接收机位置信息为定位信息。
在本实施例中，用户导航接收机接收并解调抗欺骗信息处理中心通过调频数据广播发射机发送的第二调频数据广播信号，获取真实卫星星历，同时接收并解调卫星信号获取待识别卫星星历，通过将待识别卫星星历和真实卫星星历，确定接收到的卫星信号是否为真实的卫星信号。由于导航信息的发送采用了数据调频信号的方式发送，可在提供广泛服务覆盖范围的基础上保持低成本的优势，提高了导航系统的可靠性，导航信息发送的过程不需要通过移动通信网络，节约了用户的无线通信网络流量，也节约了大量的网络连接资源；此外，采用调频数据广播作为分发手段，数据传播速度快，保障了信息传递的实时性。通过解析出的所述抗欺骗信息处理中心发送的抗欺骗信息处理中心授时信息，当所述真实卫星星历的数量可以完成定位时，通过计算自身位置信息和授时信息进行定位。通过接收到的数据调频信号确定真实卫星星历的数量是否满足定位的需求，在降低成本的基础上，提高了导航系统的利用率。用户导航接收机根据接收到的待识别卫星星历计算出的第一授时信息，和根据接收到的调频数据广播信号计算出的第二授时信息，确定自身位置信息是否准确，是否可作为定位信息使用。通过对调频数据广播信号的使用，降低了成本的同时，提高了导航系统的利用率。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种基于调频数据广播的导航方法，其特征在于，所述方法包括：
利用多天线接收机接收并解调接收的待识别信息；
根据所述待识别信息获取真实卫星星历；和/或
根据所述多天线接收机的各天线接收到的所述待识别信息的载波相位差，计算所述待识别信息的接收方向；
当至少两个所述待识别信息的接收方向一致时，确定接收方向一致的至少两个所述待识别信息为生成式欺骗干扰源发送的多发欺骗干扰源信息，所述多发欺骗干扰源信息为接收方向与其他待识别信息中的至少一个待识别信息的接收方向一致的待识别信息；
利用数据调频广播信号将所述真实卫星星历和/或所述欺骗干扰源信息发送至抗欺骗信息处理中心，以使所述抗欺骗信息处理中心能够根据所述真实卫星星历获取各卫星的真实卫星星历和/或根据所述欺骗干扰源信息获取欺骗干扰源位置信息。
2.根据权利要求1所述的基于调频数据广播的导航方法，其特征在于，在根据所述多天线接收机的各天线接收到的待识别信息的载波相位差，计算所述待识别信息的接收方向的步骤之后，所述方法还包括：
去除所述多发欺骗干扰源信息，获取剩余待识别信息；
将所述剩余待识别信息的接收方向和预设的真实卫星信号方向进行比较，获取方向偏差值；
当所述方向偏差值超过偏差门限值时，确定所述剩余待识别信息为生成式欺骗干扰源发送的多发欺骗干扰源信息。
3.根据权利要求2所述的基于调频数据广播的导航方法，其特征在于，所述根据所述待识别信息获取真实卫星星历、欺骗干扰源信息，还包括：
在所述待识别信息中，排除欺骗干扰源信息，获取真实卫星信息，所述欺骗干扰源信息包括所述多发欺骗干扰源信息和所述多发欺骗干扰源信息；
根据所述真实卫星信息，获取真实卫星星历；
根据所述真实卫星星历，计算抗欺骗终端位置信息；
则所述利用数据调频广播信号将所述真实卫星星历、所述欺骗干扰源信息发送至抗欺骗信息处理中心，还包括：
利用数据调频广播信号将所述真实卫星星历、所述欺骗干扰源信息和所述抗欺骗终端位置信息发送至抗欺骗信息处理中心。
4.根据权利要求3所述的基于调频数据广播的导航方法，其特征在于，所述利用数据调频广播信号将所述真实卫星星历、所述欺骗干扰源信息和所述抗欺骗终端位置信息发送至抗欺骗信息处理中心，包括：
根据所述真实卫星星历、据所述欺骗干扰源信息、所述抗欺骗终端位置信息和预设的调频数据广播信息帧格式，分别生成真实卫星星历帧、欺骗干扰源信息帧和抗欺骗终端位置信息帧；
根据所述真实卫星星历帧、所述欺骗干扰源信息帧、所述抗欺骗终端位置信息帧和预设的调频数据广播信号格式，生成第一调频数据广播信号；
将所述第一调频数据广播信号发送至所述抗欺骗信息处理中心。
5.一种基于调频数据广播的抗欺骗终端，其特征在于，包括：
待识别信息接收解调模块，用于利用多天线接收机接收并解调接收到的待识别信息；
卫星星历获取模块，用于根据所述待识别信息获取真实卫星星历；和/或
欺骗干扰源信息获取模块，用于根据所述多天线接收机的各天线接收到的所述待识别信息的载波相位差，计算所述待识别信息的接收方向；当至少两个所述待识别信息的接收方向一致时，确定接收方向一致的至少两个所述待识别信息为生成式欺骗干扰源发送的多发欺骗干扰源信息，所述多发欺骗干扰源信息为接收方向与其他待识别信息中的至少一个待识别信息的接收方向一致的待识别信息；
数据调频广播信号发送模块，用于利用数据调频广播信号将所述真实卫星星历和/或所述欺骗干扰源信息发送至抗欺骗信息处理中心，以使所述抗欺骗信息处理中心能够根据所述真实卫星星历获取各卫星的真实卫星星历和/或根据所述欺骗干扰源信息获取欺骗干扰源位置信息。
6.根据权利要求5所述的基于调频数据广播的抗欺骗终端，其特征在于，所述卫星星历获取模块，还包括：
方向偏差值计算单元，用于去除所述多发欺骗干扰源信息，获取剩余待识别信息；将所述剩余待识别信息的接收方向和预设的真实卫星信号方向进行比较，获取方向偏差值；
多发欺骗干扰源信息确定单元，用于当所述方向偏差值超过偏差门限值时，确定所述剩余待识别信息为生成式欺骗干扰源发送的多发欺骗干扰源信息。
7.根据权利要求6所述的基于调频数据广播的抗欺骗终端，其特征在于，所述卫星星历获取模块，还包括：
真实卫星星历获取单元，用于在所述待识别信息中，排除欺骗干扰源信息，获取真实卫星信息，所述欺骗干扰源信息包括所述多发欺骗干扰源信息和所述多发欺骗干扰源信息；根据所述真实卫星信息，获取真实卫星星历；
抗欺骗终端位置信息计算单元，用于根据所述真实卫星星历，计算抗欺骗终端位置信息；
所述数据调频广播信号发送模块，还用于利用数据调频广播信号将所述真实卫星星历、所述欺骗干扰源信息和所述抗欺骗终端位置信息发送至抗欺骗信息处理中心。
8.根据权利要求7所述的基于调频数据广播的抗欺骗终端，其特征在于，所述数据调频广播信号发送模块，包括：
信息帧生成单元，用于根据所述真实卫星星历、据所述欺骗干扰源信息、所述抗欺骗终端位置信息和预设的调频数据广播信息帧格式，分别生成真实卫星星历帧、欺骗干扰源信息帧和抗欺骗终端位置信息帧；
第一调频数据广播信号生成单元，用于根据所述真实卫星星历帧、所述欺骗干扰源信息帧、所述抗欺骗终端位置信息帧和预设的调频数据广播信号格式，生成第一调频数据广播信号；
第一调频数据广播信号发送单元，用于将所述第一调频数据广播信号发送至所述抗欺骗信息处理中心。
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