CN107621645A - 基于单接收机的欺骗干扰信号检测方法 - Google Patents
基于单接收机的欺骗干扰信号检测方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于单接收机的欺骗干扰信号检测方法，实施步骤包括：获取改正后的卫星在ECEF坐标系下的位置，利用卫星钟差改正量、电离层延迟改正量和对流层延迟改正量对测量伪距进行改正得到改正后的伪距，利用最小二乘法进行迭代求解，得到载体在ECEF坐标系下的第一位置，基于卫星的伪距双差模型进行泰勒近似展开迭代求解得到载体在ECEF坐标系下的第二位置；根据第一位置、第二位置之间的位置偏差是否大于预设阈值判断当前接收的信号是否为欺骗干扰信号。本发明只需单接收机或单天线和伪距测量信息就能实现，对设备的要求低，算法简单高效，实现过程简单，同时适用于生成式欺骗干扰和转发式欺骗干扰。
Description
技术领域
本发明涉及卫星导航系统的欺骗干扰信号检测技术，具体涉及一种基于单接收机的欺骗干扰信号检测方法。
背景技术
随着卫星导航系统在人们生产、生活中日益广泛和深入的应用，其面临的安全形势也越来越严峻。有意或无意的欺骗和干扰影响导航终端和授时终端的正常使用，产生错误的定位和授时信息。针对卫星导航接收机的欺骗干扰主要是使接收机捕获干扰信号，进而产生错误的定位，这种干扰主要有生成式和转发式两种。卫星信号的C/A码部分是公开透明的，其结构为公众所熟知，因此可以模拟生成与真实卫星导航信号相似的干扰信号，误导接收机偏离正确的位置；P码部分因为加密原因，不能得到很好的模拟。相比于生成式，转发式欺骗干扰不仅成本更低，而且实现更容易。
对于欺骗干扰，干扰机首先需要破坏接收机与真实信号之间的连接，然后通过高于真实信号的功率来使接收机优先捕获干扰信号。文献[1黄龙，吕志成，王飞雪，针对卫星导航接收机的欺骗干扰研究[J]，宇航学报，2012,33(7):884-890.]指出，欺骗干扰功率只要高于真实信号4dB，就可以破坏接收机对真实信号的跟踪。要实现欺骗干扰的抑制，首先要准确的检测出欺骗干扰信号的存在。国内外对此做了大量细致的研究，最初的检测方法主要集中在信号的失真检测，包括信号的功率[2 Jahromi Jafarnia,Broumandan Ali,Nielsen John,et al.Pre-despreading authenticity verification for GPS L1 C/Asignals[J].Navigation:Journal of the Institute of Navigation,2014,61(1),1-11.；3 Dehghanian V,Nielsen J,Lachapelle G.GNSS spoofing detection based onsignal power measurements:statistical analysis[J].Internation Journal ofNavigation and Observation,2012,2012(7),1-8.]、来向的空间分布特性[4ZhangYaotian,Wang Lu,Wang Wenyi,et al.Spoofing jamming suppression techniques forGPS based on DOA estimating[C]//China Satellite Navigation Conference(CSNC)2014,Proceedings:Volume I,Lecture Notes in Electrical Engineering 303.BerlinHeidelberg:Springer-Verlag press,2014,683-693.；5Borio D.PANOVA tests andtheir application to GNSS spoofing detection[J].IEEE Transactions onAerospace and Electronic Systems,2013,49(1),381-394.]等；当前的研究主要集中在利用天线阵[6Wang Wenyi,Chen Geng,Wu Renbiao,et al.A low-complexity spoofingdetection and suppression approach for ADS-B[C]//2015 Integratedcommunications navigation and surveillance(ICNS)conference.IEEE press,2015,k21-8.]、双接收机伪距或载波相位的差分[7Daniele Borio,Ciro Gioia.A sum-of-squaresapproach to GNSS spoofing detection[J].IEEE Transactions on Aerospace andElectronic Systems,2016,52(4),1756-1768.；8David S.Radin,Peter F.Swaszek,KellyC.Seals,et al.GNSS Spoof Detection Based Upon Pseudoranges from MultipleReceivers[C].Proceedings of the 2015 International Technical Meeting of TheInstitute of Navigation,Dana Point,California,January 2015,657-671.]、相关性[9Psiaki M L,O′Hanlon B W,Bhatti J A,et al.GPS spoofing detection via dual-receiver correlation of military signals[J].IEEE Transactions on Aerospaceand Electronic Systems,2013,49(4),2250-2267.；10Broumandan A,Jahromi A J,Lachapelle G.Spoofing detection,classification and cancelation(SDCC)receiverarchitecture for a moving GNSS receiver[J].GPS Solutions,2015,19(3),475-487.]、惯性辅助[11Nathan A.White,Peter S.Maybeck.Detection of Interference/Jamming and Spoofing in a DGPS-Aided Inertial System[J].IEEE Transactions onAerospace and Electronic Systems,1998,34(4),1208-1217.；12Jung-Hoon Lee,Keum-Cheol Kwon,Dae-Sung An,et al.GPS Spoofing Detection using Accelerometers andPerformance Analysis with Probability of Detection[J].International Journalof Control,Automation,and Systems,2015,13(4),951-959.]等。但是，不同的方法从一定程度上都能实现欺骗干扰信号的检测，但也存在局限和适用范围。比如，采用普通天线时无法得到信号的到达角信息，也就无法用信号来向监测实现欺骗干扰信号的判断；当只有单接收机或者单天线时，无法利用双接收机或者双天线进行差分计算的方法，而且双接收机伪距单差的方法的检测性能受接收机的基线长度以及卫星个数的影响。如果能够利用单接收机来实现对欺骗干扰信号的检测，那么就可以克服双接收机检测时存在的缺点。因此，如何利用单接收机来实现对欺骗干扰信号的检测，已经成为一项亟待解决的关键技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种只需单接收机或单天线和伪距测量信息就能实现，对设备的要求低，算法简单高效，实现过程简单，同时适用于生成式欺骗干扰和转发式欺骗干扰的基于单接收机的欺骗干扰信号检测方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种基于单接收机的欺骗干扰信号检测方法，实施步骤包括：
1)获取改正后的卫星在ECEF坐标系下的位置；
2)获取卫星钟差改正量、电离层延迟改正量、对流层延迟改正量，利用卫星钟差改正量、电离层延迟改正量和对流层延迟改正量对测量伪距进行改正，得到改正后的第一伪距；
3)基于改正后的卫星在ECEF坐标系下的位置、改正后的第一伪距利用最小二乘法进行迭代求解，得到tk+1时刻载体在ECEF坐标系下的第一位置；
4)利用电离层延迟改正量和对流层延迟改正量对测量伪距进行改正得到改正后的第二伪距，选择多颗卫星，基于选择的卫星，对第i颗卫星的tk时刻和tk+1时刻改正后的第二伪距做差分得到第i颗卫星的伪距单差对第j颗卫星的tk时刻和tk+1时刻改正后的第二伪距做差分得到第j颗卫星的伪距单差根据第i颗卫星的伪距单差第j颗卫星的伪距单差进行差分得到第i颗卫星、第j颗卫星之间的伪距双差将伪距双差中的距离关系进行泰勒近似展开，代入tk时刻的解算结果，对tk+1时刻进行迭代求解，得到tk+1时刻载体在ECEF坐标系下的第二位置；
5)计算tk+1时刻载体在ECEF坐标系下的第一位置、第二位置之间的位置偏差，判断位置偏差是否大于预设阈值，如果位置偏差不大于预设阈值，则判定当前接收的信号为正常信号；否则，判定当前接收的信号为欺骗干扰信号。
优选地，步骤1)中获取改正后的卫星在ECEF坐标系下的位置具体是指通过NovAtel接收机获取改正后的卫星在ECEF坐标系下的位置；或者，步骤1)的详细步骤包括：
1.1)根据星历参数和改正后的第一伪距计算卫星在ECEF坐标系下的位置，所述第一伪距为利用卫星钟差改正量、电离层延迟改正量和对流层延迟改正量对测量伪距进行改正得到；
1.2)根据地球自转改正模型计算地球自转改正量；
1.3)利用地球自转改正量对卫星在ECEF坐标系下的位置进行地球自转改正，得到改正后的卫星在ECEF坐标系下的位置。
优选地，步骤2)中获取卫星钟差改正量、电离层延迟改正量、对流层延迟改正量具体是指通过NovAtel接收机获取卫星钟差改正量、电离层延迟改正量、对流层延迟改正量；或者，步骤2)中获取卫星钟差改正量、电离层延迟改正量、对流层延迟改正量具体是指根据卫星钟差计算模型、电离层延迟改正模型、对流层延迟改正模型分别计算卫星钟差改正量、电离层延迟改正量、对流层延迟改正量。
优选地，步骤4)中第i颗卫星的tk时刻和tk+1时刻测量伪距的数学模型如式(1)所示，第j颗卫星的tk时刻和tk+1时刻测量伪距的数学模型如式(2)所示；
式(1)中，为第i颗卫星tk时刻的测量伪距，为第i颗卫星tk时刻与接收机的真实距离，δtr,k为tk时刻的接收机钟差，为tk时刻第i颗卫星的卫星钟差，δtion,k为tk时刻的电离层延时，δttrop,k为tk时刻的对流层延时，c为光速，为tk时刻的第i颗卫星的测量噪声等非模型误差；为第i颗卫星tk+1时刻的测量伪距，为第i颗卫星tk+1时刻与接收机的真实距离，δtr,k+1为tk+1时刻的接收机钟差，为tk+1时刻第i颗卫星的卫星钟差，δtion,k+1为tk+1时刻的电离层延时，δttrop,k+1为tk+1时刻的对流层延时，为tk+1时刻的第i颗卫星的测量噪声等非模型误差；
式(2)中，为第j颗卫星tk时刻的测量伪距，为第j颗卫星tk时刻与接收机的真实距离，δtr,k为tk时刻的接收机钟差，为tk时刻第i颗卫星的卫星钟差，δtion,k为tk时刻的电离层延时，δttrop,k为tk时刻的对流层延时，c为光速，为tk时刻的第j颗卫星的测量噪声等非模型误差；为第j颗卫星tk+1时刻的测量伪距，为第j颗卫星tk+1时刻与接收机的真实距离，δtr,k+1为tk+1时刻的接收机钟差，为tk+1时刻第j颗卫星的卫星钟差，δtion,k+1为tk+1时刻的电离层延时，δttrop,k+1为tk+1时刻的对流层延时，为tk+1时刻的第j颗卫星的测量噪声等非模型误差。
优选地，步骤4)中做差分得到第i颗卫星的伪距单差的函数表达式如式(3)所示，做差分得到第j颗卫星的伪距单差的函数表达式如式(4)所示；
式(3)中，为第i颗卫星tk时刻和tk+1时刻的伪距单差，为第i颗卫星tk+1时刻改正后的第二伪距，为第i颗卫星tk时刻改正后的第二伪距，为第i颗卫星tk+1时刻与接收机的真实距离，为第i颗卫星tk时刻与接收机的真实距离，δtr,k+1为tk+1时刻的接收机钟差，δtr,k为tk时刻的接收机钟差，为tk+1时刻第i颗卫星的卫星钟差，为tk时刻第i颗卫星的卫星钟差，c为光速；
式(4)中，为第j颗卫星tk时刻和tk+1时刻的伪距单差，为第j颗卫星tk+1时刻改正后的第二伪距，为第j颗卫星tk时刻改正后的第二伪距，为第j颗卫星tk+1时刻与接收机的真实距离，为第j颗卫星tk时刻与接收机的真实距离，δtr,k+1为tk+1时刻的接收机钟差，δtr,k为tk时刻的接收机钟差，为tk+1时刻第j颗卫星的卫星钟差，为tk时刻第i颗卫星的卫星钟差，c为光速。
优选地，步骤4)中伪距双差的数据模型如式(5)所示；
式(5)中，为第i颗卫星和第j颗卫星tk时刻和tk+1时刻的伪距双差，为第i颗卫星tk时刻和tk+1时刻的伪距单差，为第j颗卫星tk时刻和tk+1时刻的伪距单差，为第i颗卫星tk+1时刻与接收机的真实距离，为第i颗卫星tk时刻与接收机的真实距离，为第j颗卫星tk+1时刻与接收机的真实距离，为第j颗卫星tk时刻与接收机的真实距离，为tk+1时刻第i颗卫星的卫星钟差，为tk时刻第i颗卫星的卫星钟差，为tk+1时刻第j颗卫星的卫星钟差，为tk时刻第i颗卫星的卫星钟差，c为光速。
优选地，步骤4)中选择多颗卫星时，选择卫星的条件为卫星的载波噪声功率比大于等于预设的载波噪声功率比阈值，所述预设的载波噪声功率比阈值为40dB-Hz或45dB-Hz。
优选地，步骤5)中的预设阈值具体是指接收机的定位精度。
优选地，步骤5)中计算tk+1时刻载体在ECEF坐标系下的第一位置、第二位置之间的位置偏差具体是指计算tk+1时刻载体在ECEF坐标系下的第一位置、第二位置之间的范数。
本发明基于单接收机的欺骗干扰信号检测方法具有下述优点：
1、本发明对测量伪距进行卫星钟差改正、电离层改正和对流层改正；然后利用改正后的测量伪距和星历参数信息计算卫星在ECEF坐标系中的位置；对测量伪距进行电离层改正和对流层改正，利用相邻两时刻改正后的测量伪距做伪距双差，对其中的距离关系进行泰勒近似展开，在已知前一时刻的位置信息的情况下，结合最小二乘法对双差方程进行迭代计算，根据得到的位置信息可以对后一时刻卫星信号的真实性进行判别。本发明对设备的要求低，实现过程简单，仅需要单接收机和伪距测量信息。
2、本发明利用卫星钟差改正量、电离层延迟改正量和对流层延迟改正量对测量伪距进行改正，得到改正后的伪距，然后基于改正后的伪距，在已知前一时刻的位置信息的情况下结合最小二乘法对双差方程进行迭代计算得到第一位置；并基于卫星的伪距双差模型进行泰勒近似展开迭代求解得到载体在ECEF坐标系下的第二位置，能够有效实现针对欺骗信号的第一位置和第二位置的区分。
附图说明
图1为本发明实施例一方法的主流程示意图
图2为本发明实施例一方法的子流程示意图
图3为发明实施例一中的两种算法三维解算结果(第一组实验)
图4为发明实施例一中的两种算法位置解算偏差(第一组实验)
图5为发明实施例一中的两种算法位置解算偏差(第二组实验)
图6为发明实施例一中的两种算法位置解算偏差(第三组实验：楼顶采集)
图7为发明实施例一中的两种算法位置解算偏差(第三组实验：室内采集)
图8为发明实施例一中的两种算法三维解算结果(第四组实验)
图9为发明实施例一中的两种算法位置解算偏差(第四组实验)
图10为发明实施例一中的两种算法位置解算偏差(纯静态场景)
图11为发明实施例一中的两种算法位置解算偏差(纯动态场景)
图12为发明实施例一中的两种算法位置解算偏差(信号切换场景)
图13为发明实施例一中的两种算法位置解算偏差(静态欺骗干扰实验场景)
图14为发明实施例一中的两种算法位置解算偏差(动态欺骗干扰实验场景)
图15为本发明实施例二方法的主流程示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本实施例基于单接收机的欺骗干扰信号检测方法的实施步骤包括：
1)获取改正后的卫星在ECEF坐标系下的位置；
2)获取卫星钟差改正量、电离层延迟改正量、对流层延迟改正量，利用卫星钟差改正量、电离层延迟改正量和对流层延迟改正量对测量伪距进行改正，得到改正后的第一伪距；
3)基于改正后的卫星在ECEF坐标系下的位置、改正后的第一伪距利用最小二乘法进行迭代求解，得到tk+1时刻载体在ECEF坐标系下的第一位置；
4)利用电离层延迟改正量和对流层延迟改正量对测量伪距进行改正得到改正后的第二伪距，选择多颗卫星，基于选择的卫星，对第i颗卫星的tk时刻和tk+1时刻改正后的第二伪距做差分得到第i颗卫星的伪距单差对第j颗卫星的tk时刻和tk+1时刻改正后的第二伪距做差分得到第j颗卫星的伪距单差根据第i颗卫星的伪距单差第j颗卫星的伪距单差进行差分得到第i颗卫星、第j颗卫星之间的伪距双差将伪距双差中的距离关系进行泰勒近似展开，代入tk时刻的解算结果，对tk+1时刻进行迭代求解，得到tk+1时刻载体在ECEF坐标系下的第二位置；
5)计算tk+1时刻载体在ECEF坐标系下的第一位置、第二位置之间的位置偏差，判断位置偏差是否大于预设阈值，如果位置偏差不大于预设阈值，则判定当前接收的信号为正常信号；否则，判定当前接收的信号为欺骗干扰信号。
本实施例中采用的接收机为NovAtel接收机，步骤1)中获取改正后的卫星在ECEF坐标系下的位置具体是指通过NovAtel接收机获取改正后的卫星在ECEF坐标系下的位置。步骤2)中获取卫星钟差改正量、电离层延迟改正量、对流层延迟改正量具体是指通过NovAtel接收机获取卫星钟差改正量、电离层延迟改正量、对流层延迟改正量。上述数据均可以直接从经NovAtel接收机转换软件得到的*.ASC文件中读取。
本实施例中，步骤4)中第i颗卫星的tk时刻和tk+1时刻测量伪距的数学模型如式(1)所示，第j颗卫星的tk时刻和tk+1时刻测量伪距的数学模型如式(2)所示；
式(1)中，为第i颗卫星tk时刻的测量伪距，为第i颗卫星tk时刻与接收机的真实距离，δtr,k为tk时刻的接收机钟差，为tk时刻第i颗卫星的卫星钟差，δtion,k为tk时刻的电离层延时，δttrop,k为tk时刻的对流层延时，c为光速，为tk时刻的第i颗卫星的测量噪声等非模型误差；为第i颗卫星tk+1时刻的测量伪距，为第i颗卫星tk+1时刻与接收机的真实距离，δtr,k+1为tk+1时刻的接收机钟差，为tk+1时刻第i颗卫星的卫星钟差，δtion,k+1为tk+1时刻的电离层延时，δttrop,k+1为tk+1时刻的对流层延时，为tk+1时刻的第i颗卫星的测量噪声等非模型误差；
式(2)中，为第j颗卫星tk时刻的测量伪距，为第j颗卫星tk时刻与接收机的真实距离，δtr,k为tk时刻的接收机钟差，为tk时刻第i颗卫星的卫星钟差，δtion,k为tk时刻的电离层延时，δttrop,k为tk时刻的对流层延时，c为光速，为tk时刻的第j颗卫星的测量噪声等非模型误差；为第j颗卫星tk+1时刻的测量伪距，为第j颗卫星tk+1时刻与接收机的真实距离，δtr,k+1为tk+1时刻的接收机钟差，为tk+1时刻第j颗卫星的卫星钟差，δtion,k+1为tk+1时刻的电离层延时，δttrop,k+1为tk+1时刻的对流层延时，为tk+1时刻的第j颗卫星的测量噪声等非模型误差。
本实施例中，步骤4)中做差分得到第i颗卫星的伪距单差的函数表达式如式(3)所示，做差分得到第j颗卫星的伪距单差的函数表达式如式(4)所示；
式(3)中，为第i颗卫星tk时刻和tk+1时刻的伪距单差，为第i颗卫星tk+1时刻改正后的第二伪距，为第i颗卫星tk时刻改正后的第二伪距，为第i颗卫星tk+1时刻与接收机的真实距离，为第i颗卫星tk时刻与接收机的真实距离，δtr,k+1为tk+1时刻的接收机钟差，δtr,k为tk时刻的接收机钟差，为tk+1时刻第i颗卫星的卫星钟差，为tk时刻第i颗卫星的卫星钟差，c为光速；
式(4)中，为第j颗卫星tk时刻和tk+1时刻的伪距单差，为第j颗卫星tk+1时刻改正后的第二伪距，为第j颗卫星tk时刻改正后的第二伪距，为第j颗卫星tk+1时刻与接收机的真实距离，为第j颗卫星tk时刻与接收机的真实距离，δtr,k+1为tk+1时刻的接收机钟差，δtr,k为tk时刻的接收机钟差，为tk+1时刻第j颗卫星的卫星钟差，为tk时刻第i颗卫星的卫星钟差，c为光速。
本实施例中，步骤4)中伪距双差的数据模型如式(5)所示；
式(5)中，为第i颗卫星和第j颗卫星tk时刻和tk+1时刻的伪距双差，为第i颗卫星tk时刻和tk+1时刻的伪距单差，为第j颗卫星tk时刻和tk+1时刻的伪距单差，为第i颗卫星tk+1时刻与接收机的真实距离，为第i颗卫星tk时刻与接收机的真实距离，为第j颗卫星tk+1时刻与接收机的真实距离，为第j颗卫星tk时刻与接收机的真实距离，为tk+1时刻第i颗卫星的卫星钟差，为tk时刻第i颗卫星的卫星钟差，为tk+1时刻第j颗卫星的卫星钟差，为tk时刻第i颗卫星的卫星钟差，c为光速。
已知tk时刻卫星的钟差公式如式(6)所示；
δts,k＝a0+a1(ts,k-toc)+a2(ts,k-toc)2 (6)
式(6)中，δts,k为tk时刻的卫星钟差，a0,a1,a2为卫星时钟老化参数，toc为时钟改正项参数，ts,k为tk时刻对应概略卫星信号发射时刻。
一般情况下，系数a2等于0，所以卫星钟差公式可以简化为式(7)；
δts,k＝a0+a1ts,k-a1toc (7)
式(7)中个参量含义与式(6)完全相同。
又因为ts,k＝tk-ρk/c，其中ts,k为tk时刻对应概略卫星信号发射时刻，tk时刻代表接收机接收卫星信号的时刻，ρk代表tk时刻改正后的第二伪距，c为光速，所以卫星钟差公式可以进一步写成式(8)；
δts,k＝a1tk+a0-a1·ρk/c-a1toc (8)
式(8)中，δts,k为tk时刻的卫星钟差，ts,k为tk时刻对应概略卫星信号发射时刻，a0,a1,a2为卫星时钟老化参数，ρk代表tk时刻改正后的第二伪距，c为光速，toc为时钟改正项参数。
将式(8)代入式(5)所示的伪距双差模型，整理则有式(9)；针对式(9)进行进一步的整理，则有式(10)；
式(9)和式(10)中，为第i颗卫星和第j颗卫星tk时刻和tk+1时刻的伪距双差，为第i颗卫星tk时刻和tk+1时刻的伪距单差，为第j颗卫星tk时刻和tk+1时刻的伪距单差，为第i颗卫星tk+1时刻与接收机的真实距离，为第i颗卫星tk时刻与接收机的真实距离，为第j颗卫星tk+1时刻与接收机的真实距离，为第j颗卫星tk时刻与接收机的真实距离，为第i颗卫星的卫星时钟老化参数a1，为第j颗卫星的卫星时钟老化参数a1，△T为时间差，△T＝tk+1-tk，在卫星信号不失锁的情况下，有△T＝1；c为光速。
欺骗干扰信号可分为转发式欺骗干扰、生成式欺骗干扰两种。转发式欺骗干扰的伪距中转发延时量δtd≥0。当δtd＝0时表示为自然转发，无人为添加延时；当δtd>0时表示有人为的添加一个延时，可以是所有时刻固定延时，也可以是每个时刻均不同的任意延时。对于生成式欺骗干扰而言，也可以视为是一种“转发式”欺骗干扰，其与实际的转发式欺骗干扰的区别在于，转发延时量δtd可以是为正、为负、为零的任意值。
参见前文的式(1)，设tk时刻第i颗卫星对应的测量伪距为tk+1时刻第i颗卫星对应的测量伪距为如果信号为欺骗干扰信号(不论是生成式还是转发式)，则有欺骗干扰信号的伪距数学模型为式(11)；
式(11)中，为第i颗卫星tk时刻的测量伪距，dis,k为第i颗卫星到转发欺骗干扰装置tk时刻的距离，dsr,k为转发欺骗干扰装置到接收机tk时刻的距离，δtr,k为tk时刻的接收机钟差，为tk时刻第i颗卫星的卫星钟差，为tk时刻的转发延时量，δtion,k为tk时刻的电离层延时，δttrop,k为tk时刻的对流层延时，为tk时刻第i颗卫星的测量噪声等非模型误差；为第i颗卫星tk+1时刻的测量伪距，dis,k+1为第i颗卫星到转发欺骗干扰装置tk+1时刻的距离，dsr,k+1为转发欺骗干扰装置到接收机tk+1时刻的距离，δtr,k+1为tk+1时刻的接收机钟差，为tk+1时刻第i颗卫星的卫星钟差，为tk+1时刻的转发延时量，δtion,k+1为tk+1时刻的电离层延时，δttrop,k+1为tk+1时刻的对流层延时，为tk+1时刻第i颗卫星的测量噪声等非模型误差，c为光速。
本实施例中，下标k表示tk时刻、下标k+1表示tk+1时刻、上标i表示第i颗卫星、上标j表示第j颗卫星，下同。参见式(3)，利用电离层延迟改正量和对流层延迟改正量对测量伪距进行改正，不考虑测量噪声等非模型误差，对tk时刻和tk+1时刻第i颗卫星改正后的第二伪距做伪距差分，则有式(12)；同理，对tk时刻和tk+1时刻第j颗卫星改正后的第二伪距做伪距差分，有式(13)；
式(12)和式(13)中，为第i颗卫星tk时刻和tk+1时刻的伪距单差，为第i颗卫星tk+1时刻改正后的第二伪距，为第i颗卫星tk时刻改正后的第二伪距，为第j颗卫星tk时刻和tk+1时刻的伪距单差，为第j颗卫星tk+1时刻改正后的第二伪距，为第j颗卫星tk时刻改正后的第二伪距，其余参量的含义与式(11)中相同，故在此不再赘述。
对第i颗卫星和第j颗卫星的伪距单差再做差，得到伪距双差模型，有式(14)；
式(14)中，为第i颗卫星和第j颗卫星tk时刻和tk+1时刻的伪距双差，为第i颗卫星tk时刻和tk+1时刻的伪距单差，为第j颗卫星tk时刻和tk+1时刻的伪距单差，dis,k+1为第i颗卫星到转发欺骗干扰装置tk+1时刻的距离，djs,k+1为第j颗卫星到转发欺骗干扰装置tk+1时刻的距离，dsr,k+1为转发欺骗干扰装置到接收机tk+1时刻的距离，其余参量的含义与式(11)中相同，故在此不再赘述。
将式(8)所示的卫星钟差公式代入式(14)所示伪距双差模型，整理则有式(15)；进一步整理，则有式(16)；
式(15)和式(16)中，为第i颗卫星和第j颗卫星tk时刻和tk+1时刻的伪距双差，为第i颗卫星tk时刻和tk+1时刻的伪距单差，为第j颗卫星tk时刻和tk+1时刻的伪距单差，△T为时间差，为第i颗卫星的卫星时钟老化参数a1，为第j颗卫星的卫星时钟老化参数a1，dis,k+1为第i颗卫星到转发欺骗干扰装置tk+1时刻的距离，djs,k+1为第j颗卫星到转发欺骗干扰装置tk+1时刻的距离，dsr,k+1为转发欺骗干扰装置到接收机tk+1时刻的距离，其余参量的含义与式(11)中相同，在此不再赘述。时间差△T为△T＝tk+1-tk，在卫星信号不失锁的情况下，有△T＝1。
在此基础上，可分以下几种情况考虑：
情况(1)：所有时刻所有卫星均无延时，此时是自然转发式欺骗干扰，即则上述伪距双差模型可写成式(17)；
情况(2)：所有时刻所有卫星具有相同的延时，即则上述伪距双差模型可写成式(18)；
情况(3)：所有时刻同一PRN的卫星具有相同的延时，不同PRN的卫星具有不同的延时，即则上述伪距双差模型可写成式(19)；
情况(4)：同一时刻所有PRN的卫星具有相同的延时，不同时刻延时量不同，即则上述伪距双差模型可写成式(20)；
情况(5)：所有时刻所有卫星均具有不同的延时，此时可以是带有人为延时干扰的转发式欺骗干扰，也可以是生成式欺骗干扰，即则上述伪距双差模型可写成式(21)；
式(17)～式(21)中，各参量的含义与式(11)、式(16)中相同。
泰勒近似展开分析用于对上述伪距双差计算模型中的距离关系进行泰勒近似展开。
由前述可知，真实信号的伪距双差计算模型为式(22)；
式(22)中，各参量的含义与式(10)中相同。
已知式(23)；
式(23)中，为tk时刻第i颗卫星在ECEF坐标系的位置，(xr,k,yr,k,zr,k)为tk时刻载体在ECEF坐标系的位置。对上式(23)在(x0,y0,z0)做泰勒近似展开，有式(24)；
式(24)中，为第i颗卫星tk时刻与接收机的真实距离，其余中间参量的定义如下：
式(25)～(29)中，(x0,y0,z0)为泰勒近似展开的基准点，为tk时刻第i颗卫星在ECEF坐标系的位置，(xr,k,yr,k,zr,k)为tk时刻载体在ECEF坐标系的位置，△xr,k为tk时刻载体在ECEF坐标系的位置相对(x0,y0,z0)的位置变化量的x方向分量，△yr,k为tk时刻载体在ECEF坐标系的位置相对(x0,y0,z0)的位置变化量的y方向分量，△zr,k为tk时刻载体在ECEF坐标系的位置相对(x0,y0,z0)的位置变化量的z方向分量。
当对tk+1时刻的信号进行真伪判别时，tk时刻的位置已知，则有式(30)；
式(30)中，为第i颗卫星的卫星时钟老化参数a1，为第j颗卫星的卫星时钟老化参数a1，为第i颗卫星tk时刻和tk+1时刻的伪距单差，为第j颗卫星tk时刻和tk+1时刻的伪距单差，△T为时间差，c为光速，(x0,y0,z0)为泰勒近似展开的基准点，为tk时刻第i颗卫星在ECEF坐标系的位置，(xr,k,yr,k,zr,k)为tk时刻载体在ECEF坐标系的位置，(xr,k+1,yr,k+1,zr,k+1)为tk+1时刻载体在ECEF坐标系的位置。
利用最小二乘法对上式进行迭代求解，当满足迭代终止条件时，得到tk+1时刻的解算结果为(xr,k+1,yr,k+1,zr,k+1)。可知，解算的结果为接收机的真实位置。
由前述可知，欺骗干扰信号的伪距双差计算模型为式(31)所示；
式(31)中，为第i颗卫星的卫星时钟老化参数a1，为第j颗卫星的卫星时钟老化参数a1，为第i颗卫星tk时刻和tk+1时刻的伪距单差，为第j颗卫星tk时刻和tk+1时刻的伪距单差，△T为时间差，c为光速，其余参量的含义与式(11)中相同。
对于前文提及的情况(1)～(4)其伪距双差计算模型可以简写成式(32)；
式(32)中的参量与式(31)完全相同。已知第i颗卫星到转发欺骗干扰装置tk时刻的距离dis,k的计算函数表达式如式(33)：
式(33)中，dis,k为第i颗卫星到转发欺骗干扰装置tk时刻的距离，为tk时刻第i颗卫星在ECEF坐标系的位置，(xs,k,ys,k,zs,k)为tk时刻转发欺骗干扰装置在ECEF坐标系的位置。
对上式(32)在(x0,y0,z0)做泰勒近似展开，有式(34)：
式(34)中，dis,k为第i颗卫星到转发欺骗干扰装置tk时刻的距离，其余中间参量的定义如式(35)、式(26)～(28)以及式(36)所示：
式(35)中，(x0,y0,z0)为泰勒近似展开的基准点，为tk时刻第i颗卫星在ECEF坐标系的位置，(xs,k,ys,k,zs,k)为tk时刻转发欺骗干扰装置在ECEF坐标系的位置，△xs,k为tk时刻转发欺骗干扰装置在ECEF坐标系的位置相对(x0,y0,z0)的位置变化量的x方向分量，△ys,k为tk时刻转发欺骗干扰装置在ECEF坐标系的位置相对(x0,y0,z0)的位置变化量的y方向分量，△zs,k为tk时刻转发欺骗干扰装置在ECEF坐标系的位置相对(x0,y0,z0)的位置变化量的z方向分量。
对tk+1时刻的信号进行真伪判别时，tk时刻的位置已知，则有式(37)：
式(37)中，为第i颗卫星的卫星时钟老化参数a1，为第j颗卫星的卫星时钟老化参数a1，为第i颗卫星tk时刻和tk+1时刻的伪距单差，为第j颗卫星tk时刻和tk+1时刻的伪距单差，△T为时间差，c为光速，dis,k+1为第i颗卫星到转发欺骗干扰装置tk+1时刻的距离，dis,k为第i颗卫星到转发欺骗干扰装置tk时刻的距离，djs,k+1为第j颗卫星到转发欺骗干扰装置tk+1时刻的距离，djs,k为第j颗卫星到转发欺骗干扰装置tk时刻的距离，△xr,k+1为tk+1时刻载体在ECEF坐标系的位置相对(x0,y0,z0)的位置变化量的x方向分量，△yr,k+1为tk+1时刻载体在ECEF坐标系的位置相对(x0,y0,z0)的位置变化量的y方向分量，△zr,k+1为tk+1时刻载体在ECEF坐标系的位置相对(x0,y0,z0)的位置变化量的z方向分量。(x0,y0,z0)为泰勒近似展开的基准点，为tk+1时刻第i颗卫星在ECEF坐标系的位置，(xs,k,ys,k,zs,k)为tk时刻转发欺骗干扰装置在ECEF坐标系的位置，(xs,k+1,ys,k+1,zs,k+1)为tk+1时刻转发欺骗干扰装置在ECEF坐标系的位置。利用最小二乘法对上式进行迭代求解，当满足迭代终止条件时，得到tk+1时刻的解算结果为(xs,k+1,ys,k+1,zs,k+1)。可知，解算的结果为转发欺骗干扰装置的位置。
对于情况(5)，其伪距双差计算模型为式(38)：
式(38)中，为第i颗卫星的卫星时钟老化参数a1，为第j颗卫星的卫星时钟老化参数a1，为第i颗卫星tk时刻和tk+1时刻的伪距单差，为第j颗卫星tk时刻和tk+1时刻的伪距单差，△T为时间差，c为光速，dis,k+1为第i颗卫星到转发欺骗干扰装置tk+1时刻的距离，dis,k为第i颗卫星到转发欺骗干扰装置tk时刻的距离，djs,k+1为第j颗卫星到转发欺骗干扰装置tk+1时刻的距离，djs,k为第j颗卫星到转发欺骗干扰装置tk时刻的距离，其余参量的含义与式(11)中相同。因为对信号的判别时并不知道其是真实信号还是欺骗干扰信号，所以这里先采用与真实信号计算相似的方法进行计算。暂时不考虑的影响，则上式重新写成为式(39)：
式(39)中，d′is,k+1为第i颗卫星到转发欺骗干扰装置tk+1时刻的距离附加时间项的值，d′js,k+1为第j颗卫星到转发欺骗干扰装置tk+1时刻的距离附加时间项的值，其余参量与式(37)完全相同。采用与前4种情况(1)～(4)相似的泰勒近似展开方法并利用最小二乘法进行迭代计算，得到“既非接收机真实位置，也非转发欺骗干扰装置的位置”，定义为“错误的位置”。当对tk+1时刻的信号进行真伪判别时，tk时刻的位置已知，当tk时刻信号为真实信号时，其位置为(xr,k,yr,k,zr,k)；当tk时刻信号为欺骗干扰信号时，其位置为(xs,k,ys,k,zs,k)。
本实施例中，步骤4)中选择多颗卫星时，选择卫星的条件为卫星的载波噪声功率比大于等于预设的载波噪声功率比阈值，预设的载波噪声功率比阈值为40dB-Hz或45dB-Hz。
本实施例中，步骤5)中的预设阈值具体是指接收机的定位精度。
本实施例中，步骤5)中计算tk+1时刻载体在ECEF坐标系下的第一位置、第二位置之间的位置偏差具体是指计算tk+1时刻载体在ECEF坐标系下的第一位置、第二位置之间的范数。
本实施例中，步骤3)计算tk+1时刻载体在ECEF坐标系下的第一位置采用的方法(即：基于改正后的卫星在ECEF坐标系下的位置、改正后的第一伪距利用最小二乘法进行迭代求解)采用的是现有的最小二乘迭代求解算法；为了便于描述，将步骤4)计算tk+1时刻载体在ECEF坐标系下的第二位置的方法本实施例中命名为“欺骗干扰信号检测算法”。
如果两种算法解算的位置偏差小于等于接收机的定位精度(一般为几米，实施例中使用的NovAtel接收机和配套天线的定位精度是1.5米)，即：
||Xleast_square_method-XSpoofing_detection_algorithm||≤location_precision
其中，Xleast_square_method代表最小二乘迭代求解算法解算得到的tk时刻ECEF坐标系中的位置，XSpoofing_detection_algorithm代表本发明的欺骗干扰信号检测算法解算得到的tk时刻ECEF坐标系中的位置。则在tk+1时刻解算时代入伪距双差模型的tk时刻的位置为Xleast_square_method，即最小二乘迭代求解算法在tk时刻解算得到的位置(xr,k,yr,k,zr,k)；如果两种算法解算的位置偏差大于接收机的定位精度(一般为几米，实施例中使用的NovAtel接收机和配套天线的定位精度是1.5米)，即：
||Xleast_square_method-XSpoofing_detection_algorithm||>location_precision
其中，Xleast_square_method代表最小二乘迭代求解算法解算得到的tk时刻ECEF坐标系中的位置，XSpoofing_detection_algorithm代表本发明的欺骗干扰信号检测算法解算得到的tk时刻ECEF坐标系中的位置。则在tk+1时刻解算时代入伪距双差模型的tk时刻的位置为XSpoofing_detection_algorithm，即本实施例的欺骗干扰信号检测算法在tk时刻解算得到的位置(xs,k,ys,k,zs,k)。对于整个数据的判别从数据点的第二秒开始，对于第一秒本实施例将其设置为载体在第一秒的真实位置。这是欺骗干扰信号检测算法较为关键的第一步，对第一秒的设置影响后续的判决结果。
此外，在实际每一秒的解算中，本实施例需要至少四颗星才能对载体的位置做定位解算，在解算之前本实施例需要采用选星的方案来尽可能的保证导航定位解算的精度(可以采用不同的选星方案，比如综合几何精度因子GDOP最小)，在本实施例中本实施例优选载波噪声功率比(简称载波比，C/No)大于等于45dB-Hz的卫星信号参与解算，对于一秒内载噪比大于等于45dB-Hz的信号数小于4的情况，可以适当降低载噪比，比如在实施例中TEXBAT数据集的动态欺骗干扰实验场景中，本实施例将其设置为载噪比大于等于40dB-Hz的卫星信号参与解算。这是欺骗干扰信号检测算法较为关键的第二步。
综上所述，对于真实信号而言，利用改正后的第一伪距和卫星在ECEF坐标系下的位置直接进行最小二乘法迭代计算和利用本发明的欺骗干扰信号检测算法进行计算，得到的结果是一致的，都是接收机的定位解算位置；而对于欺骗干扰信号而言，不论是转发式还是生成式，直接利用改正后的第一伪距和卫星在ECEF坐标系下的位置采用现有的最小二乘迭代求解算法进行最小二乘法迭代计算得到的是信号期望的“错误的定位位置”，而利用本发明实施例中的欺骗干扰信号检测算法进行计算，当没有延时量(情况1)或延时量满足一定条件时[情况(2)～(4)]得到的是转发欺骗干扰装置的位置，当延时量不一致时[情况(5)]，得到的是“既非接收机真实位置，也非转发欺骗干扰装置的位置(错误的位置)”。两种算法解算出来的结果是不一致的。基于此，对信号的真实性进行判别。
为了验证算法的有效性，利用多个数据集组合对本实施例基于单接收机的欺骗干扰信号检测方法进行仿真验证。
1】第一组实验。
采用NovAtel接收机进行实际静态测试。首先将接收机置于学院主楼楼顶以采集真实信号，不改变接收机位置然后打开信号转发器，利用信号转发器接收天线接收真实卫星信号并将发射天线置于距离接收机2米左右的距离用于模拟卫星信号的转发，该转发为自然距离转发，没有加入人为延时，利用最小二乘迭代求解算法、本发明前述欺骗干扰信号检测算法进行数据分析，并以数据点[-2196871.715，5177469.9468，2998111.349]为参考点对解算结果进行坐标变换，其结果如图3和图4所示。
图3中，X轴坐标[1,3]、Z轴坐标[-4,1]区域的线条重叠部分是真实信号采集时的解算结果，XY平面部分线条和YZ平面部分线条分离部分是转发式欺骗干扰信号采集时的解算结果，从图3中可以看出，两种算法对于真实信号和欺骗干扰信号的解算存在明显的差异性。从图4中也可以看出，对于真实信号，两种算法(最小二乘迭代求解算法和本发明的欺骗干扰信号检测算法)解算的位置偏差比较小，除了在个别点会存在跳变，但也会在很短的时间里恢复；而对于欺骗干扰信号，两种算法解算出的位置偏差较大，因为最小二乘迭代求解算法求得的是欺骗干扰信号期望造成的错误定位的位置，而本发明的欺骗干扰信号检测算法解算出的是欺骗干扰转发装置的位置或既非接收机真实位置也非转发欺骗干扰装置的位置的“错误位置”，两种是有所区别的，而且可以预见，这种区别将随着欺骗干扰信号装置与接收机的距离的增加而越发明显。在第一组的基础上，本实施例利用NovAtel接收机设计并进行了第二组和第三组实验。
2】第二组实验。
第二组实验将转发器的接收天线置于楼顶，接收机和接收机天线与转发器的发射天线置于同一楼道内，相较于第一组实验，此时转发距离略有增加。利用最小二乘迭代求解算法和本发明的欺骗干扰信号检测算法分别对采集到的数据进行解算，得到的结果如图5所示。比较图4和图5可以看出，两种算法解算得到的位置偏差结果基本相近，但仍然有所差别，图5略大于图4。相比于真实信号来说，此时仍然可以清楚的看到欺骗干扰信号存在的特征。第三组实验具体说明了这一点。
3】第三组实验。
第三组实验中本实施例采集了两份真实信号数据，分别是：将接收机置于楼顶采集和利用楼顶的天线在室内进行采集。两种算法解算得到的位置偏差结果如图6和图7所示。
从图6和图7中可以看出，对于真实信号，两种算法解算得到的位置偏差依然保持在一个很小的值，即使存在跳变，也能很快恢复，且跳变的值并不足以达到如图3那样的大小，不影响对于信号真实性的判别。图7中位置的偏差一直较小，这是由于信号质量较稳定，不存在过多的干扰因素。
4】第四组实验。
为了进一步验证算法的有效性，本实施例在长沙市北斗安全产业研究院(北斗开放实验室(长沙))进行了第四组实验。第四组实验利用楼顶天线将卫星信号引入室内，假定此时的信号是真实信号，而非纯自然转发信号，将此信号接入欺骗干扰信号模拟器，由计算机模拟计算后输出欺骗干扰信号，此时为一做圆周运动信号。整个过程是利用NovAtel接收机先采集真实信号，然后打开欺骗干扰信号模拟器采集做圆周运动的欺骗干扰信号，最后关闭模拟器再采集真实信号。由最小二乘迭代求解算法和本发明的欺骗干扰信号检测算法分别对采集到的数据进行解算，以坐标点[-2185955.407,5181417.961,2999272.014]为参考数据点对解算结果的坐标进行转换，得到如图8和图9所示的结果。
从图8中可以看出，对于真实信号，两种算法解算出来的位置基本重合，都在那个点附近，而对于做圆周运动的欺骗干扰信号，两者解算出来的不是接近重叠的圆。做圆周运动的欺骗干扰中，由于每一秒的转发延时量不同，此时符合欺骗干扰分析的情况5，解算得到的是既非接收机真实位置也非转发欺骗干扰装置的位置的“错误位置”。从图9中可以看出，第一段真实信号和第三段真实信号时两种算法解算得到的位置偏差都比较小，而当做圆周运动的欺骗干扰信号出现时，位置偏差迅速出现了一个非常明显的变化，并随着欺骗干扰信号的存在而一直持续，由此可以对信号的真实性做出判别。此外，此时信号源相对于接收机来说距离比第一组实验中的距离要大很多，所以造成的位置偏差也比第一组实验的明显。
最后，本实施例采用了目前世界上唯一公开的欺骗干扰测试数据集TEXBAT数据集对算法的检测性能进行验证。主要涉及五个场景：纯静态场景、纯动态场景、信号切换场景、静态欺骗干扰试验场景和动态欺骗干扰试验场景。其中，纯静态场景是将接收机置于楼顶采集真实卫星信号(和前述第一组前半部分和第三组实验相似)；纯动态场景是接收机处于运动状态下进行真实卫星信号的采集；信号切换场景是先有100秒的纯静态场景，然后在大约100秒的时候将接收机捕获的信号从真实卫星信号切换到欺骗干扰信号；静态欺骗干扰试验场景是先有100多秒的静态真实信号，然后欺骗干扰信号以0.4dB的功率优势缓慢的将接收机的定位位置拉偏，最终目标是在Z方向拉偏600米；动态欺骗干扰实验是接收机处于运动状态下，先接收真实的卫星信号，然后在100多秒时，欺骗干扰信号以0.8dB的功率优势缓慢的将接收机的定位位置拉偏，最终目标也是在Z方向拉偏600米。本实施例用最小二乘迭代求解算法和本发明的欺骗干扰信号检测算法对数据回放采集到的数据集进行解算，其中，纯静态场景的位置解算偏差如图10所示，纯动态场景的位置解算偏差如图11所示，信号切换场景的位置解算偏差如图12所示，静态欺骗干扰试验场景的位置解算偏差如图13所示，动态欺骗干扰试验场景的位置解算偏差如图14所示。从图10和图11中可以看出，纯静态场景下接收机采集的是真实卫星信号，两种算法的位置解算偏差保持在一个较小的值，纯动态场景下接收机采集的也是真实卫星信号，虽然算法解算偏差较纯静态场景的大，但偏差的震荡都是短暂的，整体没有发生比较大的跳变。从图12中可以看出，当在100秒信号由真实信号切换到欺骗干扰信号时，两种算法的位置解算偏差发生了一个明显的变化，且在欺骗干扰信号持续期间，跳变后的值基本得到保持，是一个持续过程而不是短暂的跳变行为。从图13-14可以看出，当欺骗干扰信号来临时，两种算法的位置解算偏差都发生了一个明显可观测的跳变，且在后续欺骗干扰信号持续期间跳变得到保持。
综上所述，本实施例基于单接收机的欺骗干扰信号检测方法对测量伪距进行卫星钟差改正、电离层改正和对流层改正；然后利用改正后的第一伪距和星历参数信息计算卫星在ECEF坐标系中的位置；对测量伪距进行电离层改正和对流层改正得到第二伪距，再利用相邻两时刻改正后的第二伪距做伪距双差，对其中的距离关系进行泰勒近似展开，在已知前一时刻的位置信息的情况下，结合最小二乘法对双差方程进行迭代计算，根据得到的位置信息可以对后一时刻卫星信号的真实性进行判别。通过校内测试、长沙市北斗安全产业研究院(北斗开放实验室(长沙))测试、以及TEXBAT数据集测试，均验证了本发明算法的有效性，本发明算法均能对信号的真实性做出检测和判别。本实施例基于单接收机的欺骗干扰信号检测方法简单易行，对设备和测量的信息要求低，只需要单接收机和测量伪距，工程容易实现。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，其主要不同点为本实施例中的接收机为非NovAtel接收机，因此存下下述区别：
区别I、步骤1)中不能够直接获取改正后的卫星在ECEF坐标系下的位置。获取改正后的卫星在ECEF坐标系下的位置时，需要借助星历参数和测量伪距以及地球自转改正模型，参见图15，步骤1)中获取改正后的卫星在ECEF坐标系下的位置的详细步骤包括：
1.1)根据星历参数和改正后的第一伪距计算卫星在ECEF坐标系下的位置，第一伪距为利用卫星钟差改正量、电离层延迟改正量和对流层延迟改正量对测量伪距进行改正得到；
1.2)根据地球自转改正模型计算地球自转改正量；
1.3)利用地球自转改正量对卫星在ECEF坐标系下的位置进行地球自转改正，得到改正后的卫星在ECEF坐标系下的位置。
区别II、步骤2)中不能够直接获取卫星钟差改正量、电离层延迟改正量、对流层延迟改正量。参见图15，步骤2)中获取卫星钟差改正量、电离层延迟改正量、对流层延迟改正量时，具体是指根据卫星钟差计算模型、电离层延迟改正模型、对流层延迟改正模型分别计算卫星钟差改正量、电离层延迟改正量、对流层延迟改正量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种基于单接收机的欺骗干扰信号检测方法，其特征在于实施步骤包括：
1)获取改正后的卫星在ECEF坐标系下的位置；
2)获取卫星钟差改正量、电离层延迟改正量、对流层延迟改正量，利用卫星钟差改正量、电离层延迟改正量和对流层延迟改正量对测量伪距进行改正，得到改正后的第一伪距；
3)基于改正后的卫星在ECEF坐标系下的位置、改正后的第一伪距利用最小二乘法进行迭代求解，得到tk+1时刻载体在ECEF坐标系下的第一位置；
4)利用电离层延迟改正量和对流层延迟改正量对测量伪距进行改正得到改正后的第二伪距，选择多颗卫星，基于选择的卫星，对第i颗卫星的tk时刻和tk+1时刻改正后的第二伪距做差分得到第i颗卫星的伪距单差对第j颗卫星的tk时刻和tk+1时刻改正后的第二伪距做差分得到第j颗卫星的伪距单差根据第i颗卫星的伪距单差第j颗卫星的伪距单差进行差分得到第i颗卫星、第j颗卫星之间的伪距双差将伪距双差中的距离关系进行泰勒近似展开，代入tk时刻的解算结果，对tk+1时刻进行迭代求解，得到tk+1时刻载体在ECEF坐标系下的第二位置；
5)计算tk+1时刻载体在ECEF坐标系下的第一位置、第二位置之间的位置偏差，判断位置偏差是否大于预设阈值，如果位置偏差不大于预设阈值，则判定当前接收的信号为正常信号；否则，判定当前接收的信号为欺骗干扰信号。
2.根据权利要求1所述的基于单接收机的欺骗干扰信号检测方法，其特征在于，步骤1)中获取改正后的卫星在ECEF坐标系下的位置具体是指通过NovAtel接收机获取改正后的卫星在ECEF坐标系下的位置；或者，步骤1)的详细步骤包括：
1.1)根据星历参数和改正后的第一伪距计算卫星在ECEF坐标系下的位置，所述第一伪距为利用卫星钟差改正量、电离层延迟改正量和对流层延迟改正量对测量伪距进行改正得到；
1.2)根据地球自转改正模型计算地球自转改正量；
1.3)利用地球自转改正量对卫星在ECEF坐标系下的位置进行地球自转改正，得到改正后的卫星在ECEF坐标系下的位置。
3.根据权利要求1所述的基于单接收机的欺骗干扰信号检测方法，其特征在于，步骤2)中获取卫星钟差改正量、电离层延迟改正量、对流层延迟改正量具体是指通过NovAtel接收机获取卫星钟差改正量、电离层延迟改正量、对流层延迟改正量；或者，步骤2)中获取卫星钟差改正量、电离层延迟改正量、对流层延迟改正量具体是指根据卫星钟差计算模型、电离层延迟改正模型、对流层延迟改正模型分别计算卫星钟差改正量、电离层延迟改正量、对流层延迟改正量。
4.根据权利要求1所述的基于单接收机的欺骗干扰信号检测方法，其特征在于，步骤4)中第i颗卫星的tk时刻和tk+1时刻测量伪距的数学模型如式(1)所示，第j颗卫星的tk时刻和tk+1时刻测量伪距的数学模型如式(2)所示；
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式(1)中，为第i颗卫星tk时刻的测量伪距，为第i颗卫星tk时刻与接收机的真实距离，δtr,k为tk时刻的接收机钟差，为tk时刻第i颗卫星的卫星钟差，δtion,k为tk时刻的电离层延时，δttrop,k为tk时刻的对流层延时，c为光速，为tk时刻的第i颗卫星的测量噪声等非模型误差；为第i颗卫星tk+1时刻的测量伪距，为第i颗卫星tk+1时刻与接收机的真实距离，δtr,k+1为tk+1时刻的接收机钟差，为tk+1时刻第i颗卫星的卫星钟差，δtion,k+1为tk+1时刻的电离层延时，δttrop,k+1为tk+1时刻的对流层延时，为tk+1时刻的第i颗卫星的测量噪声等非模型误差；
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式(2)中，为第j颗卫星tk时刻的测量伪距，为第j颗卫星tk时刻与接收机的真实距离，δtr,k为tk时刻的接收机钟差，为tk时刻第i颗卫星的卫星钟差，δtion,k为tk时刻的电离层延时，δttrop,k为tk时刻的对流层延时，c为光速，为tk时刻的第j颗卫星的测量噪声等非模型误差；为第j颗卫星tk+1时刻的测量伪距，为第j颗卫星tk+1时刻与接收机的真实距离，δtr,k+1为tk+1时刻的接收机钟差，为tk+1时刻第j颗卫星的卫星钟差，δtion,k+1为tk+1时刻的电离层延时，δttrop,k+1为tk+1时刻的对流层延时，为tk+1时刻的第j颗卫星的测量噪声等非模型误差。
5.根据权利要求1所述的基于单接收机的欺骗干扰信号检测方法，其特征在于，步骤4)中做差分得到第i颗卫星的伪距单差的函数表达式如式(3)所示，做差分得到第j颗卫星的伪距单差的函数表达式如式(4)所示；
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式(3)中，为第i颗卫星tk时刻和tk+1时刻的伪距单差，为第i颗卫星tk+1时刻改正后的第二伪距，为第i颗卫星tk时刻改正后的第二伪距，为第i颗卫星tk+1时刻与接收机的真实距离，为第i颗卫星tk时刻与接收机的真实距离，δtr,k+1为tk+1时刻的接收机钟差，δtr,k为tk时刻的接收机钟差，为tk+1时刻第i颗卫星的卫星钟差，为tk时刻第i颗卫星的卫星钟差，c为光速；
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式(4)中，为第j颗卫星tk时刻和tk+1时刻的伪距单差，为第j颗卫星tk+1时刻改正后的第二伪距，为第j颗卫星tk时刻改正后的第二伪距，为第j颗卫星tk+1时刻与接收机的真实距离，为第j颗卫星tk时刻与接收机的真实距离，δtr,k+1为tk+1时刻的接收机钟差，δtr,k为tk时刻的接收机钟差，为tk+1时刻第j颗卫星的卫星钟差，为tk时刻第i颗卫星的卫星钟差，c为光速。
6.根据权利要求1所述的基于单接收机的欺骗干扰信号检测方法，其特征在于，步骤4)中伪距双差的数据模型如式(5)所示；
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7.根据权利要求1所述的基于单接收机的欺骗干扰信号检测方法，其特征在于，步骤4)中选择多颗卫星时，选择卫星的条件为卫星的载波噪声功率比大于等于预设的载波噪声功率比阈值，所述预设的载波噪声功率比阈值为40dB-Hz或45dB-Hz。
8.根据权利要求1所述的基于单接收机的欺骗干扰信号检测方法，其特征在于，步骤5)中的预设阈值具体是指接收机的定位精度。
9.根据权利要求1所述的基于单接收机的欺骗干扰信号检测方法，其特征在于，步骤5)中计算tk+1时刻载体在ECEF坐标系下的第一位置、第二位置之间的位置偏差具体是指计算tk+1时刻载体在ECEF坐标系下的第一位置、第二位置之间的范数。
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