CN108594278A - 一种基于相关信号特征的非合作导航卫星识别方法 - Google Patents

一种基于相关信号特征的非合作导航卫星识别方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108594278A
CN108594278A CN201810498956.7A CN201810498956A CN108594278A CN 108594278 A CN108594278 A CN 108594278A CN 201810498956 A CN201810498956 A CN 201810498956A CN 108594278 A CN108594278 A CN 108594278A
Authority
CN
China
Prior art keywords
satellite
sequence
signal
navigation satellite
cooperation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810498956.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108594278B (zh
Inventor
姜禹
蔚保国
范广伟
邓志鑫
刘孟江
崔淼
杨建雷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CETC 54 Research Institute
Original Assignee
CETC 54 Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CETC 54 Research Institute filed Critical CETC 54 Research Institute
Priority to CN201810498956.7A priority Critical patent/CN108594278B/zh
Publication of CN108594278A publication Critical patent/CN108594278A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108594278B publication Critical patent/CN108594278B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/35—Constructional details or hardware or software details of the signal processing chain
    • G01S19/37—Hardware or software details of the signal processing chain

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

本发明提出了一种基于相关信号特征的非合作导航卫星识别方法，属于卫星通信和信息安全技术领域。本发明首先采集空中导航卫星的射频信号，在保证足够接收增益的情况下，将信号下变频至基带并进行解扩，得到的接收信号中包含所有卫星信号的相关结果参数，将此相关结果参数与正常情况下的相关结果参数进行比较，即可将异常参数判别为非合作导航卫星。本发明方法相对于现有的非合作导航卫星识别方法，不需要解调数据，可以从物理层参数进行识别，并且可以和现有方法联合使用，进一步提高识别的准确率。

Description

一种基于相关信号特征的非合作导航卫星识别方法
技术领域
本发明涉及一种基于相关信号特征的非合作导航卫星识别方法，属于卫星通信和信息安全技术领域。
背景技术
目前的研究和实践表明，导航卫星系统存在严重的安全隐患，干扰与欺骗技术构成了主要的两大威胁。目前普通型接收机尚未采用抗欺骗措施，但是，GNSS(GlobalNavigation Satellite System，全球导航卫星系统)已经在社会各个层面得到了广泛应用，这给电网时间基准、交通运输(航空航海)、精确制导武器等等系统带来了巨大的安全隐患。目前，我国相关研究还未全面系统展开，这方面的研究多以概念探讨为主，实质性的进展不多，这种状况亟需引起重视。
此外，现有的很多反欺骗技术多是应用在导航信息输出阶段，在数据层进行干扰判断，而直接从物理层进行反欺骗的方法则较少。
发明内容
为了弥补现有技术中存在的不足，本发明提出一种基于相关信号特征的非合作导航卫星识别方法，该方法不需要解调数据，能够通过物理层参数进行识别，为此类技术方法提供了新思路，并且可以和现有方法联合使用，从而进一步提高识别的准确率。
为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：
一种基于相关信号特征的非合作导航卫星识别方法，包括以下步骤：
(1)通过接收终端A接收到导航卫星的信号SA，对SA进行下变频后得到基带信号BA；
(2)取BA的其中一段时域数据BA'，BA'的数据长度为n，n为在基带采样率下一个完整的扩频序列长度；用各导航卫星的扩频序列对BA'进行相关解扩，解扩后得到对应于m个卫星的序列：A1＝{a11,a12,…,a1(2n-1)}，A2＝{a21,a22,…,a2(2n-1)}，…,Am＝{am1,am2,…,am(2n-1)}；
(3)设定相关检测门限Q，对于第i个卫星，若存在aij使得则Ai为第i个卫星的信号的有效数据；其中，max(Ai)表示取序列{ai1,ai2,…,ai(2n-1)}中的最大值，aij表示序列{ai1,ai2,…,ai(2n-1)}中的某一值；最终，从m组数据中筛选出符合条件的k组数据；
(4)针对步骤(3)得到的k组数据，计算每组数据对应卫星的信号特征参数其中，aver(At)为{at1,at2,…,at(2n-1)}的均值，下标t表示第t个卫星；
(5)进行正常卫星标定：在不存在非合作卫星的情况下，利用同一地点的至少3台接收机，在每台接收机上均按照步骤(1)～(4)所述的方法进行信号特征参数的获取；对于每个导航卫星，将各接收机所获得的对应于该卫星的信号特征参数从大到小排序，得到对应于该卫星的序列Pnorm；
(6)进行非合作卫星判断：利用同一地点的至少3台接收机，在每台接收机上均按照步骤(1)～(4)所述的方法进行信号特征参数的获取；对于每个导航卫星，将各接收机所获得的对应于该卫星的信号特征参数从大到小排序，得到对应于该卫星的序列Ptest；对于待识别卫星，将其序列Ptest与序列Pnorm进行比较，当两序列中出现两处不等时，则判定该卫星为非合作卫星。
采用上述技术方案的有益效果在于：
本发明方法采集空中导航卫星的射频信号下变频至基带，对其进行解扩，得到的接收信号中包含所有卫星信号的相关结果参数，通过比较正常情况和存在非合作导航卫星情况下各卫星的相关结果参数，即可将异常参数判别为非合作导航卫星。此外，通过几个邻近同类型接收机同时对结果进行比较分析，还可以提高判别的准确度。
总之，本发明方法相对于现有的识别方法，不需要解调数据，可以从物理层参数进行识别，从而为此类技术方法提供了新思路。并且，本方法还可以与现有方法联合使用，从而可以进一步提高识别的准确率。
附图说明
图1为本发明实施例的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，一种基于相关信号特征的非合作导航卫星识别方法，其包括如下步骤：
(1)通过接收终端A接收到导航卫星的信号SA，对SA进行下变频后得到基带信号BA；
(2)取BA的其中一段时域数据BA'，BA'的数据长度为n，n为在基带采样率下一个完整的扩频序列长度；用各导航卫星的扩频序列对BA'进行相关解扩，解扩后得到对应于m个卫星的序列：A1＝{a11,a12,…,a1(2n-1)}，A2＝{a21,a22,…,a2(2n-1)}，…,Am＝{am1,am2,…,am(2n-1)}；
(3)设定相关检测门限Q，对于第i个卫星，若存在aij使得则Ai为第i个卫星的信号的有效数据；其中，max(Ai)表示取序列{ai1,ai2,…,ai(2n-1)}中的最大值，aij表示序列{ai1,ai2,…,ai(2n-1)}中的某一值；最终，从m组数据中筛选出符合条件的k组数据；
(4)针对步骤(3)得到的k组数据，计算每组数据对应卫星的信号特征参数其中，aver(At)为{at1,at2,…,at(2n-1)}的均值，下标t表示第t个卫星；
(5)进行正常卫星标定：在不存在非合作卫星的情况下，利用同一地点的至少3台接收机，在每台接收机上均按照步骤(1)～(4)所述的方法进行信号特征参数的获取；对于每个导航卫星，将各接收机所获得的对应于该卫星的信号特征参数从大到小排序，得到对应于该卫星的序列Pnorm；
(6)进行非合作卫星判断：利用同一地点的至少3台接收机，在每台接收机上均按照步骤(1)～(4)所述的方法进行信号特征参数的获取；对于每个导航卫星，将各接收机所获得的对应于该卫星的信号特征参数从大到小排序，得到对应于该卫星的序列Ptest；对于待识别卫星，将其序列Ptest与序列Pnorm进行比较，当两序列中出现两处不等时，则判定该卫星为非合作卫星。
本发明方法不需要解调数据，可以从物理层参数进行识别。并且，本方法还可以与现有方法联合使用，从而可以进一步提高识别的准确率，相对于现有技术是一种重要进步。
以上所述仅是本发明专利的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明专利原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明专利的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于相关信号特征的非合作导航卫星识别方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)通过接收终端A接收到导航卫星的信号SA，对SA进行下变频后得到基带信号BA；
(2)取BA的其中一段时域数据BA'，BA'的数据长度为n，n为在基带采样率下一个完整的扩频序列长度；用各导航卫星的扩频序列对BA'进行相关解扩，解扩后得到对应于m个卫星的序列：A1＝{a11,a12,…,a1(2n-1)}，A2＝{a21,a22,…,a2(2n-1)}，…,Am＝{am1,am2,…,am(2n-1)}；
(3)设定相关检测门限Q，对于第i个卫星，若存在aij使得则Ai为第i个卫星的信号的有效数据；其中，max(Ai)表示取序列{ai1,ai2,…,ai(2n-1)}中的最大值，aij表示序列{ai1,ai2,…,ai(2n-1)}中的某一值；最终，从m组数据中筛选出符合条件的k组数据；
(4)针对步骤(3)得到的k组数据，计算每组数据对应卫星的信号特征参数其中，aver(At)为{at1,at2,…,at(2n-1)}的均值，下标t表示第t个卫星；
(5)进行正常卫星标定：在不存在非合作卫星的情况下，利用同一地点的至少3台接收机，在每台接收机上均按照步骤(1)～(4)所述的方法进行信号特征参数的获取；对于每个导航卫星，将各接收机所获得的对应于该卫星的信号特征参数从大到小排序，得到对应于该卫星的序列Pnorm；
(6)进行非合作卫星判断：利用同一地点的至少3台接收机，在每台接收机上均按照步骤(1)～(4)所述的方法进行信号特征参数的获取；对于每个导航卫星，将各接收机所获得的对应于该卫星的信号特征参数从大到小排序，得到对应于该卫星的序列Ptest；对于待识别卫星，将其序列Ptest与序列Pnorm进行比较，当两序列中出现两处不等时，则判定该卫星为非合作卫星。
CN201810498956.7A 2018-05-23 2018-05-23 一种基于相关信号特征的非合作导航卫星识别方法 Active CN108594278B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810498956.7A CN108594278B (zh) 2018-05-23 2018-05-23 一种基于相关信号特征的非合作导航卫星识别方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810498956.7A CN108594278B (zh) 2018-05-23 2018-05-23 一种基于相关信号特征的非合作导航卫星识别方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108594278A true CN108594278A (zh) 2018-09-28
CN108594278B CN108594278B (zh) 2020-03-10

Family

ID=63632883

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810498956.7A Active CN108594278B (zh) 2018-05-23 2018-05-23 一种基于相关信号特征的非合作导航卫星识别方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108594278B (zh)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103064098A (zh) * 2012-12-28 2013-04-24 中国电子科技集团公司第五十四研究所 卫星导航数字多波束发射阵列天线指向偏差修正方法
CN104122571A (zh) * 2014-07-29 2014-10-29 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种用于室内定位的兼容北斗和gps导航信号的系统
CN104316938A (zh) * 2014-09-25 2015-01-28 上海欧科微航天科技有限公司 一种用于低轨卫星准同步通信系统的新型卫星模拟器
CN104880692A (zh) * 2015-06-04 2015-09-02 芜湖航飞科技股份有限公司 一种反隐身雷达目标检测方法
CN104977594A (zh) * 2015-05-29 2015-10-14 南京航空航天大学 基于非合作导航卫星信号的无码多普勒定轨方法
CN107251612A (zh) * 2015-02-10 2017-10-13 高通股份有限公司 请求式系统信息
CN107367719A (zh) * 2017-08-14 2017-11-21 南昌大学 一种基于drm信号外辐射源雷达的杂波抑制方法
CN107580295A (zh) * 2017-08-24 2018-01-12 中国电子科技集团公司第五十四研究所 基于最小误差传播和优化选择的三边测量定位方法
US20180088244A1 (en) * 2016-09-28 2018-03-29 Airbus Defence and Space GmbH Batch processing for gnss signal processing in a user satellite
CN107911160A (zh) * 2017-04-20 2018-04-13 武汉大学 北斗卫星导航信号大规模并行实时传输实现方法和系统

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103064098A (zh) * 2012-12-28 2013-04-24 中国电子科技集团公司第五十四研究所 卫星导航数字多波束发射阵列天线指向偏差修正方法
CN104122571A (zh) * 2014-07-29 2014-10-29 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种用于室内定位的兼容北斗和gps导航信号的系统
CN104316938A (zh) * 2014-09-25 2015-01-28 上海欧科微航天科技有限公司 一种用于低轨卫星准同步通信系统的新型卫星模拟器
CN107251612A (zh) * 2015-02-10 2017-10-13 高通股份有限公司 请求式系统信息
CN104977594A (zh) * 2015-05-29 2015-10-14 南京航空航天大学 基于非合作导航卫星信号的无码多普勒定轨方法
CN104880692A (zh) * 2015-06-04 2015-09-02 芜湖航飞科技股份有限公司 一种反隐身雷达目标检测方法
US20180088244A1 (en) * 2016-09-28 2018-03-29 Airbus Defence and Space GmbH Batch processing for gnss signal processing in a user satellite
CN107911160A (zh) * 2017-04-20 2018-04-13 武汉大学 北斗卫星导航信号大规模并行实时传输实现方法和系统
CN107367719A (zh) * 2017-08-14 2017-11-21 南昌大学 一种基于drm信号外辐射源雷达的杂波抑制方法
CN107580295A (zh) * 2017-08-24 2018-01-12 中国电子科技集团公司第五十四研究所 基于最小误差传播和优化选择的三边测量定位方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
杨建雷 等: "《单载波多信号分量导航信号检测性能评估》", 《信号与信息处理》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108594278B (zh) 2020-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102638888B (zh) 基于信号统计的室内定位指纹分组方法
CN109640269A (zh) 基于csi与时域融合算法的指纹定位方法
CN109541538B (zh) 基于机会参考源实现分布式ads-b无源定位防欺骗功能的方法
CN105204035B (zh) 卫星导航转发式欺骗攻击防御方法和装置
CN111366950B (zh) 卫星导航压制式干扰与欺骗干扰的综合检测方法及系统
CN104656104B (zh) 基于最大似然估计的卫星导航欺骗信号识别方法及系统
CN103220052B (zh) 一种认知无线电中检测频谱空洞的方法
CN103200520A (zh) 一种利用Wi-Fi的移动终端快速精确定位方法
CN106130942A (zh) 一种基于循环谱的无线通信信号调制识别及参数估计方法
CN109387813A (zh) 一种基于宽带雷达信号接收的高精度频率测量方法
CN110471091B (zh) 一种基于相关器正交分量的欺骗干扰检测方法
CN106597368B (zh) 室内干扰源的定位方法及系统
CN110381436A (zh) 一种基于大规模mimo单站系统的快速指纹定位方法
CN108008419A (zh) 基于fpga的抗转发式欺骗干扰方法及其检测系统
CN101969352B (zh) 一种基于快速变极化的频谱感知方法
CN104539384B (zh) 一种基于卫星被动微波遥感数据的射频干扰检测方法
CN106291484A (zh) 基于副峰识别的外辐射源雷达虚假目标抑制方法及装置
CN113031020B (zh) 一种基于多相关峰的卫星导航欺骗干扰检测方法
Chen et al. Modeling and improving the energy performance of GPS receivers for location services
CN203151505U (zh) Gsm-r同频干扰信号实时监测设备
CN106170139B (zh) 一种频谱检测方法及系统
CN103634060A (zh) 一种实时无线电协同监测、检测与定位方法
CN106211319A (zh) 一种基于wi‑fi信号的非指纹被动式定位方法
CN113655502A (zh) 一种用于欺骗式gnss干扰信号测向定位方法及系统
CN101881818A (zh) 对微弱信号进行快速检测的装置及方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant