CN109143265A - 一种基于空间相关性识别的gnss抗欺骗方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于空间相关性识别的GNSS抗欺骗方法，提升了卫星导航接收机的抗欺骗的性能，解决了在欺骗存在条件下单天线导航接收终端的定位问题。该方法利用欺骗式干扰信号由同一天线发射，故具有相同的信号入射角，利用接收天线运动引起的多普勒参数，进行空间相关性分析，实现单天线卫星导航终端的欺骗式干扰检测。该方法是一种结构简单，计算量小，实用的卫星导航抗欺骗方法；适用于车载、弹载等实时运动的卫星导航定位终端。

Description

一种基于空间相关性识别的GNSS抗欺骗方法
技术领域
本发明涉及卫星导航领域，特别是卫星导航接收机终端抗欺骗式干扰领域，采用空间相关性识别的方法设计应用在单天线卫星导航接收终端中的欺骗式干扰检测，实现卫星导航接收系统中的欺骗式干扰检测与抑制。
背景技术
面对卫星导航欺骗式干扰技术日益智能化和广泛化，如何在欺骗式干扰的影响下，实现卫星导航接收终端稳定和连续工作，就必须解决欺骗式干扰对卫星导航接收终端的影响问题。国内外学者就解决欺骗式干扰对导航系统的影响提出了若干抗欺骗的方法，如信号到达时检测法、双天线载波相位差检测法等，信号到达时检测法仅能检测转发式欺骗干扰，对生成式欺骗干扰无法检测；双天线载波相位差检测法要求卫星导航终端有两根接收天线，无法在单天线的接收终端中实现。
本发明提出的欺骗检测方法很好的解决了单天线的接收终端欺骗检测问题，实现方法简单易行，为卫星导航接收机抗欺骗提供一种新的手段。
发明内容
本发明的目的是：提供一种基于空间相关性识别的抗欺骗算法，改善卫星导航接收终端在欺骗存在条件下的定位性能和工作稳定性，抑制欺骗式干扰对卫星导航接收终端的影响。
本发明的目的是这样实现的：
一种基于空间相关性识别的GNSS抗欺骗方法，利用欺骗信号来向为同一方向这一特性，对当前每个信号的载波多普勒参数观测，根据观测结果判定信号空间相关性，具体包括以下步骤：
(1)卫星导航接收机进行导航信号捕获，搜索整个码频二维域，判定当前导航信号存在几个相关峰；
(2)如果导航信号仅存在一个相关峰，则不存在欺骗式干扰，直接利用导航信号进行定位解算，结束本流程；如果存在两个相关峰，则当前存在欺骗式干扰，执行步骤(3)进行欺骗识别模式；
(3)利用信号的空间相关性识别法，将当前接收到的所有具有两个相关峰的导航信号划分为欺骗信号组与真实卫星信号组；
(4)隔离欺骗信号组的信号，并利用真实卫星信号组的信号进行定位解算。
其中，步骤3具体包括以下步骤：
(301)将所有具有两个相关峰的卫星号定为受欺骗卫星；
(302)对所有受欺骗卫星的导航信号进行跟踪，获取多普勒观测量与并对导航信号进行解调得到导航电文，并拼装卫星星历，通过卫星星历获取卫星速度vi与卫星位置(xi,yi,zi)，通过失锁前保留的接收机位置解算卫星信号入射角θi，并计算出卫星运动引起的多普勒
其中，解算卫星信号入射角θi计算方法为
卫星i运动引起的多普勒计算方法为
其中，i为受欺骗卫星i＝1,2,...N，与分别为同一卫星号的两个相关峰信号的多普勒观测量，λ为载波波长；
(303)将多普勒观测量和分别与相减，得出接收天线运动引起的多普勒和即：
(304)选取和为参考，将其余受欺骗卫星的的接收天线运动引起的多普勒和分别相除得到空间相关性系数与即：
空间相关系数的分组即为欺骗信号组，至此欺骗式干扰信号检测过程结束。
本发明技术具有如下优点：
(1)本发明提出了一种基于空间相关性识别的单天线GNSS抗欺骗方法，能够适用于单天线车载、弹载卫星导航定位终端，具有实施复杂度低、识别有效性高的特点。
(2)本发明能够有效提升卫星导航终端抗欺骗能力，有利于接收机小型化的实现。
附图说明
图1是本发明信号空间相关性抗欺骗算法流程图；
图2是本发明信号空间相关性抗欺骗算法原理示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明方法进行详细描述。
图1为本发明信号空间相关性抗欺骗算法流程图。一种信号空间相关性抗欺骗算法，利用欺骗信号为同一天线发射，所以欺骗信号的入射角相同，而真实卫星信号的入射角互不相同这一特性，实现欺骗信号与真实信号的区分。具体包括以下步骤：
(1)卫星导航接收机进行导航信号捕获，搜索整个码频二维域，判定当前导航信号存在几个相关峰；
(2)如果导航信号信号仅存在一个相关峰，则不存在欺骗式干扰，直接利用导航信号进行定位解算，结束本流程；如果存在两个相关峰，则当前存在欺骗式干扰，执行步骤(3)进行欺骗识别模式；
(3)利用信号的空间相关性识别法，将当前接收到的所有具有两个相关峰的导航信号划分为欺骗信号组与真实卫星信号组；
(4)隔离欺骗信号组的信号，并利用真实卫星信号组的信号进行定位解算。
步骤3具体包括以下步骤：
(301)将所有具有两个相关峰的卫星号定为受欺骗卫星，同时跟踪每颗受欺骗卫星的两个相关峰；
(302)保持对信号的跟踪，获取多普勒观测量与(i对应的受欺骗卫星i＝1,2,...N，与分别为同一卫星号的两个相关峰信号的多普勒观测量)，并解调导航电文，拼装卫星星历。通过卫星星历获取卫星速度vi与卫星位置(xi,yi,zi)，通过失锁前保留的接收机位置解算卫星信号入射角θi，这样就可以计算出卫星运动引起的多普勒
解算卫星信号入射角θi计算方法为
卫星i运动引起的多普勒计算方法为
其中λ为载波波长。
(303)将多普勒观测量和分别与相减，可以得出接收天线运动引起的多普勒和即：
(304)选取和为参考，将其余卫星的天线运动引起的多普勒和分别相除可得空间相关性系数与即：
其中i＝2,3,...,N。空间相关系数接近1的即的分组即为欺骗信号组，至此欺骗式干扰信号检测过程结束。

Claims (2)

1.一种基于空间相关性识别的GNSS抗欺骗方法，其特征在于利用欺骗信号来向为同一方向这一特性，对当前每个信号的载波多普勒参数观测，根据观测结果判定信号空间相关性，具体包括以下步骤：
(1)卫星导航接收机进行导航信号捕获，搜索整个码频二维域，判定当前导航信号存在几个相关峰；
(2)如果导航信号仅存在一个相关峰，则不存在欺骗式干扰，直接利用导航信号进行定位解算，结束本流程；如果存在两个相关峰，则当前存在欺骗式干扰，执行步骤(3)进行欺骗识别模式；
(3)利用信号的空间相关性识别法，将当前接收到的所有具有两个相关峰的导航信号划分为欺骗信号组与真实卫星信号组；
(4)隔离欺骗信号组的信号，并利用真实卫星信号组的信号进行定位解算。
2.根据权利要求书1中所述的一种基于空间相关性识别的GNSS抗欺骗方法，其特征在于：步骤3具体包括以下步骤：
(301)将所有具有两个相关峰的卫星号定为受欺骗卫星；
(302)对所有受欺骗卫星的导航信号进行跟踪，获取多普勒观测量与并对导航信号进行解调得到导航电文，并拼装卫星星历，通过卫星星历获取卫星速度vi与卫星位置(xi,yi,zi)，通过失锁前保留的接收机位置解算卫星信号入射角θi，并计算出卫星运动引起的多普勒
其中，解算卫星信号入射角θi计算方法为
卫星i运动引起的多普勒计算方法为
其中，i为受欺骗卫星i＝1,2,...N，与分别为同一卫星号的两个相关峰信号的多普勒观测量，λ为载波波长；
(303)将多普勒观测量和分别与相减，得出接收天线运动引起的多普勒和即：
(304)选取和为参考，将其余受欺骗卫星的的接收天线运动引起的多普勒和分别相除得到空间相关性系数与即：
空间相关系数的分组即为欺骗信号组，至此欺骗式干扰信号检测过程结束。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109683178A (zh) * 2019-01-14 2019-04-26 清华大学 卫星导航欺骗检测方法和装置
CN111060935A (zh) * 2020-01-17 2020-04-24 中山大学 Gnss欺骗干扰检测方法
CN113031021A (zh) * 2021-04-25 2021-06-25 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种基于载波互差的卫星导航定向设备欺骗干扰检测方法
CN113204031A (zh) * 2021-05-26 2021-08-03 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种针对模糊目标的导航欺骗快速介入方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050285781A1 (en) * 2004-06-29 2005-12-29 Samsung Electronics Co., Ltd. GPS receiver and method for detecting a jammer signal using fast fourier transform
EP2579063A1 (fr) * 2011-10-07 2013-04-10 Thales Procédé et système de localisation d'interferences par sous-bande fréquentielle
CN105717518A (zh) * 2016-01-27 2016-06-29 南京师范大学 一种基于码相位辨识的卫星接收机欺骗信号检测方法
CN105911566A (zh) * 2016-04-13 2016-08-31 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种欺骗干扰检测方法
CN107015249A (zh) * 2017-03-31 2017-08-04 中国民航大学 基于空间相关一致性的ads‑b欺骗式干扰检测方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050285781A1 (en) * 2004-06-29 2005-12-29 Samsung Electronics Co., Ltd. GPS receiver and method for detecting a jammer signal using fast fourier transform
EP2579063A1 (fr) * 2011-10-07 2013-04-10 Thales Procédé et système de localisation d'interferences par sous-bande fréquentielle
CN105717518A (zh) * 2016-01-27 2016-06-29 南京师范大学 一种基于码相位辨识的卫星接收机欺骗信号检测方法
CN105911566A (zh) * 2016-04-13 2016-08-31 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种欺骗干扰检测方法
CN107015249A (zh) * 2017-03-31 2017-08-04 中国民航大学 基于空间相关一致性的ads‑b欺骗式干扰检测方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ALI BROUMANDAN ET AL.: "GNSS Spoofing Detection in Handheld Receivers based on Signal Spatial Correlation", 《PROCEEDINGS OF THE 2012 IEEE/ION POSITION, LOCATION AND NAVIGATION SYMPOSIUM》 *
耿正霖等: "GNSS抗欺骗干扰技术研究", 《全球定位系统》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109683178A (zh) * 2019-01-14 2019-04-26 清华大学 卫星导航欺骗检测方法和装置
CN109683178B (zh) * 2019-01-14 2020-08-04 清华大学 卫星导航欺骗检测方法和装置
CN111060935A (zh) * 2020-01-17 2020-04-24 中山大学 Gnss欺骗干扰检测方法
CN113031021A (zh) * 2021-04-25 2021-06-25 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种基于载波互差的卫星导航定向设备欺骗干扰检测方法
CN113031021B (zh) * 2021-04-25 2022-03-04 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种基于载波互差的卫星导航定向设备欺骗干扰检测方法
CN113204031A (zh) * 2021-05-26 2021-08-03 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种针对模糊目标的导航欺骗快速介入方法
CN113204031B (zh) * 2021-05-26 2022-08-02 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种针对模糊目标的导航欺骗快速介入方法

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