CN109683178B - 卫星导航欺骗检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种卫星导航欺骗检测方法和装置，其中所述方法包括：获取信号接收设备在垂直往复运动期间的各跟踪通道的多普勒值；基于所述各跟踪通道的多普勒值，获取所述各跟踪通道的多普勒变化幅值；基于所述各跟踪通道的多普勒变化幅值，以及所述各跟踪通道对应卫星的俯仰角正弦值，获取欺骗检测结果。本发明实施例提供的方法和装置，通过信号接收设备垂直往复运动获取多普勒变化幅值，并基于多普勒变化幅值和卫星的俯仰角正弦值，进行欺骗检测，成本低廉，实现简单，不仅可以检测来自于同一天线的欺骗干扰，而且可以检测来自于不同天线的分布式欺骗干扰，适用范围更广，性能更优。

Description

卫星导航欺骗检测方法和装置

技术领域

本发明实施例涉及全球导航卫星系统技术领域，尤其涉及一种卫星导航欺骗检测方法和装置。

背景技术

全球定位系统(Global Positioning System，GPS)在当今社会的众多领域发挥着不可或缺的作用，但其本身极易受到同频段的无线信号干扰，且由于其民用信号的结构和特性公开可知，导致其很容易被伪造。

近年来，随着电子技术的迅猛发展，如今人们已经可以利用公开资料构造出威胁其他用户正常获取定位、导航与定时(Position，Navigation，Time，PNT)服务的设备。近十年来，一种被称为导航欺骗(GPS Spoofing)的手段由于其潜在危害极大而成为导航业界关心的话题。导航欺骗通过技术手段仿造出与真实GPS信号几乎一样的信号。然后将其发送给目标接收机，能使其在几乎没有任何异常的情况下锁定在伪造的假信号上，从而向用户提供虚假的定位、定时结果，达到欺骗的目的。

为了抵御导航欺骗信号影响，人们提出了许多反导航欺骗的算法。其中，对导航欺骗信号的检测是后续进行反欺骗的基本手段。目前，已经有众多的欺骗检测方法被提出来，按照其基本原理不同可以大体分为三类：信号设计类、外部辅助类和信号处理类。这其中基于单天线的导航信号信息处理类方法因其实现成本复杂度较低而备受瞩目。

然而，由于现有技术的导航信号信息处理类方法基本都从先假设欺骗设备仅有一个发射天线出发，进而寻找其与真实信号在信号特征上的不同来检测欺骗信号是否存在。随着欺骗技术的日渐发展，这种假设在许多欺骗场景下将不再成立，基于这种假设的欺骗检测方法将无法成立。当前的导航信号信息处理类方法中，尚无能够有效抵抗基于多发射天线的欺骗设备的方法。

发明内容

本发明实施例提供一种卫星导航欺骗检测方法和装置，用以解决现有的导航信号信息处理方法只能检测单个发射天线发出的欺骗信号，无法检测多个发射天线发出的欺骗信号的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种卫星导航欺骗检测方法，包括：

获取信号接收设备在垂直往复运动期间的各跟踪通道的多普勒值；

基于所述各跟踪通道的多普勒值，获取所述各跟踪通道的多普勒变化幅值；

基于所述各跟踪通道的多普勒变化幅值，以及所述各跟踪通道对应卫星的俯仰角正弦值，获取欺骗检测结果。

第二方面，本发明实施例提供一种卫星导航欺骗检测装置，包括：

运动记录单元，用于获取信号接收设备在垂直往复运动时的各跟踪通道的多普勒值；

变化幅值单元，用于基于所述各跟踪通道的多普勒值，获取所述各跟踪通道的多普勒变化幅值；

检测单元，用于基于所述各跟踪通道的多普勒变化幅值，以及所述各跟踪通道对应卫星的俯仰角正弦值，获取欺骗检测结果。

第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过总线完成相互间的通信，处理器可以调用存储器中的逻辑指令，以执行如第一方面所提供的方法的步骤。

第四方面，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所提供的方法的步骤。

本发明实施例提供的一种卫星导航欺骗检测方法和装置，通过信号接收设备垂直往复运动获取多普勒变化幅值，并基于多普勒变化幅值和卫星的俯仰角正弦值，进行欺骗检测，成本低廉，实现简单，不仅可以检测来自于同一天线的欺骗干扰，而且可以检测来自于不同天线的分布式欺骗干扰，适用范围更广，性能更优。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的卫星导航欺骗检测方法的流程示意图；

图2为本发明另一实施例提供的卫星导航欺骗检测方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的卫星导航欺骗检测装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现有的欺骗检测方法仅适用于检测单个发射天线发出的欺骗信号，并不具备检测多个发射天线发出的欺骗信号。针对这一问题，本发明实施例提供了一种卫星导航欺骗检测方法，用于抵御多个发射天线发出的欺骗信号。图1为本发明实施例提供的卫星导航欺骗检测方法的流程示意图，如图1所示，该方法的执行主体为具备卫星导航信号接收功能的卫星导航设备，例如用于GPS导航的手持型接收机，或者船载接收机等，本发明实施例对此不作具体限定。该方法包括：

110，获取信号接收设备在垂直往复运动期间的各跟踪通道的多普勒值。

此处，信号接收设备用于接收导航信号，且信号接收设备具体同时接收多个跟踪通道的信号的功能。信号接收设备可以是卫星导航设备中的信号接收单元，例如接收天线，还可以是卫星导航设备本身，本发明实施例对此不作具体限定。信号接收设备垂直往复运动具体是指信号接收设备在铅锤方向进行若干次往复运动，在此期间信号接收设备在水平方向可以保持静止或匀速直线运动，本发明实施例对此不作具体限定。

信号接收设备在垂直往复运动过程期间，记录信号接收设备在每一采样时间点的每一跟踪通道接收信号的多普勒值，此处的多普勒值即多普勒频移。此处，各跟踪通道的多普勒值包括信号接收设备中每一跟踪通道的多普勒值，针对任一跟踪通道，任一跟踪通道的多普勒值是垂直往复运动期间每一采样时间点的多普勒值，即任一跟踪通道的多普勒值包括多个时间点的多普勒值。

120，基于各跟踪通道的多普勒值，获取各跟踪通道的多普勒变化幅值。

具体地，信号接收设备的垂直往复运动会引起各跟踪通道的多普勒值的变化。因此，根据步骤110中记录的信号接收设备垂直往复运动期间每一跟踪通道的多普勒值，即每一跟踪通道在多个时间点的多普勒值，可以得到每一跟踪通道的多普勒变化幅值。此处，任一跟踪通道的多普勒变化幅值是指该跟踪通道的多普勒值的变化值的相对幅度。

130，基于各跟踪通道的多普勒变化幅值，以及各跟踪通道对应卫星的俯仰角正弦值，获取欺骗检测结果。

具体地，任一跟踪通道对应的卫星，是指任一跟踪通道接收到导航信号对应的发送卫星，俯仰角是指根据信号接收设备与发送卫星的位置计算得到的发送卫星在本地东-北-天坐标系中俯仰角。此处，各跟踪通道对应卫星的俯仰角正弦值是通过定位解算得到的。

由信号接收设备的垂直往复运动引起多普勒变化幅值取决于信号源在本地东-北-天坐标系中实际的俯仰角的正弦值和信号接收设备垂直往复运动的速度大小。在不存在欺骗信号的情况下，由于导航信号来自于不同的发射卫星，通过步骤120得到的多普勒变化幅值可以估算俯仰角正弦值的相对大小，且估算结果与实际定位解算结果给出的各俯仰角正弦值应成等比例关系。而欺骗信号由于其信号源对应的俯仰角无法保证与GPS卫星完全一致，通过多普勒变化幅值估算得出的俯仰角正弦值相对大小与实际定位解算结果给出的各俯仰角正弦值并不成等比例关系。因而，即使存在不同方位不同俯仰的多个欺骗发射天线，也必须要严格控制所有的欺骗发射天线位置和假信号中的卫星星历才能保证该等比例关系成立，这对欺骗攻击而言是非常困难的，因此基于各跟踪通道的多普勒变化幅值和各跟踪通道对应卫星的俯仰角正弦值，能够获取欺骗检测结果。若各跟踪通道的多普勒变化幅值和各跟踪通道对应卫星的俯仰角正弦值成等比例关系，则欺骗检测结果为真实信号，若不成等比例关系，则欺骗检测结果为欺骗信号。

本发明实施例提供的方法，通过信号接收设备垂直往复运动获取多普勒变化幅值，并基于多普勒变化幅值和卫星的俯仰角正弦值，进行欺骗检测，成本低廉，实现简单，不仅可以检测来自于同一天线的欺骗干扰，而且可以检测来自于不同天线的分布式欺骗干扰，适用范围更广，性能更优。

基于上述实施例，步骤120具体包括：

121，对任一跟踪通道的多普勒值进行去中心化处理，得到该跟踪通道的多普勒变化值。

具体地，在获取信号接收设备在垂直往复运动期间的各跟踪通道的多普勒值后，对每一跟踪通道的多普勒值进行滑动平均，得到每一跟踪通道的滑动平均值。针对任一跟踪通道，将该跟踪通道的每一多普勒值均与该跟踪通道的滑动平均值相减，得到该跟踪通道的多普勒变化值，以实现该跟踪通道的去中心化处理。经过去中心化处理后得到的各跟踪通道的多普勒变化值，能够突出反映信号接收设备垂直往复运动引起的多普勒值的变化。

122，基于各跟踪通道的多普勒变化值构建矩阵，对所述矩阵进行奇异值分解，得到所述各跟踪通道的多普勒变化幅值。

具体地，根据下式实现去中心化和矩阵的构建：

式中，

为观测矩阵，

为跟踪通道i的多普勒值集合，

为跟踪通道i的滑动平均值，

为跟踪通道i的多普勒变化值集合，I为信号接收设备检测的跟踪通道总数。观测矩阵

包含每一跟踪通道的多普勒变化值。

此外，还可以基于观测矩阵

构建相关矩阵

需要说明的是，为获取各跟踪通道的多普勒变化幅值，可以只构建观测矩阵

或只构建相关矩阵

也可以构建观测矩阵

和相关矩阵

在此基础上，基于下式对观测矩阵和/或相关矩阵进行奇异值分解：

其中，

为奇异值，

为各跟踪通道的多普勒变化幅值，

为信号接收设备的垂直往复运动速度。针对观测矩阵

是其奇异值，其左奇异矩阵的第一列表征多普勒变化值幅值的相对大小

其右奇异矩阵第一列

则表征信号接收设备垂直往复运动的归一化速度。同样地，针对相关矩阵

由于其是正定对称矩阵，

是其奇异值，其左右奇异矩阵的第一列均为

表征多普勒变化值幅值的相对大小。

基于上述任一实施例，步骤121之前还包括：基于预设时间段，对任一跟踪通道的多普勒值进行分段平均。

具体地，根据下式对任一跟踪通道进行分段平均：

式中，

为跟踪通道i分段平均后的多普勒值集合，分段平均后的多普勒值集合中包含N个分段平均后的多普勒值，即

其中，预设时间段是预先设定时间段。针对任一跟踪通道的多普勒值，即任一跟踪通道在多个时间点的多普勒值，每隔预设时间段进行一次平均并记录，此处的记录结果即该跟踪通道分段平均后的多普勒值。分段平均能够平滑噪声，降低运算量。例如，每毫秒记录一次任一跟踪通道的多普勒值，任一跟踪通道在10毫秒内共包括10个时间点的多普勒值，预设时间段为2毫秒，每隔两毫秒对该跟踪通道的多普勒值进行一次平均，得到5个经过分段平均处理后的多普勒值。具体的平均点数可根据具体的导航接收机性能和导航信号结构灵活设定，本发明实施例对此不作具体限定。

基于上述任一实施例，步骤130具体包括：131，计算各跟踪通道的多普勒变化幅值，以及各跟踪通道对应卫星的俯仰角正弦值之间的相关系数。132，基于相关系数获取欺骗检测结果。

具体地，相关系数用于衡量各跟踪通道的多普勒变化幅值与实际定位解算结果给出的各俯仰角正弦值之间的相关性，相关性越高，则各跟踪通道的多普勒变化幅值与实际定位解算结果给出的各俯仰角正弦值之间成等比例关系的可能性越高，相关性越低，则各跟踪通道的多普勒变化幅值与实际定位解算结果给出的各俯仰角正弦值之间成等比例关系的可能性越低。因而可以通过相关系数和预先设定的相关系数阈值确定欺骗检测结果，或者基于相关系数获取检测得分，进而得到欺骗检测结果，本发明实施例对此不作具体限定。

基于上述任一实施例，步骤130之前还包括：100，接收导航信号；基于导航信号分别获取用户位置和各跟踪通道对应的卫星位置；基于用户位置和各跟踪通道对应的卫星位置，计算各跟踪通道对应卫星的俯仰角正弦值。

具体地，在接收到导航信号后，可以基于导航信号进行传统定位解算，得到用户位置。此处，用户位置即信号接收设备的位置。此外，还可以通过对导航信号进行捕获、跟踪、解扩、解调等传统导航信号处理，得到卫星星历参数，随即基于卫星星历参数，得到各跟踪通道对应的卫星位置。基于用户位置和任一跟踪通道对应的卫星位置，可以计算得到该跟踪通道对应的卫星的俯仰角，随即得到该跟踪通道对应卫星的俯仰角正弦值。由此可以获取各跟踪通道对应卫星的俯仰角正弦值

如下：

式中，俯仰角正弦值

包含I个跟踪通道对应卫星的俯仰角正弦值sinθ_i，其中θ_i即第i个跟踪通道对应卫星的俯仰角。

基于上述任一实施例，步骤131具体包括：

通过下式获取各跟踪通道的多普勒变化幅值以及各跟踪通道对应卫星的俯仰角正弦值之间的相关系数：

式中，ρ为相关系数，

为各跟踪通道对应卫星的俯仰角正弦值，

为各跟踪通道的多普勒变化幅值；

步骤132具体包括：

通过下式获取检测统计量γ：

γ＝-log₁₀(1-ρ)；

若检测统计量大于所述预设阈值，则确定欺骗检测结果为真实信号；否则，确定欺骗检测结果为欺骗信号。

基于上述任一实施例，图2为本发明另一实施例提供的卫星导航欺骗检测方法的流程示意图，如图2所示，卫星导航欺骗检测方法包括：

一方面，对所接收到的导航信号进行捕获、跟踪、解扩、解调等传统导航信号处理，得到卫星星历参数，并通过传统定位解算得到用户位置；随即利用卫星星历参数计算每一跟踪通道对应的卫星位置，然后结合用户位置，计算各颗卫星的俯仰角θ_i，并得到各跟踪通道对应卫星的俯仰角正弦值

如下：

式中，俯仰角正弦值

包含I个跟踪通道对应卫星的俯仰角正弦值sinθ_i。

另一方面，信号接收设备在垂直往复运动期间，记录各跟踪通道的多普勒值。为了平滑噪声、降低运算量，根据下式对每一跟踪通道进行分段平均：

式中，

为跟踪通道i分段平均后的多普勒值集合，分段平均后的多普勒值集合中包含N个分段平均后的多普勒值，即

完成分段平均后，对每一跟踪通道的多普勒值进行滑动平均，得到每一跟踪通道的滑动平均值。针对任一跟踪通道，将该跟踪通道的每一多普勒值均与该跟踪通道的滑动平均值相减，得到该跟踪通道的多普勒变化值，以实现该跟踪通道的去中心化处理。根据下式实现去中心化：

式中，

为观测矩阵，

为跟踪通道i的多普勒值集合，

为跟踪通道i的滑动平均值，

为跟踪通道i的多普勒变化值集合，I为信号接收设备检测的跟踪通道总数。观测矩阵

包含每一跟踪通道的多普勒变化值。

此外，还可以基于观测矩阵

构建相关矩阵

在此基础上，基于下式对观测矩阵和/或相关矩阵进行奇异值分解：

其中，

为奇异值，

为各跟踪通道的多普勒变化幅值的归一化向量，

为信号接收设备的垂直往复运动速度的归一化向量。针对观测矩阵

是其奇异值，其左奇异矩阵的第一列表征多普勒变化值幅值的相对大小

其右奇异矩阵第一列

则表征信号接收设备垂直往复运动的归一化速度。同样地，针对相关矩阵

由于其是正定对称矩阵，

是其奇异值，其左右奇异矩阵的第一列均为

表征多普勒变化值幅值的相对大小。

在分别得到各卫星的俯仰角正弦值

和各跟踪通道的多普勒变化幅值

后，通过下式获取两者之间的相关系数：

式中，ρ为相关系数，

为各跟踪通道对应卫星的俯仰角正弦值，

为各跟踪通道的多普勒变化幅值。

并通过下式获取检测统计量γ：

γ＝-log₁₀(1-ρ)；

若检测统计量大于所述预设阈值，则确定欺骗检测结果为真实信号；否则，确定欺骗检测结果为欺骗信号。

本发明实施例提供的方法，能够在数秒内对所接收的信号中是否存在欺骗信号给出很精确的判断。且该方法能够检测出来自不同方位不同高度的欺骗源所发出的欺骗信号，从而可以抵御更高级的欺骗方法。该方法无需任何其他诸如速度计、惯性导航等外部仪器的辅助，仅需要对现有的信号接收设备进行软件升级即可。而且所需的垂直往复运动速度低，对运动方向和轨迹的控制也无需十分精确，具有良好的适用范围。一般手持GPS接收机用户(包括手机用户)可以通过上下晃动接收机或手机数秒来实现数据积累，判别结果几乎实时可得；而水面载具用户只需将天线安装在船艏或船尾等距离船舶重心较远的地方，在匀速行进或静止的过程中，海浪带来的船舶起伏运动导致的多普勒变化即可用于该欺骗检测方法。因此本发明实施例提供的方法具有很广的应用范围和很好的市场应用前景。

基于上述任一实施例，图3为本发明实施例提供的卫星导航欺骗检测装置的结构示意图，如图3所示，该装置包括运动记录单元310、变化幅值单元320和检测单元330；

其中，运动记录单元310用于获取信号接收设备在垂直往复运动时的各跟踪通道的多普勒值；

变化幅值单元320用于基于所述各跟踪通道的多普勒值，获取所述各跟踪通道的多普勒变化幅值；

检测单元330用于基于所述各跟踪通道的多普勒变化幅值，以及所述各跟踪通道对应卫星的俯仰角正弦值，获取欺骗检测结果。

本发明实施例提供的装置，通过信号接收设备垂直往复运动获取多普勒变化幅值，并基于多普勒变化幅值和卫星的俯仰角正弦值，进行欺骗检测，成本低廉，实现简单，不仅可以检测来自于同一天线的欺骗干扰，而且可以检测来自于不同天线的分布式欺骗干扰，适用范围更广，性能更优。

基于上述任一实施例，所述变化幅值单元320具体包括：

去中心化子单元，用于对任一所述跟踪通道的多普勒值进行去中心化处理，得到所述任一跟踪通道的多普勒变化值；

矩阵构建子单元，基于所述各跟踪通道的多普勒变化值构建矩阵，对所述矩阵进行奇异值分解，得到所述各跟踪通道的多普勒变化幅值。

基于上述任一实施例，检测单元330具体包括：

相关系数计算子单元，用于计算所述各跟踪通道的多普勒变化幅值以及所述各跟踪通道对应卫星的俯仰角正弦值之间的相关系数；

检测子单元，用于基于所述相关系数获取所述欺骗检测结果。

基于上述任一实施例，该装置还包括俯仰角获取单元；俯仰角获取单元具体用于：

接收导航信号；

基于所述导航信号分别获取用户位置和各跟踪通道对应的卫星位置；

基于所述用户位置和各跟踪通道对应的卫星位置，计算所述各跟踪通道对应卫星的俯仰角正弦值。

基于上述任一实施例，变化幅值单元320还包括：

分段平均子单元，用于基于预设时间段，对任一所述跟踪通道的多普勒值进行分段平均。

基于上述任一实施例，矩阵构建子单元，具体用于：

基于所述各跟踪通道的多普勒值构建观测矩阵和/或相关矩阵；

基于下式对所述观测矩阵和/或相关矩阵进行奇异值分解：

其中，

为所述观测矩阵，

为所述相关矩阵，

为奇异值，

为所述各跟踪通道的多普勒变化幅值，

为所述信号接收设备的垂直往复运动速度。

基于上述任一实施例，相关系数计算子单元具体用于：

通过下式获取所述相关系数：

式中，ρ为所述相关系数，

为所述各跟踪通道对应卫星的俯仰角正弦值，

为所述各跟踪通道的多普勒变化幅值；

检测子单元具体用于：

通过下式获取检测统计量γ：

γ＝-log₁₀(1-ρ)；

若所述检测统计量大于所述预设阈值，则确定所述欺骗检测结果为真实信号；否则，确定所述欺骗检测结果为欺骗信号。

图4为本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图，如图4所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)401、通信接口(Communications Interface)402、存储器(memory)403和通信总线404，其中，处理器401，通信接口402，存储器403通过通信总线404完成相互间的通信。处理器401可以调用存储在存储器403上并可在处理器401上运行的计算机程序，以执行上述各实施例提供的卫星导航欺骗检测方法，例如包括：获取信号接收设备在垂直往复运动期间的各跟踪通道的多普勒值；基于所述各跟踪通道的多普勒值，获取所述各跟踪通道的多普勒变化幅值；基于所述各跟踪通道的多普勒变化幅值，以及所述各跟踪通道对应卫星的俯仰角正弦值，获取欺骗检测结果。

此外，上述的存储器403中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的卫星导航欺骗检测方法，例如包括：获取信号接收设备在垂直往复运动期间的各跟踪通道的多普勒值；基于所述各跟踪通道的多普勒值，获取所述各跟踪通道的多普勒变化幅值；基于所述各跟踪通道的多普勒变化幅值，以及所述各跟踪通道对应卫星的俯仰角正弦值，获取欺骗检测结果。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种卫星导航欺骗检测方法，其特征在于，包括：

获取信号接收设备在垂直往复运动期间的各跟踪通道的多普勒值；

基于所述各跟踪通道的多普勒值，获取所述各跟踪通道的多普勒变化幅值；

基于所述各跟踪通道的多普勒变化幅值，以及所述各跟踪通道对应卫星的俯仰角正弦值，获取欺骗检测结果；

其中，所述基于所述各跟踪通道的多普勒变化幅值，以及所述各跟踪通道对应卫星的俯仰角正弦值，获取欺骗检测结果，具体包括：

若所述各跟踪通道的多普勒变化幅值和所述各跟踪通道对应卫星的俯仰角正弦值成等比例关系，则所述欺骗检测结果为真实信号，否则所述欺骗检测结果为欺骗信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述各跟踪通道的多普勒值，获取所述各跟踪通道的多普勒变化幅值，具体包括：

对任一所述跟踪通道的多普勒值进行去中心化处理，得到任一所述跟踪通道的多普勒变化值；

基于所述各跟踪通道的多普勒变化值构建矩阵，对所述矩阵进行奇异值分解，得到所述各跟踪通道的多普勒变化幅值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述各跟踪通道的多普勒变化幅值，以及所述各跟踪通道对应卫星的俯仰角正弦值，获取欺骗检测结果，具体包括：

计算所述各跟踪通道的多普勒变化幅值以及所述各跟踪通道对应卫星的俯仰角正弦值之间的相关系数；

基于所述相关系数获取所述欺骗检测结果。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述各跟踪通道的多普勒变化幅值，以及所述各跟踪通道对应卫星的俯仰角正弦值，获取欺骗检测结果，之前还包括：

接收导航信号；

基于所述导航信号分别获取用户位置和各跟踪通道对应的卫星位置；

基于所述用户位置和各跟踪通道对应的卫星位置，计算所述各跟踪通道对应卫星的俯仰角正弦值。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对任一所述跟踪通道的多普勒值进行去中心化处理，得到任一所述跟踪通道的多普勒变化值，之前还包括：

基于预设时间段，对任一所述跟踪通道的多普勒值进行分段平均。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述各跟踪通道的多普勒变化值构建矩阵，具体包括：

基于所述各跟踪通道的多普勒变化值构建观测矩阵和/或相关矩阵；

对应地，所述对所述矩阵进行奇异值分解，得到所述各跟踪通道的多普勒变化幅值，具体包括：

基于下式对所述观测矩阵和/或相关矩阵进行奇异值分解：

其中，

为所述观测矩阵，

为所述相关矩阵，

为奇异值，

为所述各跟踪通道的多普勒变化幅值，

为所述信号接收设备的垂直往复运动的归一化速度。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算所述各跟踪通道的多普勒变化幅值以及所述各跟踪通道对应卫星的俯仰角正弦值之间的相关系数，具体包括：

通过下式获取所述相关系数：

式中，ρ为所述相关系数，

为所述各跟踪通道对应卫星的俯仰角正弦值，

为所述各跟踪通道的多普勒变化幅值；

所述基于所述相关系数获取所述欺骗检测结果，具体包括：

通过下式获取检测统计量γ：

γ＝-log₁₀(1-ρ)；

若所述检测统计量大于预设阈值，则确定所述欺骗检测结果为真实信号；否则，确定所述欺骗检测结果为欺骗信号。

8.一种卫星导航欺骗检测装置，其特征在于，包括：

运动记录单元，用于获取信号接收设备在垂直往复运动时的各跟踪通道的多普勒值；

变化幅值单元，用于基于所述各跟踪通道的多普勒值，获取所述各跟踪通道的多普勒变化幅值；

检测单元，用于基于所述各跟踪通道的多普勒变化幅值，以及所述各跟踪通道对应卫星的俯仰角正弦值，获取欺骗检测结果；

其中，所述检测单元具体用于：若所述各跟踪通道的多普勒变化幅值和所述各跟踪通道对应卫星的俯仰角正弦值成等比例关系，则所述欺骗检测结果为真实信号，否则所述欺骗检测结果为欺骗信号。

9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过总线完成相互间的通信，处理器可以调用存储器中的逻辑指令，以执行如权利要求1至7任一所述的方法。

10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一所述的方法。

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