CN112558113A - 一种利用ads-b的基于网格概率遍历的gnss干扰源定位方法 - Google Patents

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靳睿敏
甄卫民
陈奇东
韩超
杨会贇
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    • 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
    • G01S19/21—Interference related issues ; Issues related to cross-correlation, spoofing or other methods of denial of service

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Abstract

本发明公开了一种利用ADS‑B的基于网格概率遍历的GNSS干扰源定位方法，包括如下步骤：步骤1，获取ADS‑B接收机的所有飞机的ADS‑B数据信息；步骤2，搜索ADS‑B数据信息中有位置信息丢失的航线；步骤3，分析每条位置信息丢失航线的位置丢失点和位置重获取点；步骤4，将受影响的航线对应的区域划分成网格。本发明公开的方法利用ADS‑B（广播式自动相关监视）系统中的GNSS信息，不需要增加额外设备以及信息传输链路，实现代价小，能够实现大区域的GNSS干扰源定位，为GNSS干扰源的精确查找和确认提供初始查询范围参考。

Description

一种利用ADS-B的基于网格概率遍历的GNSS干扰源定位方法
技术领域
本发明属于GNSS电磁干扰定位技术领域，特别涉及该领域中的一种利用ADS-B的基于网格概率遍历的GNSS干扰源定位方法。
背景技术
全球导航卫星系统(GNSS)的应用已十分广泛，我国也自主研发了北斗，目前已能为全球提供导航、定位、授时等广泛的服务，但是所有的GNSS系统的信号发射离地面很远，到达地面的功率很低，并且民用信号是公开的，很容易受到各种无意或者故意干扰，对GNSS定位和授时精度造成了影响。GNSS干扰设备成本低，很低的价格就能购买到，导致了近些年来人为故意干扰越来越多，使得GNSS应用受到了严重的影响。
GNSS干扰引起了国内外的广泛关注，及时定位和确认GNSS干扰源十分必要，普遍采用的干扰源定位技术有时差(TDOA)定位、测向交汇定位、到达频率差定位技术等。这些技术都需要布设专用设备才能够实现，要实现广大区域的GNSS干扰源定位，需要部署很密集的设备，代价十分昂贵。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种利用ADS-B的基于网格概率遍历的GNSS干扰源定位方法。
本发明采用如下技术方案：
一种利用ADS-B的基于网格概率遍历的GNSS干扰源定位方法，其改进之处在于，包括如下步骤：
步骤1，获取ADS-B接收机的所有飞机的ADS-B数据信息；
步骤2，搜索ADS-B数据信息中有位置信息丢失的航线；
步骤3，分析每条位置信息丢失航线的位置丢失点和位置重获取点；
步骤4，将受影响的航线对应的区域划分成网格，利用每条航线的位置丢失点和位置重获取点建立每个网格处的为干扰源的概率，对应的概率最大的点处即为干扰源的位置。
进一步的，所述步骤4具体为：
对于第i条有位置丢失点和重获取点的航线，建立以下方程：
Figure BDA0002816552920000011
其中，PLi和PRi分别为第i条航线由于GNSS干扰导致ADS-B的GNSS接收机无法定位和重新定位的位置处所对应的接收到的GNSS干扰的功率，dJLi和dJRi分别为干扰源和位置丢失点以及位置重获取点之间的距离；
由式(1)可得：
Figure BDA0002816552920000021
对受影响的区域进行网格划分，对于网格点Xmn，如果位置越接近干扰源，则
Figure BDA0002816552920000022
越接近于
Figure BDA0002816552920000023
所以网格点Xmn处对于第i条航线，为干扰源的概率可以按照下式进行计算：
Figure BDA0002816552920000024
其中，
Figure BDA0002816552920000025
ProbXmni为网格点Xmn对于第i条有位置丢失点和重获取点的航线的干扰源概率，d(XmnR)i为网格点Xmn和第i条航线的位置重获取点的距离，d(XmnL)i为网格点Xmn和第i条航线的位置丢失点的距离，按照经验，PLi-PRi＝5，消除了每个网格点到航线丢失点以及航线重获取点的电波传播中引入的误差；
求得每个网格点处所有受影响航线对应的该网格点处为GNSS干扰源概率，这些概率累加起来并除以受影响航线的数量，即为该网格点处为GNSS干扰源的概率，对应的概率最大的点处即为干扰源的位置。
本发明的有益效果是：
本发明公开了一种利用ADS-B的基于网格概率遍历的GNSS干扰源定位方法，该方法利用ADS-B(广播式自动相关监视)系统中的GNSS信息，不需要增加额外设备以及信息传输链路，实现代价小，能够实现大区域的GNSS干扰源定位，为GNSS干扰源的精确查找和确认提供初始查询范围参考；该方法利用ADS-B系统中获取的GNSS信息，提取有位置丢失点和重获取点的航线，对受影响的区域进行网格划分，利用这些航线的位置丢失点和重获取点建立每个网格点处为干扰源的概率方程，方程中消除了干扰源到位置丢失点和位置重获取点的电波传播误差，计算的干扰源的位置更为准确，为干扰源的精确查找及排除提供位置参考。
附图说明
图1是本发明方法的流程示意图；
图2是ADS-B信息中提取的受GNSS干扰影响的航线示意图；
图3是受影响航线区域的网格划分示意图；
图4是本发明方法的GNSS干扰源定位结果示意图。
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，以下结合附图和实施例，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。
实施例1，如图1所示，本实施例公开了一种利用ADS-B的基于网格概率遍历的GNSS干扰源定位方法，包括如下步骤：
步骤1，获取ADS-B接收机的所有飞机的ADS-B数据信息；
步骤2，搜索ADS-B数据信息中有位置信息丢失的航线，图2是ADS-B信息中提取的受GNSS干扰影响的航线示意图；
步骤3，分析每条位置信息丢失航线的位置丢失点和位置重获取点；
步骤4，将受影响的航线对应的区域划分成网格，图3是受影响航线区域的网格划分示意图，利用每条航线的位置丢失点和位置重获取点建立每个网格处的为干扰源的概率，对应的概率最大的点处即为干扰源的位置。
所述步骤4具体为：
对于第i条有位置丢失点和重获取点的航线，建立以下方程：
Figure BDA0002816552920000031
其中，PLi和PRi分别为第i条航线由于GNSS干扰导致ADS-B的GNSS接收机无法定位和重新定位的位置处所对应的接收到的GNSS干扰的功率，dJLi和dJRi分别为干扰源和位置丢失点以及位置重获取点之间的距离；
由式(1)可得：
Figure BDA0002816552920000041
对受影响的区域进行网格划分，对于网格点Xmn，如果位置越接近干扰源，则
Figure BDA0002816552920000042
越接近于
Figure BDA0002816552920000043
所以网格点Xmn处对于第i条航线，为干扰源的概率可以按照下式进行计算：
Figure BDA0002816552920000044
其中，
Figure BDA0002816552920000045
ProbXmni为网格点Xmn对于第i条有位置丢失点和重获取点的航线的干扰源概率，d(XmnR)i为网格点Xmn和第i条航线的位置重获取点的距离，d(XmnL)i为网格点Xmn和第i条航线的位置丢失点的距离，按照经验，PLi-PRi＝5，消除了每个网格点到航线丢失点以及航线重获取点的电波传播中引入的误差；
求得每个网格点处所有受影响航线对应的该网格点处为GNSS干扰源概率，这些概率累加起来并除以受影响航线的数量，即为该网格点处为GNSS干扰源的概率，对应的概率最大的点处即为干扰源的位置。
为了验证本发明方法在GNSS干扰源定位方面的性能，本实施例选取了10条航线进行仿真验证，其中干扰源的坐标为(20，20，0)，单位为km，干扰源的功率为30dBm，随机生成10条航线，加入1dBm的随机误差，生成各航线的位置丢失点和位置重获取点，经过计算影响的范围为50km，采用本发明方法对干扰源进行定位，经过100次仿真测试，如图4所示，定位的干扰源的平均位置为(20.1500，20.1500，0)，单位为km，经过计算定位误差为50m。
综上所述，本发明方法可以实现干扰源的较准确的定位，为干扰源的进一步排查和确认提供参考，对于大范围的GNSS干扰源的检测定位具有很重要的价值。

Claims (2)

1.一种利用ADS-B的基于网格概率遍历的GNSS干扰源定位方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，获取ADS-B接收机的所有飞机的ADS-B数据信息；
步骤2，搜索ADS-B数据信息中有位置信息丢失的航线；
步骤3，分析每条位置信息丢失航线的位置丢失点和位置重获取点；
步骤4，将受影响的航线对应的区域划分成网格，利用每条航线的位置丢失点和位置重获取点建立每个网格处的为干扰源的概率，对应的概率最大的点处即为干扰源的位置。
2.根据权利要求1所述利用ADS-B的基于网格概率遍历的GNSS干扰源定位方法，其特征在于，所述步骤4具体为：
对于第i条有位置丢失点和重获取点的航线，建立以下方程：
Figure FDA0002816552910000011
其中，PLi和PRi分别为第i条航线由于GNSS干扰导致ADS-B的GNSS接收机无法定位和重新定位的位置处所对应的接收到的GNSS干扰的功率，dJLi和dJRi分别为干扰源和位置丢失点以及位置重获取点之间的距离；
由式(1)可得：
Figure FDA0002816552910000012
对受影响的区域进行网格划分，对于网格点Xmn，如果位置越接近干扰源，则
Figure FDA0002816552910000013
越接近于
Figure FDA0002816552910000014
所以网格点Xmn处对于第i条航线，为干扰源的概率可以按照下式进行计算：
Figure FDA0002816552910000015
其中，
Figure FDA0002816552910000021
ProbXmni为网格点Xmn对于第i条有位置丢失点和重获取点的航线的干扰源概率，d(XmnR)i为网格点Xmn和第i条航线的位置重获取点的距离，d(XmnL)i为网格点Xmn和第i条航线的位置丢失点的距离，按照经验，PLi-PRi＝5，消除了每个网格点到航线丢失点以及航线重获取点的电波传播中引入的误差；
求得每个网格点处所有受影响航线对应的该网格点处为GNSS干扰源概率，这些概率累加起来并除以受影响航线的数量，即为该网格点处为GNSS干扰源的概率，对应的概率最大的点处即为干扰源的位置。
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