CN113253302B - 北斗导航授权信号转发式欺骗干扰的识别方法及导航设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种北斗导航授权信号转发式欺骗干扰的识别方法，包括存储中频采样数据；设置捕获检测门限并对A星进行捕获搜索；对中频采样数据划分得到新的中频采样数据；在新的中频采样数据中重复上述步骤得到若干个同时跟踪卫星A的通道；选择信号发射时刻最早的通道作为唯一真实的直达信号跟踪通道，完成对A星的转发干扰识别；重复上述步骤持续对北斗系统各颗星进行转发干扰识别。本发明还公开了包括所述北斗导航授权信号转发式欺骗干扰的识别方法的导航设备。本发明不需要设置额外的捕获门限（仅需一个捕获门限），虚警和漏警概率与敌方实施的转发干扰数量无关，并基于稳定的跟踪通道来识别并完成对抗，可靠性高、准确性好且易于实现。

Description

北斗导航授权信号转发式欺骗干扰的识别方法及导航设备
技术领域
本发明属于导航技术领域，具体涉及一种北斗导航授权信号转发式欺骗干扰的识别方法及导航设备。
背景技术
随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，导航技术已经广泛应用于人们的生产和生活当中，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。因此，导航系统的稳定可靠运行，就成为了导航系统最重要的任务之一。
目前，在真实复杂应用环境，特别是敌对、战场应用环境中，电子干扰和对抗已是无处不在。其中在对导航装备的电子干扰中，包括但不限于窄带压制干扰、宽带压制干扰、伪卫星欺骗（生成式）干扰、转发式欺骗干扰等等。而对于授权信号而言，由于长码的特殊性，敌方一般采用压制干扰以及转发式欺骗干扰相结合的办法，造成导航装备无法定位或者出现很大的定位误差。
对于压制式干扰，由于其干扰功率大，指向性强等特点，目前业内主要采用前置阵列天线通过陷波或者波束形成等方式来对抗掉。对于转发式干扰，由于干扰功率和真实信号相差无几，或者只高几个到十几个dB，采用前置抗干扰阵列天线的方式无法进行识别，因此需要在导航接收机的基带内部来识别和对抗。
目前，业内常见的转发干扰识别方法，主要是基于转发干扰滞后真实信号的特征，通过捕获引擎，结合设置多级捕获门限的方法，一级一级的捕获和搜索，从而找到真实信号。但是，这种方法存在两个明显的缺陷：1）由于转发干扰一般比真实信号要高几个到十几个dB，不同信号强度的干扰的存在，会导致每一级捕获门限的设置变得困难；而且，只要发生一次捕获虚警或漏警，要么就会漏掉真实信号，要么就会锁定在转发信号上；2）该方法难以应对多个转发干扰的情况，且捕获搜索算法和门限设置的复杂度，会随着所要对抗的转发干扰数量的增加而加大。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种可靠性高、准确性好且易于实现的北斗导航授权信号转发式欺骗干扰的识别方法。
本发明的目的之二在于提供一种包括了所述北斗导航授权信号转发式欺骗干扰的识别方法的导航设备。
本发明提供的这种北斗导航授权信号转发式欺骗干扰的识别方法，包括如下步骤：
S1. 采用现有技术，存储一段时间长度为设定值的进入接收机的北斗授权信号的中频采样数据；
S2. 在得到的中频采样数据中，采用现有技术设置捕获检测门限，并发起对A星的捕获搜索；
S3. 根据步骤S2的捕获结果，对中频采样数据进行划分，从而得到新的中频采样数据；
S4. 在步骤S3得到的新的中频采样数据中，重复步骤S2~S3若干次，对卫星A进行捕获搜索，从而得到若干个同时跟踪卫星A的通道；
S5. 在步骤S4得到的若干个同时跟踪卫星A的通道中，选择信号发射时刻最早的通道作为唯一真实的直达信号跟踪通道，完成对A星的转发干扰识别；
S6. 重复上述步骤，持续对北斗系统的各颗星进行转发干扰识别。
步骤S1所述的采用现有技术，存储一段时间长度为设定值的进入接收机的北斗授权信号的中频采样数据，具体为采用现有技术，存储一段时间长度为L的进入接收机的北斗授权信号的中频采样数据；其中，数据的时间点设定为t(X)~t(Y)，且t(X)<t(Y)；则时间长度L的数据表示为L[t(X)~t(Y)]。
步骤S2所述的在得到的中频采样数据中，采用现有技术设置捕获检测门限，并发起对A星的捕获搜索，具体包括如下步骤：
在数据段L[t(X)~t(Y)]中，按照现有的方法设置捕获检测门限D，并发起对A星的捕获搜索：若存在满足捕获检测门限D的的捕获结果R1，则对R1发起捕获转跟踪，引导通道1进行常规跟踪，并进行后续的步骤；若不存在满足捕获检测门限D的的捕获结果，则结束对A星的捕获搜索，切换到下一颗星，并返回步骤S1。
步骤S3所述的根据步骤S2的捕获结果，对中频采样数据进行划分，从而得到新的中频采样数据，具体为在捕获结果R1对应的信号时刻t(X1)的基础上，在数据段L[t(X)~t(Y)]中，将数据段L[t(X1)~t(Y)]的数据划分出来，得到新的中频采样数据L[t(X1)~t(Y)]。
步骤S4所述的在步骤S3得到的新的中频采样数据中，重复步骤S2~S3若干次，对卫星A进行捕获搜索，从而得到若干个同时跟踪卫星A的通道，具体为在步骤S3得到的新的中频采样数据L[t(X1)~t(Y)]中，重复步骤S2~S3共N次，对卫星A进行捕获搜索，从而最多得到N个同时跟踪卫星A的通道。
本发明还公开了一种导航设备，该导航设备采用所述的北斗导航授权信号转发式欺骗干扰的识别方法，进行转发式欺骗干扰的识别。
本发明提供的这种北斗导航授权信号转发式欺骗干扰的识别方法及导航设备，不需要设置额外的捕获门限（仅设置一个捕获门限即可），而且虚警和漏警概率与敌方实施的转发干扰的数量无关，同时基于稳定的跟踪通道来识别并完成对抗过程，因此本发明可靠性高、准确性好且易于实现。
附图说明
图1为本发明方法的方法流程示意图。
图2为本发明方法的实施例的示意图。
具体实施方式
如图1所示为本发明方法的方法流程示意图：本发明提供的这种北斗导航授权信号转发式欺骗干扰的识别方法，包括如下步骤：
S1. 采用现有技术，存储一段时间长度为设定值的进入接收机的北斗授权信号的中频采样数据；具体为采用现有技术，存储一段时间长度为L的进入接收机的北斗授权信号的中频采样数据；其中，数据的时间点设定为t(X)~t(Y)，且t(X)<t(Y)；则时间长度L的数据表示为L[t(X)~t(Y)]；
S2. 在得到的中频采样数据中，采用现有技术设置捕获检测门限，并发起对A星的捕获搜索；具体包括如下步骤：
在数据段L[t(X)~t(Y)]中，按照现有的方法设置捕获检测门限D，并发起对A星的捕获搜索：若存在满足捕获检测门限D的的捕获结果R1，则对R1发起捕获转跟踪，引导通道1进行常规跟踪，并进行后续的步骤；若不存在满足捕获检测门限D的的捕获结果，则结束对A星的捕获搜索，切换到下一颗星，并返回步骤S1；
S3. 根据步骤S2的捕获结果，对中频采样数据进行划分，从而得到新的中频采样数据；具体为在捕获结果R1对应的信号时刻t(X1)的基础上，在数据段L[t(X)~t(Y)]中，将数据段L[t(X1)~t(Y)]的数据划分出来，得到新的中频采样数据L[t(X1)~t(Y)]；
S4. 在步骤S3得到的新的中频采样数据中，重复步骤S2~S3若干次，对卫星A进行捕获搜索，从而得到若干个同时跟踪卫星A的通道；具体为在步骤S3得到的新的中频采样数据L[t(X1)~t(Y)]中，重复步骤S2~S3共N次，对卫星A进行捕获搜索，从而最多得到N个同时跟踪卫星A的通道；
S5. 在步骤S4得到的若干个同时跟踪卫星A的通道中，选择信号发射时刻最早的通道作为唯一真实的直达信号跟踪通道，完成对A星的转发干扰识别；
S6. 重复上述步骤，持续对北斗系统的各颗星进行转发干扰识别。
在具体应用时，在步骤S3和S4中，第一次捕获得到结果R1（对应信号时刻t(X1)）后，不需要在物理上对数据段L进行划分，只需捕获引擎从时刻t(X1)的下一个码相位开始，搜索到时刻t(Y)为止，即可得到该星的第二次捕获结果。如此类推，捕获引擎不断地从新的捕获结果时刻t(X2)，t(X3)…的下一个码片开始，每次都搜索到时刻t(Y)为止，完成N次搜索。
此外，在步骤S3中，一次捕获得到结果R1所在时刻t(X1)后，捕获引擎也可以从t(X1)的下两个码相位或三个等码相位处开始搜索，这两个或三个码相位的模糊度，可以在通道入锁阶段，利于通道自身的多个相关器组合来进行识别。
在步骤S4中，在每一次的捕获搜索过程中，如果某次捕获没有通过过检测门限D，则该颗星的搜索就自然的结束了，无需其他附加条件。
在步骤S5中，如果当前该星捕获完成后，只有一个稳定的通道在跟踪，那么该通道就可以当做是真实信号的跟踪通道，可以正常提取观测量用于PVT解算或卫惯组合等；如果当前该星捕获完成后，有多个（比如2~N个）稳定跟踪的通道，则通过提取每个跟踪通道的信号层原始观测量值，包括帧计数、码片计数等，计算出同一时刻每个通道的信号发射时间，然后比较这些发射时间，哪个通道的发射时间最早，哪个通道就是真实信号唯一所在通道，而其他信号发射时间滞后的通道就可以释放掉了。
最后，在步骤S5中，当有多颗星筛选出来唯一的跟踪通道后，还可以通过RAIM等定位解算后处理措施，识别出漏警的转发干扰。
以下，结合一个实施例，对本发明方法进行进一步说明：如图2所示为本发明方法的实施例的示意图，具体为基于本发明方法的N次捕获转跟踪，以及从稳定跟踪的通道中识别真实信号和转发干扰的处理和控制流程。
（1）、该型号系统设计对抗转发干扰的个数为3个，故取N值为4（3次搜索可能存在的转发干扰，一次搜索真实信号）；即系统设计目标为对抗3个转发干扰，故对A星发起4次捕获、并转跟踪；
（2）、根据本发明方法的步骤S1和步骤S2，发起对A星的捕获。第一次捕获完成，如果捕获结果没有满足接收机常规的捕获检测门限，则结束A星的捕获，切换下一颗星。实际实施过程中，捕获检测门限的设置，可以相对宽松一些，适当偏向低的漏警概率，同时可以实施一些常规的误判检测机制或异常处理，比如对两次捕获结果之间的时间间隔进行限幅等；
（3）、如果第一次捕获结果满足检测门限，则将结果1转入跟踪通道0，并按本发明方法的步骤S3和S4，在前一次捕获得到的时间基础上，发起第二次捕获。如果第二次捕获结果没有满足检测门限，则结束并切换到下一颗星。如果满足检测门限，则继续捕获，直到4次捕获尝试完成；具体实施过程中，转发干扰的数量可能在1~3之间，那么对应捕获结果会在2~4个之间，当然考虑到捕获的虚警和漏警，通过检测门限的捕获结果个数可能有区别。本方法基于稳定的跟踪通道，而常规的跟踪通道都有捕获转跟踪确认、IQ路锁定检测、电文帧头识别等一系列比捕获检测可靠得多的锁定检测机制，对实际捕获检测难免产生的一定概率的虚警并不敏感；
（4）、根据本发明方法的步骤S5，对A星捕获成功完成后得到的1~4个通道进行判断，其余通道用于其他星的转跟踪；本实例中，只对选择通过通道锁定检测的稳定跟踪通道，锁定检测基于但不限于多相关器峰均比、载波鉴相器、码鉴相器、帧头信息正确性、CNR等综合因素来判据，以消除捕获偶尔进来的虚警；稳定跟踪通道中，选择信号时间最小的（最早到达的信号）为A星唯一真实信号通道。同时，可以利用A星其他稳定通道（跟踪的是转发干扰）的CNR来可靠的识别目前敌方释放转发干扰的信号强度，甚至是用于跟踪和识别敌方北斗导航转发干扰机所在的位置等，作为电子对抗的辅助信息提供给数据链；
（5）、从本实例应用来看，本发明可以在现有导航接收机上，基于已有的捕获、跟踪单元等快速的实施，在转发干扰信号的个数、强度的识别，以及对抗上，均有良好的效果。
本发明的核心点是，在捕获层面不做限制，把通过门限的检测结果都转跟踪；同时在跟踪层面利用跟踪自身更可靠的锁定检测机制，得到稳定的通道，从而得到可靠的信号发射时间信息，来识别转发干扰，以及在一定范围内给出干扰强度信息。

Claims (5)

1.一种北斗导航授权信号转发式欺骗干扰的识别方法，其特征在于包括如下步骤：
S1. 采用现有技术，存储一段时间长度为设定值的进入接收机的北斗授权信号的中频采样数据；
S2. 在得到的中频采样数据中，采用现有技术设置捕获检测门限，并发起对A星的捕获搜索；
S3. 根据步骤S2的捕获结果，对中频采样数据进行划分，从而得到新的中频采样数据；具体为在捕获结果R1对应的信号时刻t(X1)的基础上，在数据段L[t(X)~t(Y)]中，将数据段L[t(X1)~t(Y)]的数据划分出来，得到新的中频采样数据L[t(X1)~t(Y)]；
S4. 在步骤S3得到的新的中频采样数据中，重复步骤S2~S3若干次，对卫星A进行捕获搜索，从而得到若干个同时跟踪卫星A的通道；
S5. 在步骤S4得到的若干个同时跟踪卫星A的通道中，选择信号发射时刻最早的通道作为唯一真实的直达信号跟踪通道，完成对A星的转发干扰识别；
S6. 重复上述步骤，持续对北斗系统的各颗星进行转发干扰识别。
2.根据权利要求1所述的北斗导航授权信号转发式欺骗干扰的识别方法，其特征在于步骤S1所述的采用现有技术，存储一段时间长度为设定值的进入接收机的北斗授权信号的中频采样数据，具体为采用现有技术，存储一段时间长度为L的进入接收机的北斗授权信号的中频采样数据；其中，数据的时间点设定为t(X)~t(Y)，且t(X)<t(Y)；则时间长度L的数据表示为L[t(X)~t(Y)]。
3.根据权利要求2所述的北斗导航授权信号转发式欺骗干扰的识别方法，其特征在于步骤S2所述的在得到的中频采样数据中，采用现有技术设置捕获检测门限，并发起对A星的捕获搜索，具体包括如下步骤：
在数据段L[t(X)~t(Y)]中，按照现有的方法设置捕获检测门限D，并发起对A星的捕获搜索：若存在满足捕获检测门限D的捕获结果R1，则对R1发起捕获转跟踪，引导通道1进行常规跟踪，并进行后续的步骤；若不存在满足捕获检测门限D的捕获结果，则结束对A星的捕获搜索，切换到下一颗星，并返回步骤S1。
4.根据权利要求3所述的北斗导航授权信号转发式欺骗干扰的识别方法，其特征在于步骤S4所述的在步骤S3得到的新的中频采样数据中，重复步骤S2~S3若干次，对卫星A进行捕获搜索，从而得到若干个同时跟踪卫星A的通道，具体为在步骤S3得到的新的中频采样数据L[t(X1)~t(Y)]中，重复步骤S2~S3共N次，对卫星A进行捕获搜索，从而最多得到N个同时跟踪卫星A的通道。
5.一种导航设备，其特征在于包括了权利要求1~4之一所述的北斗导航授权信号转发式欺骗干扰的识别方法。
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