CN113985450A - 欺骗信号检测方法、检测装置、接收机、终端设备及计算机可读存储介质 - Google Patents

欺骗信号检测方法、检测装置、接收机、终端设备及计算机可读存储介质 Download PDF

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CN113985450A
CN113985450A CN202111144762.5A CN202111144762A CN113985450A CN 113985450 A CN113985450 A CN 113985450A CN 202111144762 A CN202111144762 A CN 202111144762A CN 113985450 A CN113985450 A CN 113985450A
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Abstract

本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种欺骗信号检测方法、检测装置、接收机、终端设备及计算机可读存储介质，通过先对卫星信号的数字中频信号进行第一信号捕获，之后通过混频、解扩和直流消除的方法实现第一信号的消除，然后对经第一信号消除后的数字中频信号进行第二信号捕获，并对第二信号捕获结果进行干扰判决，从而可以探测出真实信号被淹没的情况下的欺骗信号，提高了欺骗干扰信号的检出率，减少了欺骗干扰信号漏检的发生；且该检测装置具有结构简单、鲁棒性强、模块之间的可重用性较高，占用系统资源少的优点。

Description

欺骗信号检测方法、检测装置、接收机、终端设备及计算机可 读存储介质
技术领域
本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种欺骗信号检测方法、检测装置、接收机、终端设备及计算机可读存储介质。
背景技术
随着卫星定位导航技术的进步和发展，越来越多的场景需要使用到正确的导航定位结果。卫星定位接收机通过收集可见范围内的卫星信号，经过捕获、跟踪和解算，得到正确的位置信息。然而出于某些特定目的，人为地发送与卫星播发信号相似的欺骗信号，可以达到欺骗接收机，得出虚假位置的效果。
由于欺骗信号的功率一般要比真实卫星信号大，这导致真实卫星信号容易被淹没。而接收机又更容易捕获到功率大的信号，所以接收机处理未经抗欺骗干扰处理的信号，很容易得出虚假的位置信息。因此，研究接收机的抗欺骗干扰技术，具有十分重要的意义。
在现有的抗欺骗干扰探测技术中，接收机对接收到的信号处理时，捕获到两个相关峰，即对捕获信号发出预警，说明信号中存在欺骗信号，具有检出快，操作简单的优点，在工程实现上得到了广泛的应用。但是这种通过两个相关峰探测的方法，无法探测出真实卫星信号被淹没时的欺骗信号，一旦真实信号被欺骗信号掩盖，就会出现漏检，因此这种方法存在一定的局限性；
因此，如何有效提高欺骗信号的检出率已经成为本领域技术人员致力于研究的方向。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明公开了一种欺骗信号检测方法、检测装置、接收机、终端设备及计算机可读存储介质，以便能够在真实信号被欺骗信号掩盖时仍能够检测出欺骗信号，有效提高了欺骗信号的检出率。
为达上述目的，本发明提供了如下的技术方案：
第一方面，本发明公开了一种欺骗信号检测方法，包括以下步骤：
对卫星信号的数字中频信号执行所述卫星信号的第一信号捕获操作以获取所述第一信号的载波频率和伪码；
获取所述第一信号的导航电文；
根据所述第一信号的载波频率、伪码和导航电文消除所述数字中频信号中的所述第一信号；
对消除所述第一信号后的数字中频信号执行所述卫星信号的第二信号捕获操作以获取第二信号捕获结果；
对所述第二信号捕获结果进行干扰判决，若所述第二信号捕获结果存在大于设定阈值的相关峰，则判断所述卫星信号中含有欺骗信号。
可选的，利用基带通道超前获取所述第一信号的导航电文。
可选的，利用取平均值的方法获取所述第一信号的导航电文。
可选的，根据所述第一信号的载波频率、伪码和导航电文消除所述数字中频信号中的所述第一信号的步骤具体包括：
根据所述第一信号的载波频率对所述数字中频信号进行混频，以将所述第一信号的频率搬移至零中心频率，并获取第一混频信号；
根据所述第一信号的伪码和导航电文对所述第一混频信号进行解扩运算，以将所述第一混频信号中第一信号的伪码和导航电文予以剥离，并获取解扩信号；
利用直流消除方法消除所述解扩信号中存在的第一信号，以获取直流消除结果；
根据所述第一信号的伪码和导航电文对所述直流消除结果进行扩频运算，以获取扩频信号；
根据所述第一信号的载波频率对所述扩频信号进行混频，以将所述扩频信号的频率搬移至数字中频频率，并获取第二混频信号；其中，所述第二混频信号为消除所述第一信号后的数字中频信号。
第二方面，本发明公开了一种GNSS信号欺骗干扰检测方法，包括以下步骤：
步骤S1，接收包括N个卫星信号的GNSS信号并对所述GNSS信号进行预处理以获取N个卫星信号的数字中频信号，其中，N为正整数；
步骤S2，对N个所述卫星信号的数字中频信号依次执行欺骗信号检测操作；
其中，采用上述的欺骗信号检测方法进行所述欺骗信号检测操作。
第三方面，本发明公开了一种欺骗信号检测装置，包括：
第一信号捕获模块，用于对卫星信号的数字中频信号执行所述卫星信号的第一信号捕获操作以获取所述第一信号的载波频率和伪码；
导航电文获取模块，用于获取所述第一信号的导航电文；
第一信号消除模块，分别与所述第一信号捕获模块和所述导航电文获取模块连接，以根据所述第一信号的载波频率、伪码和导航电文消除所述数字中频信号中的第一信号；
第二信号捕获模块，与所述第一信号消除模块连接，用于对消除所述第一信号后的数字中频信号执行所述卫星信号的第二信号捕获操作以获取第二信号捕获结果；
欺骗干扰判决模块，与所述第二信号捕获模块连接，用于对所述第二信号捕获结果进行干扰判决，其中，若所述第二信号捕获结果存在大于设定阈值的相关峰，则判断所述卫星信号中含有欺骗信号。
可选的，所述导航电文获取模块利用基带通道超前获取所述第一信号的导航电文。
可选的，所述导航电文获取模块利用取平均值的方法获取所述第一信号的导航电文。
可选的，所述第一信号消除模块包括：
第一混频单元，与所述第一信号捕获模块连接，用于根据所述第一信号的载波频率对所述数字中频信号进行混频，以将所述第一信号的频率搬移至零中心频率，并输出第一混频信号；
解扩单元，与所述第一混频单元连接，用于根据所述第一信号的伪码和导航电文对所述第一混频信号进行解扩运算，以将所述第一混频信号中第一信号的伪码和导航电文予以剥离，并输出解扩信号；
直流消除单元，与所述解扩单元连接，以消除所述解扩信号中存在的第一信号，并输出直流消除结果；
扩频单元，与所述直流消除单元连接，以根据所述第一信号的伪码和导航电文对所述直流消除结果进行扩频运算，并输出扩频信号；
第二混频单元，与所述扩频单元连接，用于根据所述第一信号的载波频率对所述扩频信号进行混频，以将所述扩频信号的频率搬移至数字中频频率，并输出第二混频信号，所述第二混频信号为消除所述第一信号后的数字中频信号。
可选的，所述第一混频单元包括第一本地载波发生器和第一混频器；
所述第一本地载波发生器与所述第一信号捕获模块连接，以用于根据所述第一信号的载波频率生成第一本地载波信号；
所述第一混频器连接所述第一本地载波发生器，用于对所述第一本地载波信号和所述数字中频信号进行混频，以将所述第一信号的频率搬移至零中心频率，并输出第一混频信号。
可选的，所述第二混频单元包括第二本地载波发生器和第二混频器；
所述第二本地载波发生器与所述第一信号捕获模块连接，以用于根据所述第一信号的载波频率生成第二本地载波信号；
所述第二混频器分别连接所述第二本地载波发生器和所述扩频器，用于对所述第二本地载波信号和所述扩频信号进行混频，以将所述扩频信号的频率搬移至数字中频频率，并输出第二混频信号。
第四方面，本发明公开了一种接收机，包括射频模块和n级上述的欺骗信号检测装置，其中，n为正整数；
所述射频模块接收包括N个卫星信号的GNSS信号并对所述GNSS信号进行预处理以获取N个卫星信号的数字中频信号，其中，N为正整数；
每级所述欺骗信号检测装置用于对一个卫星信号进行欺骗信号检测，n级欺骗信号检测装置用于对N个卫星信号进行欺骗信号检测。
可选的，所述接收机还包括欺骗信号消除装置和基带；
n级所述欺骗信号检测装置依次串联连接，任意相邻两级欺骗信号检测装置之间均连接有一所述欺骗信号消除装置，且第n级欺骗信号检测装置和所述基带之间也连接有一所述欺骗信号消除装置。
可选的，所述接收机还包括欺骗信号消除模块和基带；
所述欺骗信号消除模块分别与所述射频模块和所述基带连接，以接收所述N个卫星信号的数字中频信号并输出欺骗信号消除结果至所述基带；
所述欺骗信号消除模块与n级所述欺骗信号检测装置分别连接，以接收n级所述欺骗信号检测装置的欺骗信号检测结果，并根据n级所述欺骗信号检测装置的欺骗信号检测结果对所述N个卫星信号的数字中频信号进行欺骗信号消除，以输出所述欺骗信号消除结果。
第五方面，本发明公开了一种终端装置，包括如上述的接收机。
第六方面，其上储存有计算机程序产品，当执行该计算机程序产品时，使上述的接收机进行GNSS欺骗干扰检测。
与现有技术相比，上述发明具有如下优点或者有益效果：
本发明公开了一种欺骗信号检测方法、检测装置、接收机、终端设备及计算机可读存储介质，通过先对卫星信号的数字中频信号进行第一信号捕获，之后通过混频、解扩和直流消除的方法实现第一信号的消除，然后对经第一信号消除后的数字中频信号进行第二信号捕获，并对第二信号捕获结果进行干扰判决，从而可以探测出真实信号被淹没的情况下的欺骗信号，提高了欺骗干扰信号的检出率，减少了欺骗干扰信号漏检的发生；且该检测装置具有结构简单、鲁棒性强、模块之间的可重用性较高，占用系统资源少的优点。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1是本发明实施例中欺骗信号检测方法的流程图；
图2是本发明实施例中欺骗信号检测装置的结构示意图；
图3是本发明实施例中第一信号消除模块的结构示意图；
图4是本发明实施例中一种情况下接收机的结构示意图；
图5是本发明实施例中另一种情况下接收机的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明作可选的说明，但是不作为本发明的限定。
如图1所示，本发明实施例提供了一种欺骗信号检测方法，具体的，该欺骗信号检测方法包括以下步骤：
步骤1，对卫星信号的数字中频信号执行卫星信号的第一信号捕获操作以获取第一信号的载波频率和伪码。
步骤2，获取第一信号的导航电文。
具体的，利用基带通道超前获取第一信号的导航电文，或者利用取平均值的方法获取第一信号的导航电文，这两种方式均能较为精确地获取第一信号的导航电文；之所以可以采用超前提供电文值的方法和取平均值的方法获取导航电文，是因为导航电文的翻转周期(以GPS为例)是20ms，而捕获可以在1ms内完成，即导航电文的翻转周期较长，捕获期间导航电文不会翻转，得到的导航电文维持的时间将比捕获时间长，从而可以在进行第一信号消除操作之前获得导航电文。
步骤3，根据第一信号的载波频率、伪码和导航电文消除数字中频信号中的第一信号。
在本发明的一个优选的实施例中，上述步骤3具体包括：
步骤31，根据第一信号的载波频率对数字中频信号进行混频，以将第一信号的频率搬移至零中心频率，并获取第一混频信号；具体的，首先根据第一信号的载波频率生成该第一信号的负频率，并根据该负频率生成第一本地载波信号；然后将第一本地载波信号和数字中频信号进行混频，以将第一信号的频率搬移至零中心频率；在此，需要说明的是，本发明中的“零中心频率”应包括中心频率恰好位于0Hz的情况，也应包括中心频率位于接近零频率但与零频率有一定频率偏移的情况，只要控制第一信号的频率位于零频率附近即可。
步骤32，根据第一信号的伪码和导航电文对第一混频信号进行解扩运算，以将第一混频信号中第一信号的伪码和导航电文予以剥离，即将第一信号的伪码和导航电文与第一混频信号进行相关运算，以消除第一混频信号中存在的第一信号的扩频码和导航电文，并获取解扩信号。
步骤33，利用直流消除方法消除解扩信号中存在的第一信号，以获取直流消除结果；这是由于经过上述步骤31的混频操作和经过上述步骤S2的解扩操作后的第一信号已经成为准直流信号，因此可以通过直流消除单元对其进行消除。
步骤34，根据第一信号的伪码和导航电文对直流消除结果进行扩频运算，以获取扩频信号，从而能够对消除第一信号后的数字中频信号的伪码和导航电文进行还原。
步骤35，根据第一信号的载波频率对扩频信号进行混频，以将扩频信号的频率搬移至数字中频频率，并获取第二混频信号，从而能够对消除第一信号后的数字中频信号的载波频率进行还原；其中，第二混频信号为消除第一信号后的数字中频信号，从而得到还原后的消除第一信号后的数字中频信号，即第二混频信号中保留了去除第一信号后的数字中频信号的载波频率、伪码和导航电文。
步骤4，对消除第一信号后的数字中频信号执行卫星信号的第二信号捕获操作以获取第二信号捕获结果。
在此，需要说明的是，上述步骤1和步骤4中第一信号捕获和第二信号捕获与现有捕获方案一致，属于本领域技术人员所公知的技术；典型的实现方式包括但不限于：线性搜索、并行频率搜索、并行码相位搜索，在此便不予以赘述。
步骤5，对第二信号捕获结果进行干扰判决，若第二信号捕获结果存在大于设定阈值的相关峰(即第二信号捕获结果的相关峰中有大于设定阈值的相关峰)，其中，该设定阈值可以根据卫星信号设置，则判断卫星信号中含有欺骗信号；由于上述步骤3中已经对卫星信号的第一信号进行消除，若再次捕获到大于设定阈值的相关峰，则说明该卫星信号中存在两种能被捕获的信号，即该卫星信号中含有欺骗信号和真实卫星信号(可能第一信号是欺骗信号，第二信号为真实卫星信号；也可能第二信号为欺骗信号，第一信号为真实卫星信号)，由此可以判断该卫星信号中含有欺骗信号；若第二信号捕获结果中不存在大于设定阈值的相关峰，即第二次捕获无法捕获到大于设定阈值的相关峰，则说明该卫星信号中只含有一种能被捕获到的信号，即仅含有真实卫星信号，则上述步骤3中消除的第一信号是真实卫星信号。
在图1所示的欺骗信号检测方法的基础上，本发明实施例还提供一种GNSS信号欺骗干扰检测方法，具体的，该方法包括以下步骤：
步骤S1，接收包括N个卫星信号的GNSS信号并对GNSS信号进行预处理以获取N个卫星信号的数字中频信号，其中，N为正整数；具体的，接收包括N个卫星信号的GNSS信号并对GNSS信号进行射频处理以获取N个卫星信号的数字中频信号，其中，N一般为接收机可见卫星的数量。
步骤S2，对N个卫星信号的数字中频信号依次执行欺骗信号检测操作；其中，采用图1所示的欺骗信号检测方法进行该欺骗信号检测操作，从而可以检测出真实信号被欺骗信号淹没的情况下的欺骗信号，进而提高了欺骗干扰信号的检出率。
上述GNSS信号欺骗干扰检测方法具有漏检率低、检出率高、鲁棒性强等优点，可以实现接收机接收信号中欺骗干扰信号的检出。
另外，如图2所示，本发明实施例还提供了一种欺骗信号检测装置，具体的，该欺骗信号检测装置包括：第一信号捕获模块、导航电文获取模块、第一信号消除模块、第二信号捕获模块和欺骗干扰判决模块；该第一信号捕获模块用于对卫星信号的数字中频信号执行卫星信号的第一信号捕获操作以获取该第一信号的载波频率和伪码；该导航电文获取模块用于获取第一信号的导航电文；该第一信号消除模块分别与第一信号捕获模块和导航电文获取模块连接，以根据第一信号的载波频率、伪码和导航电文消除数字中频信号中的第一信号；该第二信号捕获模块与第一信号消除模块连接，用于对消除第一信号后的数字中频信号执行第二信号捕获操作以获取第二信号捕获结果；该欺骗干扰判决模块与第二信号捕获模块连接，用于对第二信号捕获结果进行干扰判决，其中，若第二信号捕获结果存在大于设定阈值的相关峰，则判断卫星信号中含有欺骗信号；即当接收到卫星信号的数字中频信号时，先进行第一信号捕获，对捕获到的信号进行混频、解扩并消除，然后进行第二信号捕获，之后再经过欺骗干扰判决后判断信号中是否含有欺骗信号，从而实现卫星信号的欺骗信号检测。
在本发明一个优选的实施例中，如图3所示，上述第一信号消除模块包括：第一混频单元、解扩单元、直流消除单元、扩频单元和第二混频单元，且第一混频单元、解扩单元、直流消除单元、扩频单元和第二混频单元按照顺序依次连接，其中第一混频单元、解扩单元及直流消除单元实现了第一信号的消除，第二解扩器和第二混频模块保证了整个第一信号消除模块不会改变数字中频信号中除第一信号之外的其他信号(第二信号)。
在本发明的一个优选的实施例中，上述导航电文获取模块可以利用基带通道超前获取第一信号的导航电文；也可以利用取平均值的方法获取第一信号的导航电文。
下面对该欺骗信号检测装置的工作原理进行详细的阐述：
假设接收到的卫星信号的数字中频信号SFR中包含第一信号SFi和第二信号SRi，见如下公式(1)、(2)和(3)：
Figure BDA0003285046970000131
其中，
Figure BDA0003285046970000132
Figure BDA0003285046970000133
上述公式(1)、(2)和(3)中，SFR为卫星信号的数字中频信号，SFi为第一信号，SRi为第二信号，ωFi为第一信号的载波频率，
Figure BDA0003285046970000134
为第一信号的初始载波相位，CFi(t)为第一信号的伪码，DFi(t)为第一信号的导航电文，ωRi为第二信号的载波频率，
Figure BDA0003285046970000135
为第二信号的初始载波相位、CRi(t)为第一信号的伪码，DRi(t)为第二信号的导航电文。
经过第一信号捕获模块后，可以得到第一信号的ωFi和CFi(t)；通过一定的手段，例如基带通道超前提供导航电文、取电文平均值等方法，可以获得第一信号的DFi(t)的值，之所以可以采用超前提供电文值的方法和取平均值的方法获取导航电文，是因为导航电文的翻转周期(以GPS为例)是20ms，而捕获可以在1ms内完成，即导航电文的翻转周期较长，捕获期间导航电文不会翻转，从而可以在获得导航电文后再进行第一信号的消除操作。因此，在进入第一信号消除模块之前，已获得第一信号SFi的参数信息(包括载波频率、伪码和导航电文)。
之后，如图3所示，信号进入第一信号消除模块，第一混频单元根据第一信号捕获模块获取第一信号的载波频率ωFi，并根据该第一信号的载波频率ωFi生成该第一信号的负频率作为该第一信号的本地载波频率
Figure BDA0003285046970000141
(其中，
Figure BDA0003285046970000142
该第一信号的本地载波频率具体可以为
Figure BDA0003285046970000143
也可以为与该
Figure BDA0003285046970000144
相近的频率，只要能够将第一信号的频率搬移至零中心频率附近即可，本实施例仅以该负频率为
Figure BDA0003285046970000145
为例进行说明)，之后，利用该本地载波频率生成第一本地载波信号SF0，具体的，见如下公式(4)
Figure BDA0003285046970000146
具体的，上述第一混频单元包括第一本地载波发生器和第一混频器；该第一本地载波发生器(具体的，该第一本地载波发生器可以为数字控制振荡器)与第一信号捕获模块相连接，该第一本地载波发生器接收第一信号的载波频率ωFi，以根据接收的该第一信号的载波频率ωFi生成该第一信号的负频率
Figure BDA0003285046970000147
并根据该负频率
Figure BDA0003285046970000148
输出第一本地载波信号
Figure BDA0003285046970000149
该第一混频器连接于第一本地载波发生器，用于对第一本地载波信号和卫星信号的数字中频信号进行混频，以将第一信号的频率搬移至零中心频率(本发明中的“零中心频率”应包括中心频率恰好位于0Hz的情况，此时该第一信号的本地载波频率具体可以为
Figure BDA00032850469700001410
也应包括中心频率位于接近零频率但与零频率有一定频率偏移的情况，此时，该第一信号的本地载波频率为与该
Figure BDA0003285046970000151
相近的频率)，并输出第一混频信号，即第一混频器将卫星信号的数字中频信号SFR和第一本地载波信号SF0相乘，得到第一混频信号MF_out(t)；具体的，该MF_out(t)可表示为公式(5)：
Figure BDA0003285046970000152
其中ωF△、ωR△分别为：
Figure BDA0003285046970000153
Figure BDA0003285046970000154
由于在本发明的实施例中，第一本地载波发生器可以精确产生输入频率为
Figure BDA0003285046970000155
的本地载波信号，所以在本发明的实施例中：ωF△＝0，具体的，见如下公式(8)：
Figure BDA0003285046970000156
由于ωF△＝0，因此，经过第一混频单元处理后，卫星信号的第一信号被搬移至零中心频率，因此第一混频信号MF_out(t)信号标准化后可写为：
Figure BDA0003285046970000157
上述解扩单元连接于上述第一混频单元中的第一混频器，该解扩单元根据接收的第一信号的伪码CFi(t)和导航电文DFi(t)对第一混频信号MF_out(t)进行解扩运算，以将第一混频信号MF_out(t)中存在的第一信号的伪码CFi(t)和导航电文DFi(t)予以剥离，并输出解扩信号DF_out(t)，即解扩单元的作用是将伪码CFi(t)和导航电文DFi(t)与第一混频信号MF_out(t)进行相关运算(具体的，将第一信号的伪码CFi(t)和导航电文DFi(t)与MF_out(t)信号相乘)，以消除第一信号的伪码CFi(t)和导航电文DFi(t)，该解扩信号DF_out(t)可以用公式(10)表示：
Figure BDA0003285046970000161
上述直流消除单元与解扩单元连接，以消除解扩信号DF_out(t)中存在的第一信号，并获取直流消除结果；具体的，上述直流消除单元包括直流消除滤波器DCRF(DCremoval filter)和减法器，该直流消除滤波器DCRF接收第一信号的伪码CFi(t)和导航电文DFi(t)并输出直流滤波信号
Figure BDA0003285046970000162
该减法器连接于解扩单元和直流消除滤波器DCRF，以根据直流滤波信号消除解扩信号中存在的第一信号，并输出直流消除结果。公式(10)中
Figure BDA0003285046970000163
是准直流信号，可以通过直流消除单元对其进行消除；即直流消除单元得到伪码CFi(t)和导航电文DFi(t)后得到直流滤波信号
Figure BDA0003285046970000164
之后将该直流滤波信号
Figure BDA0003285046970000165
与DF_out(t)信号相减，得到直流消除结果，即信号DC_out(t)，该信号DC_out(t)可以用公式(10)表示：
Figure BDA0003285046970000166
DC_out(t)信号中去除了第一信号分量，但为了得到真实的去除第一信号后的卫星信号，需要对DC_out(t)信号进行还原。
上述扩频单元与直流消除单元连接，该扩频单元根据接收的第一信号的伪码CFi(t)和导航电文DFi(t)对直流消除结果DC_out(t)进行扩频运算，以对直流消除结果DC_out(t)进行扩频，并输出扩频信号，具体的，通过扩频单元后输出的扩频信号DR_out(t)为：
Figure BDA0003285046970000171
上述第二混频单元包括第二本地载波发生器和第二混频器；该第二本地载波发生器(具体的，该第二本地载波发生器可以为数字控制振荡器)与第一信号捕获模块连接以接收第一信号的载波频率ωFi，并在将该第一信号的载波频率ωFi作为第一信号的本地载波频率
Figure BDA0003285046970000172
后，根据该第一信号的本地载波频率
Figure BDA0003285046970000173
生成第二本地载波信号
Figure BDA0003285046970000174
该第二混频器连接于第二本地载波发生器和扩频单元，用于对第二本地载波信号
Figure BDA0003285046970000175
和扩频信号DR_out(t)进行混频，以将扩频信号DR_out(t)的频率搬移至数字中心频率，并输出第二混频信号，该第二混频信号为消除第一信号后的数字中频信号，从而保证了信号输入与输出频率一致；即第二混频器将扩频信号DR_out(t)和第二本地载波信号相乘，得到还原后的信号；该第二混频信号为MR_out(t)：
Figure BDA0003285046970000176
其中载波频率ωFR△为：
ωFR△＝ωR△+ωFi＝ωRi (14)
所以MR_out(t)为：
Figure BDA0003285046970000177
由此可见，经过扩频和第二次混频后，MR_out(t)中保留了消除第一信号后的数字中频信号(即第二信号)的载波频率ωRi、伪码CRi(t)和导航电文DRi(t)。
在此，需要说明的是，上述第一信号消除模块中第一混频单元、解扩单元及直流消除单元实现了第一信号的消除；扩频单元、第二混频单元的引入保证了整个第一信号消除模块不会改变卫星信号中的其他信号。
然后，第二信号捕获模块对MR_out(t)信号再次进行捕获，即对消除第一信号后的数字中频信号(即第二信号)执行卫星信号的第二信号捕获操作以获取第二信号捕获结果，其中，该第二信号捕获操作是捕获第二信号的相关峰过程。
之后，将捕获的结果输入欺骗干扰判决模块进行干扰判决；若第二信号捕获结果存在大于设定阈值的相关峰，则判断该卫星信号中含有欺骗信号。
这是由于第一信号消除模块已经对卫星信号的第一信号分量进行消除，若再次捕获到大于设定阈值的相关峰(即第二信号捕获结果存在大于设定阈值的相关峰)，则说明卫星信号SFR中含有第一信号SF和第二信号SR，该第一信号SF和第二信号SR之中必然有一个是欺骗信号；若无法再次捕获到大于设定阈值的相关峰(即第二信号捕获结果不存在大于设定阈值的相关峰)，则说明卫星信号SFR中只含有真实卫星信号，不存在欺骗信号。
与现有欺骗干扰技术相比，本发明公开的欺骗信号检测方法及装置具有以下优点：
一、本发明提出的欺骗信号检测方法及装置，首先对卫星信号进行第一信号的混频、解扩和直流消除，从而实现了高效、可扩展性强的第一信号消除。
二、本发明提出的欺骗信号检测方法及装置，对于真实信号被淹没在欺骗信号下的情况下，通过二次捕获，能够探测出欺骗干扰信号的存在，从而减少了漏检的发生；
三、本发明提出的欺骗信号检测方法及装置，对卫星信号采取先消除再判决，从而提高了欺骗信号的检出率；
四、本发明提出的欺骗信号检测方法及装置，具有模块划分清晰、模块可重用性高、系统占用资源少等特点。
不难发现，本实施例(欺骗信号检测装置)为与上述欺骗信号检测方法相对应的结构实施例，本实施例可与上述欺骗信号检测方法的实施例互相配合实施。上述欺骗信号检测方法的实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施例中提到的相关技术细节也可应用在上述欺骗信号检测方法的实施例中。
在图3所示的欺骗信号检测装置的基础上，本发明还公开了一种接收机，具体的，该接收机包括射频模块和n级欺骗信号检测装置，其中，n为正整数；该射频模块接收包括N个卫星信号的GNSS信号并对GNSS信号进行预处理以获取N个卫星信号的数字中频信号，其中，N为正整数；每级欺骗信号检测装置用于对一个卫星信号进行欺骗信号检测操作，n级欺骗信号检测装置用于对N个卫星信号进行欺骗信号检测操作。
其中，若n大于N，则N个卫星信号被完全检测，但会有部分欺骗信号检测装置空余；若n小于N，则N个卫星信号中会有部分N个卫星信号不能被检测；若n＝N，则N个卫星信号刚好被完全检测，且不会有欺骗信号检测装置空余。
这是由于一般欺骗信号都是多欺骗信号，一级欺骗信号检测装置只能检测出一卫星信号中是否存在欺骗信号，因此需要采用级联n级欺骗信号检测装置依次对多个卫星信号进行欺骗信号检测。
在本发明的一个优选的实施例中，如图4所示，上述接收机还包括欺骗信号消除装置和基带，上述n级欺骗信号检测装置依次串联连接，任意相邻两级欺骗信号检测装置之间均连接有一欺骗信号消除装置，且第n级欺骗信号检测装置和基带之间也连接有一欺骗信号消除装置，从而能够在欺骗信号检测装置检测完欺骗信号之后，马上对欺骗信号进行有效的消除，进而保证了进入基带的GNSS中频信号仅包含真实卫星信号，从而保证了定位的准确性。
在本发明的另一个优选的实施例中，如图5所示，上述接收机还包括欺骗信号消除模块和基带；该欺骗信号消除模块分别与射频模块和基带连接，以接收N个卫星信号的数字中频信号并输出欺骗信号消除结果至基带；该欺骗信号消除模块与n级欺骗信号检测装置分别连接，以接收n级欺骗信号检测装置的欺骗信号检测结果，并根据n级欺骗信号检测装置的欺骗信号检测结果对N个卫星信号的数字中频信号进行欺骗信号消除，以输出欺骗信号消除结果；在这种情况下，欺骗信号消除模块连接在射频模块和基带之间，n级欺骗信号检测装置与射频模块相连接，以分别对射频模块输出的N个卫星信号的数字中频信号进行欺骗信号采样检测，并将欺骗信号采样检测的结果均输送至欺骗信号消除模块，以对各欺骗信号进行消除。
另外，在上述接收机的基础上，本发明还公开了一种终端装置，包括上述的接收机。
此外，在上述接收机的基础上，本发明还公开了一种计算机可读存储介质，其上储存有计算机程序产品，当执行该计算机程序产品时，使能上述的接收机进行GNSS欺骗干扰检测。
本领域技术人员应该理解，本领域技术人员在结合现有技术以及上述实施例可以实现变化例，在此不做赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (16)

1.一种欺骗信号检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
对卫星信号的数字中频信号执行所述卫星信号的第一信号捕获操作以获取所述第一信号的载波频率和伪码；
获取所述第一信号的导航电文；
根据所述第一信号的载波频率、伪码和导航电文消除所述数字中频信号中的所述第一信号；
对消除所述第一信号后的数字中频信号执行所述卫星信号的第二信号捕获操作以获取第二信号捕获结果；
对所述第二信号捕获结果进行干扰判决，若所述第二信号捕获结果存在大于设定阈值的相关峰，则判断所述卫星信号中含有欺骗信号。
2.如权利要求1所述的欺骗信号检测方法，其特征在于，利用基带通道超前获取所述第一信号的导航电文。
3.如权利要求1所述的欺骗信号检测方法，其特征在于，利用取平均值的方法获取所述第一信号的导航电文。
4.如权利要求1所述的欺骗信号检测方法，其特征在于，根据所述第一信号的载波频率、伪码和导航电文消除所述数字中频信号中的所述第一信号的步骤具体包括：
根据所述第一信号的载波频率对所述数字中频信号进行混频，以将所述第一信号的频率搬移至零中心频率，并获取第一混频信号；
根据所述第一信号的伪码和导航电文对所述第一混频信号进行解扩运算，以将所述第一混频信号中第一信号的伪码和导航电文予以剥离，并获取解扩信号；
利用直流消除方法消除所述解扩信号中存在的第一信号，以获取直流消除结果；
根据所述第一信号的伪码和导航电文对所述直流消除结果进行扩频运算，以获取扩频信号；
根据所述第一信号的载波频率对所述扩频信号进行混频，以将所述扩频信号的频率搬移至数字中频频率，并获取第二混频信号；其中，所述第二混频信号为消除所述第一信号后的数字中频信号。
5.一种GNSS信号欺骗干扰检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，接收包括N个卫星信号的GNSS信号并对所述GNSS信号进行预处理以获取N个卫星信号的数字中频信号，其中，N为正整数；
步骤S2，对N个所述卫星信号的数字中频信号依次执行欺骗信号检测操作；
其中，采用如权利要求1～4中任一项所述的欺骗信号检测方法进行所述欺骗信号检测操作。
6.一种欺骗信号检测装置，其特征在于，包括：
第一信号捕获模块，用于对卫星信号的数字中频信号执行所述卫星信号的第一信号捕获操作以获取所述第一信号的载波频率和伪码；
导航电文获取模块，用于获取所述第一信号的导航电文；
第一信号消除模块，分别与所述第一信号捕获模块和所述导航电文获取模块连接，以根据所述第一信号的载波频率、伪码和导航电文消除所述数字中频信号中的第一信号；
第二信号捕获模块，与所述第一信号消除模块连接，用于对消除所述第一信号后的数字中频信号执行所述卫星信号的第二信号捕获操作以获取第二信号捕获结果；
欺骗干扰判决模块，与所述第二信号捕获模块连接，用于对所述第二信号捕获结果进行干扰判决，其中，若所述第二信号捕获结果存在大于设定阈值的相关峰，则判断所述卫星信号中含有欺骗信号。
7.如权利要求6所述的欺骗信号检测装置，其特征在于，所述导航电文获取模块利用基带通道超前获取所述第一信号的导航电文。
8.如权利要求6所述的欺骗信号检测装置，其特征在于，所述导航电文获取模块利用取平均值的方法获取所述第一信号的导航电文。
9.如权利要求6所述的欺骗信号检测装置，其特征在于，所述第一信号消除模块包括：
第一混频单元，与所述第一信号捕获模块连接，用于根据所述第一信号的载波频率对所述数字中频信号进行混频，以将所述第一信号的频率搬移至零中心频率，并输出第一混频信号；
解扩单元，与所述第一混频单元连接，用于根据所述第一信号的伪码和导航电文对所述第一混频信号进行解扩运算，以将所述第一混频信号中第一信号的伪码和导航电文予以剥离，并输出解扩信号；
直流消除单元，与所述解扩单元连接，以消除所述解扩信号中存在的第一信号，并输出直流消除结果；
扩频单元，与所述直流消除单元连接，以根据所述第一信号的伪码和导航电文对所述直流消除结果进行扩频运算，并输出扩频信号；
第二混频单元，与所述扩频单元连接，用于根据所述第一信号的载波频率对所述扩频信号进行混频，以将所述扩频信号的频率搬移至数字中频频率，并输出第二混频信号，所述第二混频信号为消除所述第一信号后的数字中频信号。
10.如权利要求9所述的欺骗信号检测装置，其特征在于，所述第一混频单元包括第一本地载波发生器和第一混频器；
所述第一本地载波发生器与所述第一信号捕获模块连接，以用于根据所述第一信号的载波频率生成第一本地载波信号；
所述第一混频器连接所述第一本地载波发生器，用于对所述第一本地载波信号和所述数字中频信号进行混频，以将所述第一信号的频率搬移至零中心频率，并输出第一混频信号。
11.如权利要求9所述的欺骗信号检测装置，其特征在于，所述第二混频单元包括第二本地载波发生器和第二混频器；
所述第二本地载波发生器与所述第一信号捕获模块连接，以用于根据所述第一信号的载波频率生成第二本地载波信号；
所述第二混频器分别连接所述第二本地载波发生器和所述扩频器，用于对所述第二本地载波信号和所述扩频信号进行混频，以将所述扩频信号的频率搬移至数字中频频率，并输出第二混频信号。
12.一种接收机，其特征在于，包括射频模块和n级如权利要求6～11任一项所述的欺骗信号检测装置，其中，n为正整数；
所述射频模块接收包括N个卫星信号的GNSS信号并对所述GNSS信号进行预处理以获取N个卫星信号的数字中频信号，其中，N为正整数；
每级所述欺骗信号检测装置用于对一个卫星信号进行欺骗信号检测，n级欺骗信号检测装置用于对N个卫星信号进行欺骗信号检测。
13.如权利要求12所述的接收机，其特征在于，所述接收机还包括欺骗信号消除装置和基带；
n级所述欺骗信号检测装置依次串联连接，任意相邻两级欺骗信号检测装置之间均连接有一所述欺骗信号消除装置，且第n级欺骗信号检测装置和所述基带之间也连接有一所述欺骗信号消除装置。
14.如权利要求12所述的接收机，其特征在于，所述接收机还包括欺骗信号消除模块和基带；
所述欺骗信号消除模块分别与所述射频模块和所述基带连接，以接收所述N个卫星信号的数字中频信号并输出欺骗信号消除结果至所述基带；
所述欺骗信号消除模块与n级所述欺骗信号检测装置分别连接，以接收n级所述欺骗信号检测装置的欺骗信号检测结果，并根据n级所述欺骗信号检测装置的欺骗信号检测结果对所述N个卫星信号的数字中频信号进行欺骗信号消除，以输出所述欺骗信号消除结果。
15.一种终端装置，其特征在于，包括如权利要求12～14任一项所述的接收机。
16.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上储存有计算机程序产品，当执行该计算机程序产品时，使如权利要求12～14任一项中的接收机进行GNSS欺骗干扰检测。
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