CN114924294B - 一种转发式卫星导航欺骗干扰系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种转发式卫星导航欺骗干扰系统及方法,所述系统包括天线阵装置、若干LNA模块、若干转发处理模块、民码捕获跟踪模块、民码引导军码提纯模块、系统总控及干扰生成模块。本申请采用有若干高增益天线在球面设置来负责接收相应子区域中的卫星信号,从而解决了现有针对军用导航信号欺骗的转发式卫星导航欺骗干扰系统采用抛物线天线和相控阵天线造成的成本贵、功耗高的问题;同时,本申请中在提取军码数据前,先根据所述观测量数据中的卫星编号与相应子空域的映射关系将部分实为欺骗干扰信号的卫星信号予以剔除,从而确保转发信号的质量,保证试验干扰效果。

Description

一种转发式卫星导航欺骗干扰系统及方法
技术领域
本申请涉及导航欺骗技术领域,特别地,涉及一种转发式卫星导航欺骗干扰系统及方法。
背景技术
导航接收机天线口面的卫星导航信号微弱,非常容易受到压制干扰和欺骗信号影响,民用导航信号是公开信号,可以通过再生信号来对其欺骗,技术非常成熟,网上还有开源的硬件和软件代码,成本也不高。但是军用导航信号由于周期长,码生成方式不公开,因此对于军用导航信号的欺骗是通过空域剥离后延迟转发实现。具体的,现有的方法般采用多个抛物面天线分别跟踪单颗卫星进行空域剥离再延迟转发,或者采用几十个到几百个天线单元组成的平面/球形相控阵生成多个窄波束高增益接收波束对准不同的卫星信号空域分离收集再延迟转发。
其中单个抛物面天线能够实现窄波束高增益接收,但天线体积庞大,只能固定部署或者放置在多台车上,造价昂贵,而且对使用场地有严格要求,限制了其在转发式诱骗干扰系统中的使用;平面/球形相控阵由多个基本天线单元通过数字波束形成(DBF,DigitalBeam Forming)实现多个窄波束高增益接收,其中每个天线单元需选用宽阻带带宽和宽半功率波束宽度的方向特性的天线,能够保障相控阵在大带宽、大空域扫描的过程中增益一致性,但相控阵天线需要对每一路信号在数字域进行高精度移相处理实现动态数字波束形成(DBF,Digital Beam Forming),需要配备高速大容量信号运算处理模块,研发成本是动辄几百万到上千万的价格, 且功耗高, 这些缺点都限制了相控阵天线在转发式诱骗干扰中的普及使用。
与此同时,现用的转发诱骗干扰信号生成都是直接转发,默认转发场地接收信号为纯净信号,或是通过辅助的干扰监测设备试验开始前检测测试场地信号情况,但是实际试验过程中,使用场地可能会突然增加某一干扰信号,导致转发干扰效果变差,因此要求转发设备能够实时识别转发的信号真实性,并自动剔除干扰信号保证转发信号的质量,保证试验干扰效果。
发明内容
本申请一方面提供了一种转发式卫星导航欺骗干扰系统,旨在解决现有针对军用导航信号欺骗的转发式卫星导航欺骗干扰系统成本贵、功耗高、无法实时剔除存在干扰的区域信号保证干扰效果的技术问题。
本申请采用的技术方案如下:
一种转发式卫星导航欺骗干扰系统,包括:
天线阵装置,所述天线阵装置包括若干高增益天线,将整个上半球空间分为多个子空域,其中每个高增益天线波束覆盖一个子空域,负责接收该子空域中的卫星信号;
若干LNA(Low Noise Amplifier,低噪声放大器)模块,分别与各高增益天线一一对应地信号连接,用于对各高增益天线接收的来自不同子空域的卫星信号进行放大输出;
若干转发处理模块,分别与各LNA模块信号连接,用于对各LNA模块放大输出的各路卫星信号进行下变频、采样处理;
民码捕获跟踪模块,与各转发处理模块信号连接,用于对各转发处理模块输出的卫星信号进行民码捕获跟踪,输出民码数据和包含卫星编号在内的观测量数据;
民码引导军码提纯模块,与各转发处理模块和民码捕获跟踪模块信号连接,用于根据所述民码捕获跟踪模块输出的民码数据对所述转发处理模块输出的卫星信号的进行相应数据处理,提取军码数据;
系统总控及干扰生成模块,分别与民码捕获跟踪模块、民码引导军码提纯模块信号连接,用于根据所述观测量数据中的卫星编号与相应子空域的映射关系将部分实为欺骗干扰信号的卫星信号予以剔除,接着利用民码捕获跟踪模块和民码引导军码提纯模块从剩余卫星信号中提取军码数据后,生成转发式诱骗干扰信号。
进一步地,所述转发处理模块还用于:对各LNA模块放大输出的卫星信号进行AGC(Automatic Gain Control,自动增益控制)增益值识别出大功率压制信号,当接收的某一路卫星信号的AGC增益值超过预设值时,停止接收对应子空域的卫星信号。
进一步地,所述天线阵装置中的各高增益天线按如下规则布置:
沿经线将360度半球面空间均分为N个子球面,每个子球面内安装X行M列个高增益定向天线,用于接收卫星信号,其中天顶方向安装一个高增益定向天线,用于接收天顶方向的导航卫星信号,其中,所述N、X和M均为整数, N、X和M的确定具体为:若高增益天线波束宽度为a°,转发卫星角范围为仰角θ~90°,方位角为360°,位于天顶方向的高增益定向天线覆盖了仰角90-(a/2)º~90º,则X=mod(90-a/2-θ)/a,M= X,N=mod(360/(a*M)),其中mod表示取整操作。
进一步地,所述高增益天线波束宽度a不大于30度, 转发卫星仰角θ不低于10度,采用右旋圆极化轴向模螺线天线、宽频段右旋圆极化圆锥螺线天线、或者多个右旋圆极化螺线天线组成的合成阵。
进一步地,所述系统总控及干扰生成模块还用于:在将部分实为欺骗干扰信号的卫星信号予以剔除之后、从剩余卫星信号中提取军码数据之前,按照位于同一子空域内数量最小和DOP(Dilution of Precision,精度衰减因子)最小的选星策略从剩余卫星信号中选出至少4颗卫星对应的卫星信号。
进一步地,所述若干LNA模块和若干转发处理模块之间还设置有开关矩阵,所述开关矩阵的输入端数量与LNA模块数量一致,输出端的数量与转发处理模块的数量一致,其中,所述开关矩阵的输出端的数量小于输入端数量。
本申请另一方面还提供了一种转发式卫星导航欺骗干扰方法,基于所述的系统,包括步骤:
S1、天线阵装置中的每个高增益天线根据预设的映射关系接收来自不同子空域的卫星信号,经对应的LNA模块放大输出;
S2、各转发处理模块对各LNA模块放大输出的各路卫星信号进行下变频、采样处理后,分别输出给民码捕获跟踪模块和民码引导军码提纯模块;
S3、民码捕获跟踪模块对输入的信号进行民码捕获跟踪,输出包含卫星编号在内的观测量数据;
S4、系统总控及干扰生成模块根据所述观测量数据中的卫星编号与相应子空域的映射关系将部分实为欺骗干扰信号的卫星信号予以剔除,接着利用民码捕获跟踪模块和民码引导军码提纯模块从剩余卫星信号中提取军码数据后,生成转发式诱骗干扰信号。
进一步地,步骤S2中,所述各转发处理模块对各LNA模块放大输出的各路卫星信号进行下变频、采样处理,还包括步骤:
各转发处理模块对各LNA模块放大输出的卫星信号进行AGC增益值识别出大功率压制信号,当接收的某一路卫星信号的AGC增益值超过预设值时,停止接收对应子空域的卫星信号。
进一步地,步骤S4中,所述系统总控及干扰生成模块根据所述观测量数据中的卫星编号与相应子空域的映射关系将部分实为欺骗干扰信号的卫星信号予以剔除,具体包括步骤:
S41、系统总控及干扰生成模块实时综合各个高增益天线所接收的卫星信号的观测量数据;
S42、若存在相同的卫星编号出现在两个不同的子空域时,则根据预设的各个高增益天线与子空域的映射关系,判断哪个高增益天线接收的卫星信号为欺骗干扰信号并将其剔除;
S43、若某个子空域存在两个具有相同卫星编号的卫星信号,则直接判断该子空域的卫星信号为欺骗干扰信号并将其剔除。
进一步地,在将部分实为欺骗干扰信号的卫星信号予以剔除之后、从剩余卫星信号中提取军码数据之前,还包括步骤:
S44、从剔除欺骗干扰信号之后所剩下的各卫星信号所对应的各子空域中,按照各子空域中卫星信号的数量,优先挑选只存在1颗卫星信号的所有子空域,若只存在1颗卫星信号的所有子空域满足使用需求,则进入步骤S46,反之则进入步骤S45;
S45、继续在挑选后剩下的各子空域中,选择具有最少数量的卫星信号且各卫星离散值最大时的所有子空域,直到所选的所有子空域满足使用需求;
S46、依据DOP最小的选星策略筛选所有子空域,从中挑选出至少4颗卫星信号用于提取军码数据。
相比现有技术,本申请具有以下有益效果:
本申请提供了一种转发式卫星导航欺骗干扰系统及方法,所述系统包括天线阵装置、若干LNA模块、若干转发处理模块、民码捕获跟踪模块、民码引导军码提纯模块、系统总控及干扰生成模块。本申请采用有若干高增益天线在球面设置来负责接收相应子空域中的卫星信号,从而解决了现有针对军用导航信号欺骗的转发式卫星导航欺骗干扰系统采用抛物线天线和相控阵天线造成的成本贵、功耗高的问题;同时,本申请中在提取军码数据前,先根据所述观测量数据中的卫星编号与相应子空域的映射关系将部分实为欺骗干扰信号的卫星信号予以剔除,从而确保转发信号的质量,保证试验干扰效果。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外,本申请还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图,对本申请作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
图1为本申请优选实施例的一种转发式卫星导航欺骗干扰系统组成框图。
图2是本申请另一优选实施例的一种转发式卫星导航欺骗干扰系统组成框图。
图3为本申请优选实施例的天线阵装置的布局示意图。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
参照图1,本申请的优选实施例提供了一种转发式卫星导航欺骗干扰系统,包括:
天线阵装置,所述天线阵装置包括若干高增益天线,将整个上半球空间分为多个子空域,其中每个高增益天线波束覆盖一个子空域,负责接收该子空域中的卫星信号;
若干LNA模块,分别与各高增益天线一一对应地信号连接,用于对各高增益天线接收的来自不同子空域的卫星信号进行放大输出;
若干转发处理模块,分别与各LNA模块信号连接,用于对各LNA模块放大输出的各路卫星信号进行下变频、采样处理;
民码捕获跟踪模块,与各转发处理模块信号连接,用于对各转发处理模块输出的卫星信号进行民码捕获跟踪,输出民码数据和包含卫星编号在内的观测量数据;
民码引导军码提纯模块,与各转发处理模块和民码捕获跟踪模块信号连接,用于根据所述民码捕获跟踪模块输出的民码数据对所述转发处理模块输出的卫星信号的进行相应数据处理,提取军码数据;
系统总控及干扰生成模块,分别与民码捕获跟踪模块、民码引导军码提纯模块信号连接,用于根据所述观测量数据中的卫星编号与相应子空域的映射关系将部分实为欺骗干扰信号的卫星信号予以剔除,接着利用民码捕获跟踪模块和民码引导军码提纯模块从剩余卫星信号中提取军码数据后,生成转发式诱骗干扰信号。
本实施例提供了一种转发式卫星导航欺骗干扰系统,所述系统包括天线阵装置、若干LNA模块、若干转发处理模块、民码捕获跟踪模块、民码引导军码提纯模块、系统总控及干扰生成模块。本实施例采用有若干高增益天线在球面设置来负责接收相应子空域中的卫星信号,从而解决了现有针对军用导航信号欺骗的转发式卫星导航欺骗干扰系统采用抛物线天线和相控阵天线造成的成本贵、功耗高的问题;同时,本申请中在提取军码数据前,先根据所述观测量数据中的卫星编号与相应子空域的映射关系将部分实为欺骗干扰信号的卫星信号予以剔除,从而确保转发信号的质量,保证试验干扰效果。
本实施例中高增益接收天线和转发处理模块为一一直连关系,这种架构的优点是信号不会跳变,接收机不会失锁,且可以同时转发的卫星信号数量跟真实可见卫星数量一致,缺点是转发处理模块变多,成本上升,功耗有所增加。
如图2所示,在本申请的另一优选实施例中,所述若干LNA模块和若干转发处理模块之间还设置有开关矩阵,所述开关矩阵的输入端数量与LNA模块数量一致,均为N,输出端的数量与转发处理模块的数量一致,均为K,其中,所述开关矩阵的输出端的数量K小于输入端数量N。
本实施例中高增益接收天线和转发处理模块通过开关矩阵切换,比如N个高增益天线通过K个转发处理模块处理,其中N>K,根据需要选择需要转发的卫星信号,从而减少了(N-K)个转发处理模块的数量。
在本申请的优选实施例中,所述转发处理模块还用于:对各LNA模块放大输出的卫星信号进行AGC增益值识别出大功率压制信号,当接收的某一路卫星信号的AGC增益值超过预设值时,停止接收对应子空域的卫星信号,本实施例能够将部分实为压制欺骗干扰信号的卫星信号予以剔除,从而确保转发信号的质量,保证试验干扰效果。
如图3在本申请的优选实施例中,所述天线阵装置中的各高增益天线按如下规则布置:
沿经线将360度半球面空间均分为N个子球面,每个子球面内安装X行M列个高增益定向天线,用于接收卫星信号,其中天顶方向安装一个高增益定向天线,用于接收天顶方向的导航卫星信号,其中,所述N、X和M均为整数, N、X和M的确定具体为:若高增益天线波束宽度为a°,转发卫星角范围为仰角θ~90°,方位角为360°,位于天顶方向的高增益定向天线覆盖了仰角90-(a/2)º~90º,则X=mod(90-a/2-θ)/a,M= X,N=mod(360/(a*M)),其中mod表示取整操作。
具体地,所述高增益天线波束宽度a不大于30度, 转发卫星仰角θ不低于10度,采用右旋圆极化轴向模螺线天线、宽频段右旋圆极化圆锥螺线天线、或者多个右旋圆极化螺线天线组成的合成阵。
具体地,本实施例中,各高增益接收天线接收波束为30°,接收增益为15dBi,各高增益天线的高度为0.55米,取a=30,M=x,则有:
X=mod(90-30/2-10)/30=2;
M=x=2;
N=mod(360/(30*2))=6;
因此,本实施例共部署6*2*2+1=25个高增益天线,具体部署如图3所示,其包括有6个子球面,每个子球面内安装2行2列个高增益定向天线。
由图3可知,本实施例的天线最大尺寸为2个高增益天线的高度,即为0.55米*2=1.1米,即1.1米(长)*1.1米(宽)。
在本申请的优选实施例中,所述系统总控及干扰生成模块还用于:在将部分实为欺骗干扰信号的卫星信号予以剔除之后、从剩余卫星信号中提取军码数据之前,按照位于同一子空域内数量最小和DOP最小的选星策略从剩余卫星信号中选出至少4颗卫星对应的卫星信号。
本实施例中,虽然将部分实为欺骗干扰信号的卫星信号予以剔除之后,卫星信号的质量有所保障,但此时纯净的卫星信号依然较多,而且卫星信号的质量参差不齐,因此,本实施例在剔除了欺骗干扰信号的基础上,继续在剩下的卫星信号中采用位于同一子空域内卫星信号数量最小和DOP最小的最优选星策略选择至少4颗卫星信号,这样既可以减少数据处理量,提高处理效率、降低对硬件的要求;其次,还可以选择信号最佳的卫星信号,保证转发欺骗的质量。
本申请另一方面还提供了一种转发式卫星导航欺骗干扰方法,基于所述的系统,包括步骤:
S1、天线阵装置中的每个高增益天线根据预设的映射关系接收来自不同子空域的卫星信号,经对应的LNA模块放大输出;
S2、各转发处理模块对各LNA模块放大输出的各路卫星信号进行下变频、采样处理后,分别输出给民码捕获跟踪模块和民码引导军码提纯模块;
S3、民码捕获跟踪模块对输入的信号进行民码捕获跟踪,输出包含卫星编号在内的观测量数据;
S4、系统总控及干扰生成模块根据所述观测量数据中的卫星编号与相应子空域的映射关系将部分实为欺骗干扰信号的卫星信号予以剔除,接着利用民码捕获跟踪模块和民码引导军码提纯模块从剩余卫星信号中提取军码数据后,生成转发式诱骗干扰信号。
本实施例的转发式卫星导航欺骗干扰方法采用有若干高增益天线在球面设置来负责接收相应子空域中的卫星信号,从而解决了现有针对军用导航信号欺骗的转发式卫星导航欺骗干扰系统采用抛物线天线和相控阵天线造成的成本贵、功耗高的问题;同时,本实施例中在提取军码数据前,先根据所述观测量数据中的卫星编号与相应子空域的映射关系将部分实为欺骗干扰信号的卫星信号予以剔除,从而确保转发信号的质量,保证试验干扰效果。
在本申请的优选实施例中,步骤S2中,所述各转发处理模块对各LNA模块放大输出的各路卫星信号进行下变频、采样处理,还包括步骤:
各转发处理模块对各LNA模块放大输出的卫星信号进行AGC增益值识别出大功率压制信号,当接收的某一路卫星信号的AGC增益值超过预设值时,停止接收对应子空域的卫星信号。
本实施例能够将部分实为压制欺骗干扰信号的卫星信号予以剔除,从而确保转发信号的质量,保证试验干扰效果。
在本申请的优选实施例中,步骤S4中,所述系统总控及干扰生成模块根据所述观测量数据中的卫星编号与相应子空域的映射关系将部分实为欺骗干扰信号的卫星信号予以剔除,具体包括步骤:
S41、系统总控及干扰生成模块实时综合各个高增益天线所接收的卫星信号的观测量数据;
S42、若存在相同的卫星编号出现在两个不同的子空域时,则根据预设的各个高增益天线与子空域的映射关系,判断哪个高增益天线接收的卫星信号为欺骗干扰信号并将其剔除;
S43、若某个子空域存在两个具有相同卫星编号的卫星信号,则直接判断该子空域的卫星信号为欺骗干扰信号并将其剔除。
本实施例中,在提取军码数据前,先根据所述观测量数据中的卫星编号与相应子空域的映射关系将部分实为欺骗干扰信号的卫星信号予以剔除,具体地,空域剔除步骤如下:
1)空域映射后,将波束负责区域内的卫星编号进行筛选。
2)当某一区域出现明显与星历不符的“虚假卫星”、或是同一区域出现多个同PRN号的卫星,使能该区域为拒止状态,不再接受信号。
3)使用剩余的接收区域进行转发,即在空域将欺骗信号分离。
通过上述步骤完成剔除,可以确保转发信号的质量,保证试验干扰效果,提升了系统抗欺骗能力和复杂电磁环境适应能力。
在本申请的优选实施例中,在将部分实为欺骗干扰信号的卫星信号予以剔除之后、从剩余卫星信号中提取军码数据之前,还包括步骤:
S44、从剔除欺骗干扰信号之后所剩下的各卫星信号所对应的各子空域中,按照各子空域中卫星信号的数量,优先挑选只存在1颗卫星信号的所有子空域,若该子空域集合中子空域个数≥4,则进入步骤S46,反之则进入步骤S45;
S45、继续在挑选后剩下的各子空域中,选择具有最少数量的卫星信号且各卫星离散值最大时的所有子空域,直到所选的所有子空域满足使用需求;
S46、依据DOP最小的选星策略筛选所有子空域,从中挑选出至少4颗卫星信号用于提取军码数据。
本实施例中,虽然将部分实为欺骗干扰信号的卫星信号予以剔除之后,卫星信号的质量有所保障,但此时纯净的卫星信号依然较多,而且卫星信号的质量参差不齐,因此,本实施例在剔除了欺骗干扰信号的基础上,继续在剩下的卫星信号中采用位于同一子空域内卫星信号数量最小和DOP最小的最优选星策略选择至少4颗卫星信号,选星时,优选选择只存在1颗卫星信号的所有子空域,若只存在1颗卫星信号的所有子空域满足使用需求,则依据DOP最小的选星策略从筛选出的所有子空域中挑选出至少4颗卫星信号用于提取军码数据,若只存在1颗卫星信号的所有子空域不满足使用需求时,继续在挑选后剩下的各子空域中挑选选择存在2颗卫星信号且各卫星离散值最大时的所有子空域,此时,若所选的所有子空域满足使用需求,则依据DOP最小的选星策略从筛选出的所有子空域中挑选出至少4颗卫星信号用于提取军码数据,防止,则继续在挑选后剩下的各子空域中挑选选择存在3颗卫星信号且各卫星离散值最大时的所有子空域…以此类推,直到所选的所有子空域满足使用需求。这样既可以减少数据处理量,提高处理效率、降低对硬件的要求;其次,还可以选择信号最佳的卫星信号,保证转发欺骗的质量。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种转发式卫星导航欺骗干扰系统,其特征在于,包括:
天线阵装置,所述天线阵装置包括若干高增益天线,将整个上半球空间分为多个子空域,其中每个高增益天线波束覆盖一个子空域,负责接收该子空域中的卫星信号;
若干LNA模块,分别与各高增益天线一一对应地信号连接,用于对各高增益天线接收的来自不同子空域的卫星信号进行放大输出;
若干转发处理模块,分别与各LNA模块信号连接,用于对各LNA模块放大输出的各路卫星信号进行下变频、采样处理;
民码捕获跟踪模块,与各转发处理模块信号连接,用于对各转发处理模块输出的卫星信号进行民码捕获跟踪,输出民码数据和包含卫星编号在内的观测量数据;
民码引导军码提纯模块,与各转发处理模块和民码捕获跟踪模块信号连接,用于根据所述民码捕获跟踪模块输出的民码数据对所述转发处理模块输出的卫星信号的进行相应数据处理,提取军码数据;
系统总控及干扰生成模块,分别与民码捕获跟踪模块、民码引导军码提纯模块信号连接,用于根据所述观测量数据中的卫星编号与相应子空域的映射关系将部分实为欺骗干扰信号的卫星信号予以剔除,具体包括:实时综合各个高增益天线所接收的卫星信号的观测量数据;若存在相同的卫星编号出现在两个不同的子空域时,则根据预设的各个高增益天线与子空域的映射关系,判断哪个高增益天线接收的卫星信号为欺骗干扰信号并将其剔除;若某个子空域存在两个具有相同卫星编号的卫星信号,则直接判断该子空域的卫星信号为欺骗干扰信号并将其剔除;接着利用民码捕获跟踪模块和民码引导军码提纯模块从剩余卫星信号中提取军码数据后,生成转发式诱骗干扰信号。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述转发处理模块还用于:对各LNA模块放大输出的卫星信号进行AGC增益值识别出大功率压制信号,当接收的某一路卫星信号的AGC增益值超过预设值时,停止接收对应子空域的卫星信号。
3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述天线阵装置中的各高增益天线按如下规则布置:
沿经线将360度半球面空间均分为N个子球面,每个子球面内安装X行M列个高增益定向天线,用于接收卫星信号,其中天顶方向安装一个高增益定向天线,用于接收天顶方向的导航卫星信号,其中,所述N、X和M均为整数, N、X和M的确定具体为:若高增益天线波束宽度为a°,转发卫星角范围为仰角θ~90°,方位角为360°,位于天顶方向的高增益定向天线覆盖了仰角90-(a/2)º~90º,则X=mod(90-a/2-θ)/a,M= X,N=mod(360/(a*M)),其中mod表示取整操作。
4.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述高增益天线波束宽度a不大于30度,转发卫星仰角θ不低于10度,采用右旋圆极化轴向模螺线天线、宽频段右旋圆极化圆锥螺线天线、或者多个右旋圆极化螺线天线组成的合成阵。
5.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述系统总控及干扰生成模块还用于:在将部分实为欺骗干扰信号的卫星信号予以剔除之后、从剩余卫星信号中提取军码数据之前,按照位于同一子空域内数量最小和DOP最小的选星策略从剩余卫星信号中选出至少4颗卫星对应的卫星信号。
6.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述若干LNA模块和若干转发处理模块之间还设置有开关矩阵,所述开关矩阵的输入端数量与LNA模块数量一致,输出端的数量与转发处理模块的数量一致,其中,所述开关矩阵的输出端的数量小于输入端数量。
7.一种转发式卫星导航欺骗干扰方法,基于如权利要求1~6中任一项所述的系统,其特征在于,包括步骤:
S1、天线阵装置中的每个高增益天线根据预设的映射关系接收来自不同子空域的卫星信号,经对应的LNA模块放大输出;
S2、各转发处理模块对各LNA模块放大输出的各路卫星信号进行下变频、采样处理后,分别输出给民码捕获跟踪模块和民码引导军码提纯模块;
S3、民码捕获跟踪模块对输入的信号进行民码捕获跟踪,输出包含卫星编号在内的观测量数据;
S4、系统总控及干扰生成模块根据所述观测量数据中的卫星编号与相应子空域的映射关系将部分实为欺骗干扰信号的卫星信号予以剔除,接着利用民码捕获跟踪模块和民码引导军码提纯模块从剩余卫星信号中提取军码数据后,生成转发式诱骗干扰信号,其中,所述系统总控及干扰生成模块根据所述观测量数据中的卫星编号与相应子空域的映射关系将部分实为欺骗干扰信号的卫星信号予以剔除,具体包括步骤:
S41、系统总控及干扰生成模块实时综合各个高增益天线所接收的卫星信号的观测量数据;
S42、若存在相同的卫星编号出现在两个不同的子空域时,则根据预设的各个高增益天线与子空域的映射关系,判断哪个高增益天线接收的卫星信号为欺骗干扰信号并将其剔除;
S43、若某个子空域存在两个具有相同卫星编号的卫星信号,则直接判断该子空域的卫星信号为欺骗干扰信号并将其剔除。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于:步骤S2中,所述各转发处理模块对各LNA模块放大输出的各路卫星信号进行下变频、采样处理,还包括步骤:
各转发处理模块对各LNA模块放大输出的卫星信号进行AGC增益值识别出大功率压制信号,当接收的某一路卫星信号的AGC增益值超过预设值时,停止接收对应子空域的卫星信号。
9.根据权利要求7所述的方法,其特征在于:在将部分实为欺骗干扰信号的卫星信号予以剔除之后、从剩余卫星信号中提取军码数据之前,还包括步骤:
S44、从剔除欺骗干扰信号之后所剩下的各卫星信号所对应的各子空域中,按照各子空域中卫星信号的数量,优先挑选只存在1颗卫星信号的所有子空域,若只存在1颗卫星信号的所有子空域满足使用需求,则进入步骤S46,反之则进入步骤S45;
S45、继续在挑选后剩下的各子空域中,选择具有最少数量的卫星信号且各卫星离散值最大时的所有子空域,直到所选的所有子空域满足使用需求;
S46、依据DOP最小的选星策略筛选所有子空域,从中挑选出至少4颗卫星信号用于提取军码数据。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114924294B (zh) * 2022-07-18 2022-12-06 湖南卫导信息科技有限公司 一种转发式卫星导航欺骗干扰系统及方法
CN117554998B (zh) * 2023-02-28 2024-04-26 湖南卫导信息科技有限公司 一种低成本转发式军码定位精度测试系统及方法
CN117111116B (zh) * 2023-10-18 2024-01-02 长沙北斗产业安全技术研究院股份有限公司 一种基于嗅探的盲信号调节方法和装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105068090A (zh) * 2015-09-21 2015-11-18 中国人民解放军国防科学技术大学 一种利用单快拍数据进行gnss天线阵干扰抑制的方法
KR20210120499A (ko) * 2020-03-27 2021-10-07 덕산넵코어스 주식회사 배열 안테나를 이용하여 기만신호 제거가 가능한 빔 형성 항재밍 장치

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140035783A1 (en) * 2012-07-31 2014-02-06 Vincent M. Contarino Multi-beam antenna array for protecting GPS receivers from jamming and spoofing signals
CN104678406A (zh) * 2015-02-03 2015-06-03 芜湖航飞科技股份有限公司 一种转发欺骗式gps干扰系统及其干扰方法
KR101876741B1 (ko) * 2016-08-18 2018-07-10 한화시스템 주식회사 위성 항법 기만에 의한 무인기 유도 기만 장치 및 방법
CN106896377B (zh) * 2017-02-07 2018-04-17 南京航空航天大学 一种gnss转发式欺骗系统的实现方法
IL266933B2 (en) * 2019-05-27 2023-05-01 Israel Aerospace Ind Ltd A method and system for identifying fake satellites
CN110632620B (zh) * 2019-09-04 2021-11-23 北京航空航天大学 一种星载的同时支持gps民码与军码的转发式欺骗干扰系统
CN111624627B (zh) * 2020-06-24 2022-07-29 北京航空航天大学 一种基于位置欺骗的无人机诱导方法及系统
CN113495284A (zh) * 2021-09-02 2021-10-12 北京航空航天大学 基于波束扫描的卫星导航欺骗干扰感知与抑制系统和方法
CN113740883A (zh) * 2021-09-06 2021-12-03 阳光学院 基于多面相控阵的卫星导航干扰测向系统和方法
CN114660623A (zh) * 2022-02-28 2022-06-24 中国电子科技集团公司第二十研究所 一种转发式无人机导航欺骗方法
CN114924294B (zh) * 2022-07-18 2022-12-06 湖南卫导信息科技有限公司 一种转发式卫星导航欺骗干扰系统及方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105068090A (zh) * 2015-09-21 2015-11-18 中国人民解放军国防科学技术大学 一种利用单快拍数据进行gnss天线阵干扰抑制的方法
KR20210120499A (ko) * 2020-03-27 2021-10-07 덕산넵코어스 주식회사 배열 안테나를 이용하여 기만신호 제거가 가능한 빔 형성 항재밍 장치

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GNSS Anti-Spoofing for a Multi-Element Antenna Array;Michael C. Esswein 等;《Proceedings of the 32nd International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation (ION GNSS+ 2019)》;20190930;3197-3214 *
一种基于多阵元天线的GPS抗欺骗干扰方法;李津 等;《电子信息对抗技术》;20170515;第32卷(第03期);62-66 *

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