CN116449396A - Gnss欺骗信号的检测方法、装置、设备及产品 - Google Patents

Abstract

本公开实施例涉及一种GNSS欺骗信号的检测方法、装置、设备及产品。该方法包括：获取导航设备在检测窗口内的IMU数据和GNSS信号；基于IMU数据，确定导航设备在检测窗口内的第一航向角序列；基于GNSS信号，确定导航设备在检测窗口内的第二航向角序列；检测第一航向角序列和第二航向角序列之间变化趋势的差异；响应于差异大于预设阈值，确定GNSS信号为GNSS欺骗信号。本公开实施例能够准确的检测GNSS欺骗信号，提高GNSS欺骗信号检测的准确性。

Description

GNSS欺骗信号的检测方法、装置、设备及产品

技术领域

本公开实施例涉及导航技术领域，尤其涉及一种GNSS欺骗信号的检测方法、装置、设备及产品。

背景技术

车载手机导航可以利用手机内置惯性测量单元(Inertial Measurement Unit，简称IMU)和全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，简称GNSS)信号进行组合导航，提高定位效果，但是在手机接收GNSS信号的过程中，GNSS信号可能会受到干扰，得到错误的定位结果，从而影响车载手机导航定位的效果。

GNSS干扰分为压制干扰和欺骗干扰，压制干扰使得手机难以接收到GNSS信号，而欺骗干扰是指欺骗者使用携带错误定位信息的无线电信号来压制正确的GNSS信号，使接收者收到错误的定位数据。

现有技术中可以基于GNSS信号的特征，比如信号功率、噪声功率、载噪比、信号能量的自动增益控制等，对GNSS欺骗信号进行检测，并借助手机的接收天线进行辅助检测。但是发明人发现由于受到接收天线性能的影响，现有技术检测的准确性较低，因此，如何对GNSS欺骗进行检测，提高检测准确性是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本公开实施例提供了一种GNSS欺骗信号的检测方法、装置、设备及产品。

本公开实施例的第一方面提供了一种GNSS欺骗信号的检测方法，包括：

获取导航设备在检测窗口内的IMU数据和GNSS信号；

基于所述IMU数据，确定所述导航设备在所述检测窗口内的第一航向角序列；

基于所述GNSS信号，确定所述导航设备在所述检测窗口内的第二航向角序列；

检测所述第一航向角序列和所述第二航向角序列之间变化趋势的差异；

响应于所述差异大于预设阈值，确定所述GNSS信号为GNSS欺骗信号。

本公开实施例的第二方面提供了一种GNSS欺骗信号的检测装置，包括：

获取模块，用于获取导航设备在检测窗口内的IMU数据和GNSS信号；

第一确定模块，用于基于所述IMU数据，确定所述导航设备在所述检测窗口内的第一航向角序列；

第二确定模块，用于基于所述GNSS信号，确定所述导航设备在所述检测窗口内的第二航向角序列；

检测模块，用于检测所述第一航向角序列和所述第二航向角序列之间变化趋势的差异；

处理模块，用于响应于所述差异大于预设阈值，确定所述GNSS信号为GNSS欺骗信号。

本公开实施例的第三方面提供了一种导航设备，包括存储器和处理器，其中，所述存储器中存储有计算机程序，当所述计算机程序被所述处理器执行时，可以实现上述第一方面的方法。

本公开实施例的第四方面提供了一种计算机程序产品，该程序产品存储在存储介质中，当该程序产品被运行时，可以实现上述第一方面的方法。

本公开实施例的第五方面提供了一种计算机可读存储介质，该存储介质种存储有计算机程序，当该计算机程序被执行时，可以实现上述第一方面所述的方法。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本公开实施例，通过检测窗口截取相同时序里针对导航设备测得的IMU数据和GNSS信号，然后分别基于导航设备在检测窗口内IMU数据确定得到导航设备的第一航向角序列以及基于GNSS信号确定得到导航设备的第二航向角序列，并检测第一航向角序列和第二航向角序列之间变化趋势的差异，若检测到第一航向角序列和第二航向角序列之间变化趋势的差异大于预设阈值，则确定GNSS对导航设备的定位结果与IMU对导航设备的定位结果偏差较大，即可确定检测窗口内的GNSS信号为GNSS欺骗信号，从而实现了对GNSS欺骗信号的准确检测。本公开实施例通过第一航向角序列和第二航向角序列之间的变化趋势的差异来对GNSS欺骗信号进行判断，可以不需要知道IMU中陀螺仪的零偏，就能够准确检测出GNSS欺骗信号。并且由于本方案不依赖GNSS信号的特征来检测GNSS欺骗，因此检测结果不受接收天线性能的影响，避免了因接收天线性能不佳造成的GNSS欺骗检测结果不准，提高了GNSS欺骗检测结果的准确度。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开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简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例提供的GNSS欺骗信号的检测方法流程图；

图2是本公开实施例提供的一种应用场景的示意图；

图3是本公开实施例提供的一种航向角变化趋势的差异检测流程图；

图4是本公开实施例提供的又一种航向角变化趋势的差异检测流程图；

图5为本公开实施例提供的航向角差值序列拟合直线的示意图；

图6为本公开实施例提供的航向角变化曲线的示意图；

图7为本公开实施例提供的GNSS欺骗信号的检测装置的结构示意图；

图8是本公开实施例中的一种导航设备的结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

为了更方便理解本公开的技术方案，下面介绍本公开实施例涉及的部分技术名词。

惯性测量单元(Inertial Measurement Unit，简称IMU)，用于测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度，陀螺仪和加速度计是IMU的主要元件。

全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，简称GNSS)，是能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的三维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统。

GNSS欺骗，是指欺骗者使用携带错误定位信息的无线电信号来压制正确的GNSS信号，使接收者收到错误的定位数据。

航向角，是描述物体姿态的角度，航向角以地球北极为基准，指物体运动方向与地球北极之间的夹角。

由于GNSS欺骗能够通过携带错误定位信息的无线电信号来压制正确的GNSS信号，让接收者收到错误的定位数据，而错误的定位数据会极大的影响导航的准确性，因此在GNSS信号参与的导航任务里需要对GNSS信号进行GNSS欺骗检测。

现有技术中可以基于GNSS信号的特征，比如信号功率、噪声功率、载噪比、信号能量的自动增益控制等，对GNSS欺骗信号进行检测，并借助手机的接收天线进行辅助检测。但受到接收天线性能的影响，现有技术检测的准确性较低。针对该问题，本公开实施例提供了一种GNSS欺骗信号的检测方法。

图1为本公开实施例提供的GNSS欺骗信号的检测方法流程图。该方法可以由GNSS欺骗信号的检测装置执行，该GNSS欺骗信号的检测装置可以采用软件和/或硬件的方式实现，该GNSS欺骗信号的检测装置可配置于导航设备，或者也可以理解为导航设备本身，中，导航设备可以理解为诸如手机、平板电脑、车机等具有导航能力和数据处理能力的设备。如图1所示，该方法包括：

S101、获取导航设备在检测窗口内的IMU数据和GNSS信号。

示例的，图2是本公开实施例提供的一种应用场景的示意图。该应用场景中包括卫星导航系统201、车辆202和手机203。

在图2所示的应用场景中，手机203固定在车辆202中用于车载手机导航。手机203作为导航设备，利用自身内置的IMU以及从卫星导航系统201接收的GNSS信号进行组合导航，提高定位效果。

由于GNSS欺骗的影响，手机203接收的GNSS信号可能是错误的定位数据，这样会影响车载手机导航的定位效果，因此，可以配置以预设大小的检测窗口为单位，借助检测窗口内接收到的连续的IMU数据对检测窗口内接收到的连续的GNSS信号进行检测。

其中，检测窗口可以理解为预设长度的时间窗口。检测窗口对应的时间长度可以根据需要进行设定。本公开实施例中的检测窗口可以是滑动窗口，窗口滑动时，在新的坐标点采集到的IMU数据以及GNSS信号加入窗口，旧的超出滑动窗口的IMU数据和GNSS信号移出窗口。在本公开实施例中，可以根据需要设置的短一些，因为在短时长的滑动窗口内，可以降低陀螺仪的零偏不稳定性和随机游走的影响，从而使得陀螺仪在检测窗口内的零偏可以看做是常数。

IMU数据中可以包括陀螺仪和加速度计在检测窗口内各坐标点上检测得到的数据。IMU数据可以由导航设备上搭载的IMU(包括加速度计和陀螺仪)检测得到。

GNSS信号可以包括导航设备在时间窗口内各坐标点处的三维坐标信息，速度信息(包括速度的大小和方向)和时间信息。

在本公开实施例中，IMU和GNSS的检测可以理解为是同步的，即IMU和GNSS在检测窗口内的相同坐标点处进行检测。

S102、基于IMU数据，确定导航设备在检测窗口内的第一航向角序列。

IMU数据包括陀螺仪的感知数据和加速度计的感知数据，陀螺仪测量的是瞬时角速度，加速度计测量的是线加速度。

在一些实施方式中，基于IMU数据，确定导航设备在检测窗口内的第一航向角序列，可以包括：将IMU数据投影到重力方向上，得到IMU数据在重力方向上的投影数据；基于检测窗口的时间长度，对投影数据进行时间积分，得到第一航向角序列。以图2所示场景为例，可以通过手机203上的加速度计的感知数据得到检测窗口内的重力方向向量，然后将重力方向向量与陀螺仪的感知数据点乘，得到陀螺仪的感知数据在重力方向上的投影数据，并在检测窗口的时长上对投影数据求积分，即可得到导航设备在检测窗口内的第一航向角序列，该第一航向角序列与检测窗口的时序相对应。

具体的，陀螺仪和加速度计是IMU的主要元件，IMU数据包括陀螺仪的感知数据和加速度计的感知数据。首先可以通过手机203上的加速度计的感知数据直接获取自身在检测窗口内的重力方向向量，陀螺仪的感知数据为手机203的瞬时角速度，因此将重力方向向量与陀螺仪的感知数据点乘，然后再将点乘结果在检测窗口的时长上求积分，即可得到手机203在检测窗口内陀螺仪推算的第一航向角序列。虽然使用原始的陀螺仪感知数据计算航向角，在陀螺仪零偏的影响下会出现航向角的漂移，但由于检测窗口的时长较短，在短时间中对IMU数据积分，由陀螺仪零偏造成的误差积累较少，所以可以将陀螺仪零偏看做为常数。进而确保可以通过变化趋势能够判断出GNSS欺骗信号。

本公开实施例通过将IMU数据和重力方向的方向向量进行点乘处理来求得IMU数据在重力方向上的投影数据，然后计算该投影数据在检测窗口的时间长度上的积分，得到第一航向角序列，采用积分计算航向角的方式简单，计算量小，而且由于检测窗口的时间长度很短，因此可以降低IMU零偏不稳定性和随机游走的影响，进而将零偏看作常数，确保通过变化趋势能够判断出GNSS欺骗信号。

S103、基于GNSS信号，确定导航设备在检测窗口内的第二航向角序列。

在一些实施方式中，第二航向角序列的确定方法如下：对于GNSS信号中包含的坐标点，基于导航设备在坐标点上的速度方向，确定导航设备在坐标点上的航向角；基于导航设备在GNSS信号中包含的各坐标点上的航向角，生成第二航向角序列。

例如在上述图2所示的场景中给，可以通过手机203接收到的GNSS信号中包含的手机203在检测窗口内各坐标点处的速度方向，确定出手机203在各坐标点的速度方向与北极之间的夹角，该夹角即为手机203在各坐标点处的航向角，进而将手机203在各坐标点处的航向角按照时间顺序排列即可得到手机203的第二航向角序列，该第二航向角序列同样与检测窗口的时序相对应。

在另一些实施方式中，第二航向角序列的确定方法如下：对于GNSS信号中包含的坐标点，确定坐标点和相邻坐标点构成的方向向量；基于方向向量的方向，确定导航设备在坐标点上的航向角；基于导航设备在GNSS信号中包含的各坐标点上的航向角，生成第二航向角序列。

检测窗口中的GNSS信号是按时序输入的，在GNSS信号包含的坐标点中，前一坐标点指向后一坐标点的方向可以用于表示导航设备在前一坐标点上的航向，这里的前后指输入的顺序，即先输入的GNSS信号的坐标点指向后输入的GNSS信号的坐标点。

通过计算每个坐标点和相邻的后一坐标点构成的方向向量，然后计算该方向向量与地球北极之间的夹角，即可确定导航设备在当前坐标点上的航向角。同样的，组合导航设备在GNSS信号中各坐标点上的航向角，就得到了第二航向角序列。

本公开实施例通过提供两种不同的第二航向角序列的确定方式来增加方案的灵活性。

S104、检测第一航向角序列和第二航向角序列之间变化趋势的差异。

因为第一航向角序列和第二航向角序列均与检测窗口的时序相对应，所以第一航向角序列和第二航向角序列是按照相同时序排列的。而第一航向角序列表征了在检测窗口的时序内IMU测得导航设备的航向变化，第二航向角序列表征了在检测窗口的时序内GNSS信号体现的导航设备的航向变化，因此在导航设备内置IMU做了严格标定的情况下，第一航向角序列和第二航向角序列之间变化趋势的差异，能够反应GNSS信号是否是GNSS欺骗信号。

S105、响应于差异大于预设阈值，确定GNSS信号为GNSS欺骗信号。

当检测第一航向角序列和第二航向角序列之间变化趋势的差异大于预设阈值时，则可以认为在检测窗口内的GNSS信号中，出现了GNSS欺骗，即确定当前输入到检测窗口内的GNSS信号为GNSS欺骗信号。之后滑动检测窗口，进行下一检测窗口中GNSS信号的GNSS欺骗检测。

本公开实施例通过检测窗口截取相同时序里针对导航设备测得的IMU数据和GNSS信号，然后分别确定导航设备在检测窗口内IMU数据对应的第一航向角序列，和GNSS信号对应的第二航向角序列，由于检测窗口内的IMU数据是短时间内的IMU数据，因此陀螺仪的零偏不稳定性和随机游走等误差可以看作是常数，从而可以认为，第一航向角序列中的误差，是由可被视为常数的陀螺仪零偏引起的，最后若检测到第一航向角序列和第二航向角序列之间的变化趋势的差异大于预设阈值，就表明GNSS对导航设备的定位结果与IMU对导航设备的定位结果偏差太大，即可确定检测窗口内的GNSS信号为GNSS欺骗信号。本公开实施例通过第一航向角序列和第二航向角序列之间的变化趋势的差异来对GNSS欺骗信号进行判断，可以不需要知道IMU中陀螺仪的零偏，就能够准确检测出GNSS欺骗信号。并且由于本方案不依赖GNSS信号的特征来检测GNSS欺骗，因此检测结果不受接收天线性能的影响，避免了因接收天线性能不佳造成的GNSS欺骗检测结果不准，提高了GNSS欺骗检测结果的准确度。

在一些实施方式中，检测第一航向角序列和第二航向角序列之间变化趋势的差异可以示例性的包括如下两种可行的实施方式。

图3为本公开实施例提供的一种航向角变化趋势的差异检测流程图。参照图3，检测第一航向角序列和第二航向角序列之间变化趋势的差异，包括：

S301、对第一航向角序列和第二航向角序列进行求差处理，得到航向角差值序列。

因为第一航向角序列和第二航向角序列均与检测窗口的时序相对应，所以对第一航向角序列和第二航向角序列求差，得到的航向角差值序列，就表示在检测窗口内的每个时间点上，IMU感知导航设备的航向角与卫星导航系统感知导航设备的航向角之间的偏差。

例如，第一航向角序列中包括航向角A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7，第二航向角序列中包括航向角B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7，因为第一航向角序列和第二航向角序列的时序相同，所以其中航向角A1与航向角B1对应于同一时间以及同一坐标点，航向角A2与航向角B2对应于同一时间以及同一坐标点，以此类推。对第一航向角序列和第二航向角序列求差，即分别对航向角A1与航向角B1求差，航向角A2与航向角B2求差，以此类推，分别得到七对航向角的差值C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7，这七对航向角的差值就组成了航向角差值序列，同样的，航向角差值序列的时序与第一航向角序列和第二航向角序列的时序相同。

S302、基于航向角差值序列进行直线拟合处理，得到拟合直线以及拟合直线的残差。

理想情况下，忽略陀螺仪随机游走等随机误差，该航向角差值序列应该拟合成一条直线，受陀螺仪零偏的影响，该航向角差值序列会呈现为带有斜率的直线。直线的斜率反应了陀螺仪零偏在竖直方向上的投影，对航向角差值序列进行直线拟合的方式，可以不需要陀螺仪的零偏信息，就能确定IMU数据与GNSS信号对应的航向角序列之间变化趋势的差异。当出现GNSS欺骗信号，该欺骗信号的航向信息与IMU推算的航向信息直线拟合的残差就会非常大。

在一些实施方式中，可以用最小二乘法对航向角差值序列进行直线拟合，得到航向角差值序列对应的拟合直线，然后再计算航向角差值序列中每个值与拟合直线之间的距离之和，得到拟合直线的残差。

图5为本公开实施例提供的航向角差值序列拟合直线的示意图。示例性的，参照图5，以坐标系横轴表示航向角序列的时序或航向角对应的坐标位置变化，以坐标系的纵轴表示航向角差值的大小，建立一个坐标系。

根据航向角差值序列C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7中七个航向角的值在坐标系中的标注对应的分布点，其中可以有多条经过分布点C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7分布区域的直线，然后根据分布点C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7在坐标系中的分布情况，在这多条直线中求得一条直线C，使得分布点C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7各自到直线C的竖直距离之和最小，则直线C为拟合直线，其中分布点C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7各自到直线C的竖直距离之和即为拟合直线的残差。

S303、将残差确定为第一航向角序列和第二航向角序列之间的变化趋势的差异。

当检测窗口中出现了GNSS欺骗信号时，GNSS信号表征的航向变化趋势与IMU数据表征的航向变化趋势的差异较大，反映到航向角差值序列对应的拟合直线的残差也会较大。将残差作为第一航向角序列和第二航向角序列之间的变化趋势的差异，就可以通过确定残差是否超过对应的阈值，来确定检测窗口中GNSS信号是否为GNSS欺骗信号。

本公开实施例使用的IMU数据，可以是带有误差的IMU原始数据，不需要事先获取IMU的零偏信息，因为IMU原始数据中的误差对航向角差值序列拟合直线求得的残差影响很小。因而本公开实施例通过计算残差作为第一航向角序列和第二航向角序列之间的变化趋势的差异，降低该误差对GNSS欺骗检测结果的影响，使得本公开实施例可以不需要IMU的零偏信息，直接使用IMU原始数据进行GNSS欺骗检测，也会有很高的准确度。

图4为本公开实施例提供的又一种航向角变化趋势的差异检测流程图。参照图4，检测第一航向角序列和第二航向角序列之间变化趋势的差异，包括：

S401、基于第一航向角序列，生成第一航向角变化曲线。

上述实施例已经介绍过，第一航向角序列表征了在检测窗口的时序内IMU测得导航设备的航向变化，因此基于第一航向角序列生成的第一航向角变化曲线，可以直观体现由IMU测得的，导航设备在检测窗口的时序内航向变化的趋势。

在一些可行的实施方式中，可以利用诸如绘图模型、函数绘图工具等，来绘制生成航向角序列对应的航向角变化曲线。

图6为本公开实施例提供的航向角变化曲线的示意图。以第一航向角序列中包括航向角A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7，第二航向角序列中包括航向角B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7为例。参照图6，以坐标系横轴表示航向角序列的时序或航向角对应的坐标位置变化，以坐标系的纵轴表示航向角的大小，建立一个坐标系。将航向角A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7，在该坐标系标注出对应的分布点A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7，然后连接分布点A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7，得到第一航向角变化曲线A。

S402、基于第二航向角序列，生成第二航向角变化曲线。

类似的，基于第二航向角序列生成的第二航向角变化曲线，可以体现由GNSS信号表征的，导航设备在检测窗口的时序内航向变化的趋势。

示例性的，参照图6，同样将航向角B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7，在上述坐标系标注出对应的分布点B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7，然后连接分布点B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7，得到第二航向角变化曲线B。

S403、基于第一航向角变化曲线和第二航向角变化曲线，确定第一航向角序列和第二航向角序列变化趋势的差异。

第一航向角序列和第二航向角序列均为时序序列，且双方之间的时序相同，那么第一航向角变化曲线和第二航向角变化曲线之间时序也是相同的。在确定第一航向角序列和第二航向角序列变化趋势的差异时，可以通过诸如图像识别、模型计算等方式来确定第一航向角变化曲线和第二航向角变化曲线之间变化趋势的差异。

示例性的，参照图6，导航设备可以利用图像识别的方式，比较第一航向角变化曲线A和第二航向角变化曲线B的走势，从而确定双方之间变化趋势的差异。

本公开实施例在确定第一航向角序列和第二航向角序列之间的变化趋势的差异时，通过计算航向角差值序列对应的残差作为变化趋势的差异，以及计算第一航向角序列和第二航向角序列之间的平均偏差值作为变化趋势的差异，提高了方案的灵活性。

图5为本公开实施例提供的GNSS欺骗信号的检测装置的结构示意图。该GNSS欺骗信号的检测装置可以是如上实施例的导航设备或者导航设备中的部件或组件。本公开实施例提供的GNSS欺骗信号的检测装置可以执行GNSS欺骗信号的检测方法实施例提供的处理流程，如图5所示，该GNSS欺骗信号的检测装置500包括：

获取模块501，用于获取导航设备在检测窗口内的IMU数据和GNSS信号；

第一确定模块502，用于基于IMU数据，确定导航设备在检测窗口内的第一航向角序列；

第二确定模块503，用于基于GNSS信号，确定导航设备在检测窗口内的第二航向角序列；

检测模块504，用于检测第一航向角序列和第二航向角序列之间变化趋势的差异；

处理模块505，用于响应于差异大于预设阈值，确定GNSS信号为GNSS欺骗信号。

在一些实施例中，第一确定模块502在基于IMU数据，确定导航设备在检测窗口内的第一航向角序列时，具体用于将IMU数据投影到重力方向上，得到IMU数据在重力方向上的投影数据；基于检测窗口的时间长度，对投影数据进行时间积分，得到第一航向角序列。

在一些实施例中，第一确定模块在将IMU数据投影到重力方向上，得到IMU数据在重力方向上的投影数据时，具体用于将IMU数据和重力方向的方向向量进行点乘处理，得到IMU数据在重力方向上的投影数据。

在一些实施例中，第二确定模块503在基于GNSS信号，确定导航设备在检测窗口内的第二航向角序列时，具体用于对于GNSS信号中包含的坐标点，基于导航设备在坐标点上的速度方向，确定导航设备在坐标点上的航向角；基于导航设备在GNSS信号中包含的各坐标点上的航向角，生成第二航向角序列。

在一些实施例中，第二确定模块503在基于GNSS信号，确定导航设备在检测窗口内的第二航向角序列时，具体用于对于GNSS信号中包含的坐标点，确定坐标点和相邻坐标点构成的方向向量；基于方向向量的方向，确定导航设备在坐标点上的航向角；基于导航设备在GNSS信号中包含的各坐标点上的航向角，生成第二航向角序列。

在一些实施例中，检测模块504在检测第一航向角序列和第二航向角序列之间变化趋势的差异时，具体用于对第一航向角序列和第二航向角序列进行求差处理，得到航向角差值序列；基于航向角差值序列进行直线拟合处理，得到拟合直线以及拟合直线的残差；将残差确定为第一航向角序列和第二航向角序列之间的变化趋势的差异。

在一些实施例中，检测模块504在检测第一航向角序列和第二航向角序列之间变化趋势的差异时，具体用于基于第一航向角序列，生成第一航向角变化曲线；基于第二航向角序列，生成第二航向角变化曲线；基于第一航向角变化曲线和第二航向角变化曲线，确定第一航向角序列和第二航向角序列变化趋势的差异。

图5所示实施例的GNSS欺骗信号的检测装置可用于执行上述方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

本公开实施例还提供一种导航设备，该导航设备上搭载有上述实施例中所称的GNSS欺骗信号的检测装置，通过该检测装置可以检测在检测窗口中是否出现了GNSS欺骗信号。

示例的，图6是本公开实施例中的一种导航设备的结构示意图。下面具体参考图6，其示出了适于用来实现本公开实施例中的导航设备1400的结构示意图。本公开实施例中的导航设备1400可以包括但不限于诸如PAD(平板电脑)、手机、车机等具有导航和数据处理能力的设备。图6示出的导航设备仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图6所示，导航设备1400可以包括处理装置(例如中央处理器、图形处理器等)1401，其可以根据存储在只读存储器(ROM)1402中的程序或者从存储装置1408加载到随机访问存储器(RAM)1403中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 1403中，还存储有导航设备1400操作所需的各种程序和数据。处理装置1401、ROM 1402以及RAM1403通过总线1404彼此相连。输入/输出(I/O)接口1405也连接至总线1404。

通常，以下装置可以连接至I/O接口1405：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、摄像头、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置1406；包括例如液晶显示器(LCD)、扬声器、振动器等的输出装置1407；包括例如磁带、硬盘等的存储装置1408；以及通信装置1409。通信装置1409可以允许导航设备1400与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图6示出了具有各种装置的导航设备1400，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。

特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在非暂态计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信装置1409从网络上被下载和安装，或者从存储装置1408被安装，或者从ROM 1402被安装。在该计算机程序被处理装置1401执行时，执行本公开实施例的方法中限定的上述功能。

需要说明的是，本公开上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。

上述计算机可读介质可以是上述导航设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该导航设备中。

上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被处理装置执行时，使得处理装置：获取导航设备在检测窗口内的IMU数据和GNSS信号；基于IMU数据，确定导航设备在检测窗口内的第一航向角序列；基于GNSS信号，确定导航设备在检测窗口内的第二航向角序列；检测第一航向角序列和第二航向角序列之间变化趋势的差异；响应于差异大于预设阈值，确定GNSS信号为GNSS欺骗信号。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括但不限于面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本公开实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。其中，单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。

本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如，非限制性地，可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括：现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、片上系统(SOC)、复杂可编程逻辑设备(CPLD)等等。

在本公开的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

本公开实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时可以实现上述图1-图6中任一实施例的方法，其执行方式和有益效果类似，在这里不再赘述。

本公开实施例还提供一种计算机程序产品，所述程序产品存储在存储介质中，当所述程序产品运行时，可以实现图1-图6中任一实施例的方法，其执行方式和有益效果类似，在这里不再赘述。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种GNSS欺骗信号的检测方法，其中，包括：

获取导航设备在检测窗口内的IMU数据和GNSS信号；

基于所述IMU数据，确定所述导航设备在所述检测窗口内的第一航向角序列；

基于所述GNSS信号，确定所述导航设备在所述检测窗口内的第二航向角序列；

检测所述第一航向角序列和所述第二航向角序列之间变化趋势的差异；

响应于所述差异大于预设阈值，确定所述GNSS信号为GNSS欺骗信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基于所述IMU数据，确定所述导航设备在所述检测窗口内的第一航向角序列，包括：

将所述IMU数据投影到重力方向上，得到所述IMU数据在所述重力方向上的投影数据；

基于所述检测窗口的时间长度，对所述投影数据进行时间积分，得到所述第一航向角序列。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述将所述IMU数据投影到重力方向上，得到所述IMU数据在所述重力方向上的投影数据，包括：

将所述IMU数据和所述重力方向的方向向量进行点乘处理，得到所述IMU数据在所述重力方向上的投影数据。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基于所述GNSS信号，确定所述导航设备在所述检测窗口内的第二航向角序列，包括：

对于所述GNSS信号中包含的坐标点，基于所述导航设备在所述坐标点上的速度方向，确定所述导航设备在所述坐标点上的航向角；

基于所述导航设备在所述GNSS信号中包含的各坐标点上的航向角，生成所述第二航向角序列。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基于所述GNSS信号，确定所述导航设备在所述检测窗口内的第二航向角序列，包括：

对于GNSS信号中包含的坐标点，确定所述坐标点和相邻坐标点构成的方向向量；

基于所述方向向量的方向，确定所述导航设备在所述坐标点上的航向角；

基于所述导航设备在所述GNSS信号中包含的各坐标点上的航向角，生成所述第二航向角序列。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，所述检测所述第一航向角序列和所述第二航向角序列之间变化趋势的差异，包括：

对所述第一航向角序列和所述第二航向角序列进行求差处理，得到航向角差值序列；

基于所述航向角差值序列进行直线拟合处理，得到拟合直线以及所述拟合直线的残差；

将所述残差确定为所述第一航向角序列和所述第二航向角序列之间变化趋势的差异。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，所述检测所述第一航向角序列和所述第二航向角序列之间变化趋势的差异，包括：

基于所述第一航向角序列，生成第一航向角变化曲线；

基于所述第二航向角序列，生成第二航向角变化曲线；

基于所述第一航向角变化曲线和所述第二航向角变化曲线，确定所述第一航向角序列和所述第二航向角序列变化趋势的差异。

8.一种GNSS欺骗信号的检测装置，其中，包括：

获取模块，用于获取导航设备在检测窗口内的IMU数据和GNSS信号；

第一确定模块，用于基于所述IMU数据，确定所述导航设备在所述检测窗口内的第一航向角序列；

第二确定模块，用于基于所述GNSS信号，确定所述导航设备在所述检测窗口内的第二航向角序列；

检测模块，用于检测所述第一航向角序列和所述第二航向角序列之间变化趋势的差异；

处理模块，用于响应于所述差异大于预设阈值，确定所述GNSS信号为GNSS欺骗信号。

9.一种导航设备，其中，包括存储器和处理器，其中，所述存储器中存储有计算机程序，当所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如权利要求1-7中任一项所述的方法。

10.一种计算机程序产品，其中，该程序产品存储在存储介质中，当该程序产品被运行时，实现如权利要求1-7中任一项所述的方法。