CN116520357B - 基于稀疏分解的gnss接收机欺骗干扰检测方法及装置 - Google Patents

基于稀疏分解的gnss接收机欺骗干扰检测方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN116520357B
CN116520357B CN202310770754.4A CN202310770754A CN116520357B CN 116520357 B CN116520357 B CN 116520357B CN 202310770754 A CN202310770754 A CN 202310770754A CN 116520357 B CN116520357 B CN 116520357B
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
sparse
sparse decomposition
gnss receiver
spoofing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202310770754.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116520357A (zh
Inventor
庄学彬
何雨昕
陈洪波
王帅
武领华
曾小慧
林子健
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sun Yat Sen University
Original Assignee
Sun Yat Sen University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sun Yat Sen University filed Critical Sun Yat Sen University
Priority to CN202310770754.4A priority Critical patent/CN116520357B/zh
Publication of CN116520357A publication Critical patent/CN116520357A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116520357B publication Critical patent/CN116520357B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • 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
    • G01S19/215—Interference related issues ; Issues related to cross-correlation, spoofing or other methods of denial of service issues related to spoofing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • 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
    • G01S19/35—Constructional details or hardware or software details of the signal processing chain
    • G01S19/37—Hardware or software details of the signal processing chain
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

本发明涉及欺骗干扰识别技术领域，公开了基于稀疏分解的GNSS接收机欺骗干扰检测方法及装置。本发明在GNSS接收机跟踪阶段对延迟锁定环路中的相关器的输出进行基于稀疏分解的信号处理，得到稀疏分解结果；所述基于稀疏分解的信号处理包括信号预处理、过完备字典构造与基于改进IHT算法的稀疏分解，所述改进IHT算法对稀疏向量中非零分量的值进行非负约束；若所述稀疏分解结果中值高于预置阈值的元素仅为两个，则判定所述GNSS接收机受到欺骗干扰。本发明实现了对基于单天线的频率锁定精欺骗信号的检测，不需消耗大量计算资源，也不需其他硬件设备辅助，可以方便地扩展至多种接收机，应用前景广阔。

Description

基于稀疏分解的GNSS接收机欺骗干扰检测方法及装置
技术领域
本发明涉及欺骗干扰识别技术领域，尤其涉及基于稀疏分解的GNSS接收机欺骗干扰检测方法及装置。
背景技术
随着数字技术和信号处理能力的提高，欺骗性干扰技术得到了快速的发展。有研究表明，无人机、游艇和汽车等车辆可以被欺骗，使其误以为处于特定的轨道上。这些均证明了欺骗式干扰的可行性。然而，大多数商业GNSS（全球导航卫星系统）接收机没有针对欺骗式干扰的对抗能力。
针对卫星接收机被动式接收特性，GNSS欺骗信号为广播的错误卫星信号，旨在使得目标接收机误认为其为真实信号而得出错误定位结果或错误授时结果。根据相位一致性，GNSS欺骗信号主要分为自洽欺骗和频率锁定欺骗，根据信号生成方式与欺骗复杂程度，GNSS欺骗信号主要可分为粗欺骗和精欺骗。
目前，欺骗信号发生器不能生成与目标接收器接收到的真实信号的载波相位完全对齐的伪造信号。自洽型欺骗干扰指的是，在欺骗信号实施码相位拖拽以实现定位或时间偏差的过程中，其信号的载波相位的变化率与相应码相位的变化率/>成比例，即，/>为载波频率。
对于频率锁定欺骗，欺骗信号发生器维持其伪造信号与真实信号之间的初始载波相位偏移固定不变。并且在欺骗信号实施码相位拖拽以实现定位或时间偏差的过程中，继续保持固定的载波相位偏移。当第个欺骗信号的载波相位/>与真实信号的载波相位不相同时，这种锁定相对（欺骗-真实）载波相位的能力使得欺骗信号能够逃避一些旨在监视由互相作用的真实和欺骗信号造成的快速幅度变化的欺骗检测策略。
粗欺骗是一类在目标接收机捕获阶段实施攻击的欺骗信号。在捕获阶段，目标接收机尚未锁定跟踪信号，故需要在大范围内进行多普勒频率与载波相位的二维搜索。此时粗欺骗信号无需对真实信号进行载波与伪码的同步，只需较小的功率提升，即可使得目标接收机跟踪欺骗信号。但如果目标接收机已经进入跟踪模式，且粗欺骗信号的码相位与载波频率不在目标接收机跟踪的牵引范围内时，由于粗欺骗无法实现相对真实信号的载波与伪码同步，接收机会继续保持对真实信号的跟踪。此时粗欺骗若要实现对目标接收机的攻击，需要先利用信号发生器播发大功率压制信号，并保持一段时间，使目标接收机失去对真实信号的锁定并重新进入捕获状态。此时，由于粗欺骗信号功率强于真实信号，粗欺骗信号会在重新捕获中被捕获，进而被跟踪并成功实施攻击。然而，由于高功率压制信号易被功率监测类算法探测，因此，粗欺骗本身容易被检测识别。
对于精欺骗干扰，欺骗发生器能够实时接收卫星信号并实现时钟同步，同时获得伪距、载波频率与导航电文等信息。欺骗发生器也能够测得己方发射天线与目标接收机的相对位置与相对速度，并以此估计真实卫星信号到达目标接收机的码相位与载波频率。基于以上估计信息，精欺骗可实现与目标接收机的真实接收信号的码相位与载波频率的匹配同步，故可在目标接收机跟踪阶段实施攻击，并保证目标接收机各跟踪通道不失锁，降低欺骗检测概率。
以上粗欺骗与精欺骗均采用单天线发射源，基于多天线的欺骗攻击实现难度大，目前尚无现实应用的案例。同时，由于频率锁定欺骗幅值难以监测、精欺骗攻击隐蔽，可能在现实场景中造成较大隐患，
因此，有必要研究基于单天线的频率锁定精欺骗的对抗方案，实现对基于单天线的频率锁定精欺骗信号的检测。
发明内容
本发明提供了基于稀疏分解的GNSS接收机欺骗干扰检测方法及装置，解决了如何实现高运算效率及较低计算量的基于单天线的频率锁定精欺骗信号的检测的技术问题。
本发明第一方面提供一种基于稀疏分解的GNSS接收机欺骗干扰检测方法，包括：
在GNSS接收机跟踪阶段对延迟锁定环路中的相关器的输出进行基于稀疏分解的信号处理，得到稀疏分解结果；所述基于稀疏分解的信号处理包括信号预处理、过完备字典构造与基于改进IHT（迭代硬阈值）算法的稀疏分解，所述改进IHT算法对稀疏向量中非零分量的值进行非负约束；
若所述稀疏分解结果中值高于预置阈值的元素仅为两个，则判定所述GNSS接收机受到欺骗干扰。
根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述方法还包括：
判定所述GNSS接收机受到欺骗干扰时，输出相应的告警信息。
根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述输出相应的告警信息，包括：
确定两个值高于所述预置阈值的元素的码相位，得到相应的码相位信息；
基于所述码相位信息，计算两个值高于所述预置阈值的元素间的码相位差作为欺骗信号与真实信号的码相位间隔；
生成并输出告警信息；所述告警信息包括所述码相位间隔。
根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述告警信息还包括欺骗干扰程度分析结果，所述生成并输出告警信息，包括：
若所述码相位间隔不大于1，生成最早相关器输出与最晚相关器输出同时被真实信号分量与欺骗信号分量影响的欺骗干扰程度分析结果；
若所述码相位间隔大于1且不大于2，生成最晚相关器输出已完全由欺骗信号分量控制且最早相关器输出距离真实信号相关峰较远的欺骗干扰程度分析结果；
若所述码相位间隔大于2，生成最早相关器输出与最晚相关器输出均被欺骗信号相关峰控制的欺骗干扰程度分析结果；
基于生成的欺骗干扰程度分析结果和所述码相位间隔生成并输出告警信息。
根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述方法还包括：
若所述稀疏分解结果中值高于预置阈值的元素仅为一个，则判定所述GNSS接收机未受到欺骗干扰。
根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述方法还包括：
若所述稀疏分解结果中所有元素的值均不高于所述预置阈值，或者所述稀疏分解结果中值高于所述预置阈值的元素超过两个，则判定当前的稀疏分解结果为错误结果。
根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述改进IHT算法在GNSS接收机的每一积分时间对延迟锁定环路中的相关器的输出进行稀疏分解，所述方法还包括：
在判定当前的稀疏分解结果为错误结果时，在GNSS接收机的下一积分时间重复进行欺骗干扰检测。
本发明第二方面提供一种基于稀疏分解的GNSS接收机欺骗干扰检测装置，包括：
信号处理模块，用于在GNSS接收机跟踪阶段对延迟锁定环路中的相关器的输出进行基于稀疏分解的信号处理，得到稀疏分解结果；所述基于稀疏分解的信号处理包括信号预处理、过完备字典构造与基于改进IHT算法的稀疏分解，所述改进IHT算法对稀疏向量中非零分量的值进行非负约束；
第一判定模块，用于若所述稀疏分解结果中值高于预置阈值的元素仅为两个，则判定所述GNSS接收机受到欺骗干扰。
根据本发明第二方面的一种能够实现的方式，所述装置还包括：
告警模块，用于判定所述GNSS接收机受到欺骗干扰时，输出相应的告警信息。
根据本发明第二方面的一种能够实现的方式，所述告警模块包括：
确定单元，用于确定两个值高于所述预置阈值的元素的码相位，得到相应的码相位信息；
计算单元，用于基于所述码相位信息，计算两个值高于所述预置阈值的元素间的码相位差作为欺骗信号与真实信号的码相位间隔；
告警单元，用于生成并输出告警信息；所述告警信息包括所述码相位间隔。
根据本发明第二方面的一种能够实现的方式，所述告警信息还包括欺骗干扰程度分析结果，所述告警单元具体用于：
若所述码相位间隔不大于1，生成最早相关器输出与最晚相关器输出同时被真实信号分量与欺骗信号分量影响的欺骗干扰程度分析结果；
若所述码相位间隔大于1且不大于2，生成最晚相关器输出已完全由欺骗信号分量控制且最早相关器输出距离真实信号相关峰较远的欺骗干扰程度分析结果；
若所述码相位间隔大于2，生成最早相关器输出与最晚相关器输出均被欺骗信号相关峰控制的欺骗干扰程度分析结果；
基于生成的欺骗干扰程度分析结果和所述码相位间隔生成并输出告警信息。
根据本发明第二方面的一种能够实现的方式，所述装置还包括：
第二判定模块，用于若所述稀疏分解结果中值高于预置阈值的元素仅为一个，则判定所述GNSS接收机未受到欺骗干扰。
根据本发明第二方面的一种能够实现的方式，所述装置还包括：
第三判定模块，用于若所述稀疏分解结果中所有元素的值均不高于所述预置阈值，或者所述稀疏分解结果中值高于所述预置阈值的元素超过两个，则判定当前的稀疏分解结果为错误结果。
根据本发明第二方面的一种能够实现的方式，所述改进IHT算法在GNSS接收机的每一积分时间对延迟锁定环路中的相关器的输出进行稀疏分解，所述装置还包括：
迭代检测模块，用于在判定当前的稀疏分解结果为错误结果时，在GNSS接收机的下一积分时间重复进行欺骗干扰检测。
本发明第三方面提供了一种电子设备，包括：
存储器，用于存储指令；其中，所述指令用于实现如上任意一项能够实现的方式所述的基于稀疏分解的GNSS接收机欺骗干扰检测方法；
处理器，用于执行所述存储器中的指令。
本发明第四方面一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任意一项能够实现的方式所述的基于稀疏分解的GNSS接收机欺骗干扰检测方法。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明在GNSS接收机跟踪阶段对延迟锁定环路中的相关器的输出进行基于稀疏分解的信号处理，得到稀疏分解结果；所述基于稀疏分解的信号处理包括信号预处理、过完备字典构造与基于改进IHT算法的稀疏分解，所述改进IHT算法对稀疏向量中非零分量的值进行非负约束；若所述稀疏分解结果中值高于预置阈值的元素仅为两个，则判定所述GNSS接收机受到欺骗干扰；本发明实现了对基于单天线的频率锁定精欺骗信号的检测，不需消耗大量计算资源，也不需其他硬件设备辅助，可以方便地扩展至多种接收机，应用前景广阔。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明一个可选实施例提供的一种基于稀疏分解的GNSS接收机欺骗干扰检测方法的流程图；
图2为本发明一个可选实施例提供的关于码相位间隔的伪扩频码自相关函数的峰形图。
图3为本发明一个可选实施例提供的叠加畸变伪码相关峰的示意图；
图4为本发明一个可选实施例提供的延迟锁定环路中的相关器的输出与其稀疏分解结果/>的示意图；
图5为本发明在图1所示方法的基础上提供的另一个可选实施例的基于稀疏分解的GNSS接收机欺骗干扰检测方法的流程图；
图6为本发明在图5所示方法的基础上提供的另一个可选实施例的基于稀疏分解的GNSS接收机欺骗干扰检测方法的流程图；
图7为本发明在图6所示方法的基础上提供的另一个可选实施例的基于稀疏分解的GNSS接收机欺骗干扰检测方法的流程图；
图8为本发明在图7所示方法的基础上提供的另一个可选实施例的基于稀疏分解的GNSS接收机欺骗干扰检测方法的流程图；
图9为本发明一个可选实施例提供的结合步骤S1-步骤S6的GNSS接收机欺骗干扰检测算法流程图；
图10为本发明一个可选实施例提供的一种基于稀疏分解的GNSS接收机欺骗干扰检测装置的结构连接框图。
附图标记：
1-信号处理模块；2-第一判定模块；3-告警模块；4-第二判定模块；5-第三判定模块；6-迭代检测模块。
具体实施方式
本发明实施例提供了基于稀疏分解的GNSS接收机欺骗干扰检测方法及装置，用于解决如何实现高运算效率及较低计算量的基于单天线的频率锁定精欺骗信号的检测的技术问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种基于稀疏分解的GNSS接收机欺骗干扰检测方法。
请参阅图1，图1示出了本发明实施例提供的一种基于稀疏分解的GNSS接收机欺骗干扰检测方法的流程图。
本发明实施例提供的一种基于稀疏分解的GNSS接收机欺骗干扰检测方法，包括步骤S1-S2。
步骤S1，在GNSS接收机跟踪阶段对延迟锁定环路中的相关器的输出进行基于稀疏分解的信号处理，得到稀疏分解结果；所述基于稀疏分解的信号处理包括信号预处理、过完备字典构造与基于改进IHT算法的稀疏分解，所述改进IHT算法对稀疏向量中非零分量的值进行非负约束。
其中，信号预处理的方法可以采用现有技术中的预处理方法，本实施例中，对此不作限定。
在受到欺骗干扰期间，GNSS接收机的总接收信号可写作：
（1）
式中，为高斯白噪声，包括自然生成的噪声与欺骗信号噪声分量，/>为离散采样索引，/>为采样周期，/>表示第/>个欺骗信号，/>表示第/>个真实信号。
常见的卫星接收机利用在捕获阶段获得的载波频率与扩频码粗估计作为初值，在GNSS接收机跟踪阶段进行以上两信号参量的精细估计，即在PLL进行载波剥离，在DLL（延迟锁定环路）实现码相位对准。PLL环路与延迟锁定环路的成功跟踪都依赖于本地信号的生成、鉴别器与环路滤波器。对于PLL（锁相）环路，由于本申请主要研究载波锁定型欺骗干扰，故此干扰并不会影响接收机对真实信号的载波剥离过程。欺骗干扰主要影响延迟锁定环路早中迟（Early Prompt Late, EPL）相关器伪码相关峰的鉴别。接收机本地信号可表示为：
（2）
式中，表示第/>通道估计码相位，/>为第/>个欺骗信号的扩频码，/>表示第/>通道估计载波相关参数，/>，/>为载波频率，/>为离散采样索引，为采样周期，/>为第/>个欺骗信号的估计载波相位，为虚部。
考虑多个不同相移的一系列本地码与被攻击接收机接收信号的相干积分，其第/>个相关器的第/>个积分时间的输出/>有：
（3）
其中，为一次相干积分周期中的采样点数，/>，/>为采样频率，/>表示当前的积分时间序号，/>，/>为在受到欺骗干扰期间GNSS接收机的总接收信号，/>表示对接收机本地信号/>进行复数共轭运算，/>为第/>个真实信号的码相位，定义/>，/>为估计伪码相位，/>为码延迟，，/>，/>为相关器码片间隔，/>为最早相关器与最迟相关器间隔，相关器个数/>为一固定数值，/>。
通常有，即/>。将上述GNSS接收机的总接收信号/>的计算式代入上式，相关器输出/>可表示为：
（4）
式中，与/>分别为真实信号分量与欺骗信号分量的相关器输出结果，表示虚部，/>为包含真实信号噪声分量、欺骗信号噪声分量与环路噪声的高斯白噪声信号，/>为关于/>的伪扩频码自相关函数，/>为关于/>的伪扩频码自相关函数，/>为真实信号与欺骗信号的码相位间隔，/>，/>为第/>个真实信号的码相位，其中第/>个真实信号和第/>个真实信号为相邻信号，/>，/>为欺骗信号的载波相位，/>为估计载波相关参数，/>为真实信号的功率，/>为欺骗信号的功率，导航电文比特由于短时间内数值恒定，在本申请中被忽略。
关于码相位间隔的伪扩频码自相关函数/>形如一等腰三角形，如图2所示，其中峰值为/>。如上述相关器输出/>的表达式所示，真实卫星信号与欺骗干扰均会形成相关三角峰，故在受到欺骗信号攻击的接收机某一通道内，其相关器输出/>为两相关峰分量的叠加。如图3所示，受到欺骗攻击的接收机内相关三角形发生畸变，细虚线三角形为真实分量（即/>）相关峰，粗虚线三角形为欺骗分量（即/>）相关峰，二者叠加后得到的/>的绝对值/>的相关峰如图3中的实线峰形所示。可见，延迟锁定环路通过比较不同相位的本地信号，推算出的伪码相关三角形主峰顶端不再是真实信号即时码对应相位，而受到欺骗分量相关峰的牵引。
本申请主要针对频率锁定的欺骗信号，即保证该欺骗信号与真实分量多普勒频移相同，否则将导致延迟锁定环路中存在正弦波动，影响不同分量相关三角形的形状。同时，精欺骗信号在成功与真实信号码相位对齐后，其功率会略高于真实卫星信号以接管接收机环路，使得随后欺骗信号码相位拖拽的过程中，接收机保持锁定欺骗信号，否则将导致欺骗攻击失败。本申请所述的欺骗信号均指频率锁定的精欺骗信号。
如上述相关器输出的表达式所示，受到欺骗的DNSS接收机的延迟锁定环路相关器输出/>具有稀疏性，存在稀疏表示形式，其模型可描述为：
（5）
式中，为稀疏重构问题所用的过完备字典，/>为稀疏向量，/>为观测误差，包括接收信号中存在的误差与接收机噪声。
本发明实施例中，通过对相关器输出的相关三角形进行稀疏分解，估计稀疏分解结果/>中的非零元素对应欺骗分量与真实分量相关三角峰的伪码相位。因此，本申请的方法可以通过稀疏分解结果/>中非零元素的个数与归一化值，准确检测GNSS接收机是否被欺骗。
在传统的迭代硬阈值（IHT）方法中，稀疏重构问题可被写作如下最小化问题：
（6）
式中，为最小化成本函数的估计稀疏向量（即稀疏分解结果），其物理意义为字典中不同相位的相关三角的分量，/>为/>的/>范数，表示稀疏向量中非零分量的个数，为先验系数级别。
传统的迭代硬阈值方法为一门限类稀疏分解方法的迭代算法，主要包含梯度下降步骤与硬阈值判断步骤。梯度下降确保重建的信号符合观察结果，硬阈值法在每次迭代中保留绝对值最大的个系数，并将剩余的系数设为零，从而确保解决方案的稀疏性。该算法一旦达到最大的迭代次数，或达到理想的重建误差/>，就会停止。
为了估计稀疏向量，IHT算法利用majorization-minimization（多数化最小化）方法得到式（6）的损失函数，可写作：
（7）
式中，下标表示/>稀疏，/>上标表示替代，/>上标表示转置，/>为稀疏向量/>中的第/>个元素，并需要约束/>，/>为需寻找的/>的替代，/>为/>中的第/>个元素。
由上式可得的极小值/>为：
（8）
代入式（7），极小值为：
（9）
为了使得最小的同时满足约束/>，需要保留/>中绝对值最大的前项后将/>中其余项置零。式（8）可写作：
（10）
其中，根据参数选择阈值并执行硬阈值判断，使得向量/>的稀疏度不大于/>。可表示为：
（11）
并最终得出IHT算法迭代公式：
（12）
式中，为第/>次迭代得到的稀疏分解结果，/>为第/>次迭代得到的稀疏分解结果，阈值/>被设定为向量/>中第/>大的元素，且/>的值不为零。
不同于贪婪算法，IHT算法只取决于采样算子的性质和信号的稀疏性的同时，需要的存储空间与计算资源较少。当先验稀疏度已知时，IHT算法只需要少量观测值便可实现较高精度的/>估计。由于同一接收机的某一数字通道中仅跟踪一颗卫星，故其延迟锁定环路仅存在一对欺骗信号分量与真实信号分量，/>存在2个非零元素，即/>。
值得注意的是，由于环路噪声与射频前端带宽等影响，实际延迟锁定环路中相关器输出可能并不能保持一个或两个等腰三角叠加的包络形状，而受到观测误差/>的影响。所以对于受到欺骗的接收机，其相关器输出/>的稀疏分解结果/>虽然存在两个分量大于阈值，但其稀疏度可能需要适当放宽至/>，以包容可能存在的观测误差/>。
本实施例中，将IHT算法应用于GNSS接收机欺骗式干扰对抗的实际环境中，并利用其物理含义对中非零分量的值进行条件约束，实现对传统IHT算法的改进。
在复杂电磁环境中，当环境中不存在欺骗信号时，中存在一非零元素，其值反映真实信号功率的大小；当环境中存在欺骗信号，/>存在2个非零元素，其值大小为真实信号功率与欺骗信号功率的相对大小。因此，在改进IHT算法中，约束/>中各项元素均不小于零，即：
（13）
且不恒为零向量。此时硬阈值判断中/>可表示为：
（14）
式中，阈值被设定为向量/>中第/>大的元素，且的值不为零。
对改进IHT方法进行误差分析，估计次迭代后的估计稀疏向量/>与真实稀疏度为/>的稀疏向量/>的误差，有：
（15）
利用范数三角不等式，上式可写作：
（16）
式中，为真实稀疏向量/>与中间变量/>之间的误差，/>为第/>次迭代时硬阈值判断步骤对迭代结果进行过滤导致的偏差；
故有：
（17）
将式（17）代入式（16）则可推出：
（18）
设，最终有：
（19）
上式即为第次迭代后的误差上限。由上式可知，改进IHT算法的重构误差主要来自于观测误差/>，引入额外约束并未导致重构误差增长。同时，由于传统IHT算法可能会使得稀疏分解结果/>中存在多个负值元素。这些负值元素由于低于所设阈值，故会被忽略，从而式（17）不成立，故在对相关器输出信号/>进行稀疏分解的场景下，改进IHT算法引入的元素非负约束会降低稀疏分解的重构误差。因此，本实施例中，对GNSS接收机跟踪阶段对延迟锁定环路中的相关器的输出进行基于改进IHT算法的稀疏分解，
本申请实施例中，在进行信号处理时，还利用了过完备字典构造技术。
由于相关器输出由真实相关三角与欺骗相关三角叠加而成，过完备字典/>可由一组不同相位的相关三角组成。首先，一组不同相位的伪码矩阵/>可表示为：
（20）
式中，为单周期本地码信号构成的矩阵，且有/>，
其次，一个类似的包含一组不同相位的伪码的矩阵可表示为：
（21）
式中，为单周期本地码信号构成的矩阵，且有/>，信号延迟，码相位步进/>有/>，/>为一固定正整数，故矩阵/>中的列数为矩阵/>中的/>倍；
最终，一个过完备测量字典可定义为：
（22）
式中，。
将构造的过完备字典与相关器输出/>代入式（5），则受到欺骗攻击的GNSS接收机的延迟锁定环路相关器的输出/>可被过完备字典/>如下式重构：
（23）
式中，为重构误差向量。
为求解，得到欺骗分量与真实分量对应伪码相位，利用本实施例中的改进IHT算法，在接收机每一积分时间对/>进行稀疏分解。
步骤S2，若所述稀疏分解结果中值高于预置阈值的元素仅为两个，则判定所述GNSS接收机受到欺骗干扰。
作为示例，假设得到的稀疏分解结果如图4所示，由图4可看出，在图中有两个元素远高于其他元素，并高于所设阈值Threshold，故可判断目标接收机正在受到欺骗。同时也可估计出欺骗分量与真实分量的相位差。
在一种能够实现的方式中，在图1所示方法的基础上，如图5所示，所述方法还包括：
步骤S3，判定所述GNSS接收机受到欺骗干扰时，输出相应的告警信息。
在一种能够实现的方式中，所述输出相应的告警信息，包括：
确定两个值高于所述预置阈值的元素的码相位，得到相应的码相位信息；
基于所述码相位信息，计算两个值高于所述预置阈值的元素间的码相位差作为欺骗信号与真实信号的码相位间隔；
生成并输出告警信息；所述告警信息包括所述码相位间隔。
在一种能够实现的方式中，所述告警信息还包括欺骗干扰程度分析结果，所述生成并输出告警信息，包括：
若所述码相位间隔不大于1，生成最早相关器输出与最晚相关器输出同时被真实信号分量与欺骗信号分量影响的欺骗干扰程度分析结果；
若所述码相位间隔大于1且不大于2，生成最晚相关器输出已完全由欺骗信号分量控制且最早相关器输出距离真实信号相关峰较远的欺骗干扰程度分析结果；
若所述码相位间隔大于2，生成最早相关器输出与最晚相关器输出均被欺骗信号相关峰控制的欺骗干扰程度分析结果；
基于生成的欺骗干扰程度分析结果和所述码相位间隔生成并输出告警信息。
在一种能够实现的方式中，在图5所示方法的基础上，如图6所示，所述方法还包括：
步骤S4，若所述稀疏分解结果中值高于预置阈值的元素仅为一个，则判定所述GNSS接收机未受到欺骗干扰。
在一种能够实现的方式中，在图6所示方法的基础上，如图7所示，所述方法还包括：
步骤S5，若所述稀疏分解结果中所有元素的值均不高于所述预置阈值，或者所述稀疏分解结果中值高于所述预置阈值的元素超过两个，则判定当前的稀疏分解结果为错误结果。
在一种能够实现的方式中，所述改进IHT算法在GNSS接收机的每一积分时间对延迟锁定环路中的相关器的输出进行稀疏分解，在图7所示方法的基础上，如图8所示，所述方法还包括：
步骤S6，在判定当前的稀疏分解结果为错误结果时，在GNSS接收机的下一积分时间重复进行欺骗干扰检测。
结合步骤S1-步骤S6的GNSS接收机欺骗干扰检测算法流程图如图9所示。
下面采用公共数据集来评估所提出方法的性能，TEXBAT是德克萨斯大学奥斯汀分校无线导航实验室进行的GPS L1 C/A基带欺骗信号的集合。测试包括两种类型的欺骗：位置欺骗和授时欺骗。在位置欺骗的情况下，欺骗信号逐渐引入ECEF坐标中的600米错误位置偏移。对于授时欺骗，欺骗信号逐渐引入GPS时间的2微秒（600米）错误授时偏移。TEXBAT欺骗的目标接收器可以是静态或动态的。TEXBAT包括两种功率模式：在匹配功率模式下，欺骗信号的功率优势为0.4-1.3dB，而在超功率模式下，它为10dB。TEXBAT欺骗信号是通过电缆注入而不是通过无线辐射注入的，因此不考虑典型的室外多径效应。
作为具体的实施方式，选择TEXBAT中匹配功率模式下基于静态接收机场景的位置欺骗数据，即场景4（Scenario 4）数据，分析基于稀疏分解的欺骗信号检测算法的准确性。
在本实施例中展示了一系列所提基于稀疏分解的欺骗检测算法的仿真实验结果。由于TEXBAT数据集未知实时码相位延迟大小，本实施例中生成了一系列不同参数的GPS L1卫星真实信号与欺骗信号来测试欺骗信号检测方法的准确性。同时，为了量化与比较实验结果，提出伪码间距识别误差率和错检率这两个测量准则。其中，伪码间距识别误差率的计算式为：
（24）
错检率的计算式为：
（25）
式中，表示所提方法不能正确识别真实份量与欺骗分量之间的伪码相位差的实验次数，/>表示所提方法不能正确检测接收机是否收到欺骗干扰的实验次数，MCA为所进行所有蒙特卡洛实验的次数。
在本实施例中，MCA的值为500次。由（24）与（25）可看出，CER衡量了所提方法的识别准确率，而MDR衡量了所提方法的检测准确率，CER是在MDR基础上更深入的评估算法有效性的衡量标准。
如表1所示，仿真欺骗信号与真实信号的信噪比可能相差0、3或6dB，多普勒频率可能相差0或0.1KHz，码相位间隔可能为0.2、0.4或0.6码片。
表 1 信号仿真参数
如表2所示，比较了所提方法在仿真数据下一系列实验的CER与MDR。当欺骗信号与真实信号的多普勒频率相同时，MDR平均为2.91%，而其CER为8.83%；当存在频率间隔时，MDR平均为2.88%，而其CER为9.53%。进一步分析可看出，当欺骗信号与真实信号功率相同时，MDR与CER值相对较低，表明本申请的方法的检测与识别欺骗的准确率较高；而当欺骗信号功率高于真实信号6dB时，本申请的方法的检测与识别欺骗的准确率有所下降，这是因为欺骗信号相关分量过大而导致的识别算法一定程度上的误差，可由基于功率检测的欺骗算法加以补充。
表 2 欺骗干扰检测与识别结果
为了更加准确地判断所提卫星欺骗干扰信号检测算法在识别真实TEXBAT数据场景下的表现，通过参考TEXBAT场景4数据在不同时间段的定位结果，比较真实数据集在不同时间段内的欺骗检测误差MDR。如表3所示，在0-190s这一不存在欺骗信号的时间段内，所提欺骗检测算法的检测概率略高于智能检测算法相近；在190-250s这一欺骗信号码片延迟小于等于1码片的时间段，所提欺骗检测算法的检测概率略低于智能检测算法；在190-250s这一欺骗信号码片延迟小于等于1码片的时间段，所提欺骗检测算法的检测概率总体略低于智能检测算法；在250s以后欺骗信号码片延迟大于1码片的时间段，所提欺骗检测算法的检测概率与智能检测算法相似。
表3 不同欺骗检测算法检测概率
本发明上述实施例中，通过基于改进IHT算法高精度地分解与提取不同的分量。过完备字典的建立与高分辨率的稀疏向量输出，使得存在于两采样点中间的畸变也能被检测与识别。通过稀疏的输出向量结果与提前设置的阈值，可以高效、快速地判断环境中是否存在欺骗干扰，并输出接收机恢复定位结果的关键参数，即码相位间隔。本申请的方法不需消耗大量计算资源，也不需其他硬件设备辅助，为基于单天线的卫星接收机跟踪阶段的数字信号处理方法，可以方便地扩展至多种接收机，应用前景广阔。
本发明还提供了一种基于稀疏分解的GNSS接收机欺骗干扰检测装置，该装置可用于执行本发明上述任一项实施例所述的基于稀疏分解的GNSS接收机欺骗干扰检测方法。
请参阅图10，图10示出了本发明实施例提供的一种基于稀疏分解的GNSS接收机欺骗干扰检测装置的结构连接框图。
本发明实施例提供的一种基于稀疏分解的GNSS接收机欺骗干扰检测装置，包括：
信号处理模块1，用于在GNSS接收机跟踪阶段对延迟锁定环路中的相关器的输出进行基于稀疏分解的信号处理，得到稀疏分解结果；所述基于稀疏分解的信号处理包括信号预处理、过完备字典构造与基于改进IHT算法的稀疏分解，所述改进IHT算法对稀疏向量中非零分量的值进行非负约束；
第一判定模块2，用于若所述稀疏分解结果中值高于预置阈值的元素仅为两个，则判定所述GNSS接收机受到欺骗干扰。
在一种能够实现的方式中，所述装置还包括：
告警模块3，用于判定所述GNSS接收机受到欺骗干扰时，输出相应的告警信息。
在一种能够实现的方式中，所述告警模块3包括：
确定单元，用于确定两个值高于所述预置阈值的元素的码相位，得到相应的码相位信息；
计算单元，用于基于所述码相位信息，计算两个值高于所述预置阈值的元素间的码相位差作为欺骗信号与真实信号的码相位间隔；
告警单元，用于生成并输出告警信息；所述告警信息包括所述码相位间隔。
在一种能够实现的方式中，所述告警信息还包括欺骗干扰程度分析结果，所述告警单元具体用于：
若所述码相位间隔不大于1，生成最早相关器输出与最晚相关器输出同时被真实信号分量与欺骗信号分量影响的欺骗干扰程度分析结果；
若所述码相位间隔大于1且不大于2，生成最晚相关器输出已完全由欺骗信号分量控制且最早相关器输出距离真实信号相关峰较远的欺骗干扰程度分析结果；
若所述码相位间隔大于2，生成最早相关器输出与最晚相关器输出均被欺骗信号相关峰控制的欺骗干扰程度分析结果；
基于生成的欺骗干扰程度分析结果和所述码相位间隔生成并输出告警信息。
在一种能够实现的方式中，所述装置还包括：
第二判定模块4，用于若所述稀疏分解结果中值高于预置阈值的元素仅为一个，则判定所述GNSS接收机未受到欺骗干扰。
在一种能够实现的方式中，所述装置还包括：
第三判定模块5，用于若所述稀疏分解结果中所有元素的值均不高于所述预置阈值，或者所述稀疏分解结果中值高于所述预置阈值的元素超过两个，则判定当前的稀疏分解结果为错误结果。
在一种能够实现的方式中，所述改进IHT算法在GNSS接收机的每一积分时间对延迟锁定环路中的相关器的输出进行稀疏分解，所述装置还包括：
迭代检测模块6，用于在判定当前的稀疏分解结果为错误结果时，在GNSS接收机的下一积分时间重复进行欺骗干扰检测。
本发明还提供了一种电子设备，包括：
存储器，用于存储指令；其中，所述指令用于实现如上任意一项实施例所述的基于稀疏分解的GNSS接收机欺骗干扰检测方法；
处理器，用于执行所述存储器中的指令。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任意一项实施例所述的基于稀疏分解的GNSS接收机欺骗干扰检测方法。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，上述描述的装置、模块和单元的具体有益效果，可以参考前述方法实施例中的对应有益效果，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个装置，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-OnlyMemory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种基于稀疏分解的GNSS接收机欺骗干扰检测方法，其特征在于，包括：
在GNSS接收机跟踪阶段对延迟锁定环路中的相关器的输出进行基于稀疏分解的信号处理，得到稀疏分解结果；所述基于稀疏分解的信号处理包括信号预处理、过完备字典构造与基于改进IHT算法的稀疏分解，所述改进IHT算法对稀疏向量中非零分量的值进行非负约束；
若所述稀疏分解结果中值高于预置阈值的元素仅为两个，则判定所述GNSS接收机受到欺骗干扰；
当判定所述GNSS接收机受到欺骗干扰时，输出相应的告警信息；
所述输出相应的告警信息，包括：
确定两个值高于所述预置阈值的元素的码相位，得到相应的码相位信息；
基于所述码相位信息，计算两个值高于所述预置阈值的元素间的码相位差作为欺骗信号与真实信号的码相位间隔，生成并输出所述码相位间隔的告警信息；
若所述码相位间隔不大于1，生成最早相关器输出与最晚相关器输出同时被真实信号分量与欺骗信号分量影响的欺骗干扰程度分析结果；
若所述码相位间隔大于1且不大于2，生成最晚相关器输出已完全由欺骗信号分量控制且最早相关器输出距离真实信号相关峰较远的欺骗干扰程度分析结果；
若所述码相位间隔大于2，生成最早相关器输出与最晚相关器输出均被欺骗信号相关峰控制的欺骗干扰程度分析结果；
基于生成的欺骗干扰程度分析结果和所述码相位间隔生成并输出告警信息；
所述改进IHT算法在GNSS接收机的每一积分时间对延迟锁定环路中的相关器的输出进行稀疏分解；
在判定当前的稀疏分解结果为错误结果时，在GNSS接收机的下一积分时间重复进行欺骗干扰检测，包括：
在受到欺骗干扰期间，GNSS接收机的总接收信号写作：
（1）
式中，为高斯白噪声，包括自然生成的噪声与欺骗信号噪声分量，/>为离散采样索引，/>为采样周期，/>表示第/>个欺骗信号，/>表示第/>个真实信号；
接收机本地信号表示为：
（2）
式中，表示第/>通道估计码相位，/>为第/>个欺骗信号的扩频码，/>表示第/>通道估计载波相关参数，/>，/>为载波频率，/>为第/>个欺骗信号的估计载波相位，/>为虚部；
考虑多个不同相移的一系列本地码与被攻击接收机接收信号的相干积分，第/>个相关器的第/>个积分时间的输出/>为：
（3）
其中，为一次相干积分周期/>中的采样点数，/>，/>为采样频率，/>表示当前的积分时间序号，/>，/>为在受到欺骗干扰期间GNSS接收机的总接收信号，/>表示对接收机本地信号/>进行复数共轭运算，为第/>个真实信号的码相位，定义/>，/>为估计伪码相位，/>为码延迟，，/>为相关器码片间隔，/>为最早相关器与最迟相关器间隔，/>为固定数值，/>；
当，即/>，相关器输出/>表示为：
（4）
式中，与/>分别为真实信号分量与欺骗信号分量的相关器输出结果，/>表示虚部，/>为包含真实信号噪声分量、欺骗信号噪声分量与环路噪声的高斯白噪声信号，为关于/>的伪扩频码自相关函数，/>为真实信号与欺骗信号的码相位间隔，，/>为第/>个真实信号的码相位，/>，/>为欺骗信号的载波相位，/>为估计载波相关参数，/>为真实信号的功率，/>为欺骗信号的功率；
如上述相关器输出的表达式所示，受到欺骗干扰的DNSS接收机的延迟锁定环路相关器输出/>具有稀疏性，其稀疏表示形式的模型描述为：
（5）
式中，为稀疏重构问题所用的过完备字典，/>为稀疏向量，/>为观测误差，包括接收信号中存在的误差与接收机噪声；
将传统的迭代硬阈值（IHT）方法中稀疏重构问题表示为如下最小化问题：
（6）
式中，为最小化成本函数的估计稀疏向量，其物理意义为字典中不同相位的相关三角的分量，/>为/>的/>范数，表示稀疏向量中非零分量的个数，/>为先验系数级别；
对IHT算法利用多数化最小化方法得到式（6）的损失函数，写作：
（7）
式中，下标表示/>稀疏，/>上标表示替代，/>上标表示转置，/>为稀疏向量/>中的第个元素，并需要约束/>，/>为需寻找的/>的替代，/>为/>中的第/>个元素；
由上式可得的极小值/>为：
（8）
代入式（7），极小值为：
（9）
为了使得最小的同时满足约束/>，需要保留/>中绝对值最大的前/>项后将/>中其余项置零，式（8）写作：
（10）
其中，根据参数选择阈值并执行硬阈值判断，使得向量/>的稀疏度不大于/>，/>表示为：
（11）
得出IHT算法迭代公式：
（12）
式中，为第/>次迭代得到的稀疏分解结果，/>为第/>次迭代得到的稀疏分解结果，阈值/>被设定为向量/>中第/>大的元素，且/>的值不为零；
当环境中不存在欺骗信号时，中存在一非零元素，其值反映真实信号功率的大小；当环境中存在欺骗信号，/>存在2个非零元素，其值大小为真实信号功率与欺骗信号功率的相对大小，在改进IHT算法中，约束/>中各项元素/>均不小于零，即：
（13）
且不恒为零向量，此时硬阈值判断中/>表示为：
（14）
式中，阈值被设定为向量/>中第/>大的元素，且/>的值不为零；
对改进IHT算法进行误差分析，估计次迭代后的估计稀疏向量/>与真实稀疏度为/>的稀疏向量/>的误差，有：
（15）
利用范数三角不等式，上式写作：
（16）
式中，为真实稀疏向量/>与中间变量/>之间的误差，/>为第次迭代时硬阈值判断步骤对迭代结果进行过滤导致的偏差；
故有：
（17）
将式（17）代入式（16）则推出：
（18）
设，最终有：
（19）
上式即为第次迭代后的误差上限；
一组不同相位的伪码矩阵表示为：
（20）
式中，为单周期本地码信号构成的矩阵，且有/>，/>；
其次，一个类似的包含一组不同相位的伪码的矩阵表示为：
（21）
式中，为单周期本地码信号构成的矩阵，且有/>，信号延迟，码相位步进/>有/>，/>为一固定正整数，故矩阵/>中的列数为矩阵/>中的/>倍；
一个过完备测量字典定义为：
（22）
式中，；
将构造的过完备字典与相关器输出/>代入式（5），则受到欺骗攻击的GNSS接收机的延迟锁定环路相关器的输出/>可被过完备字典/>如下式重构：
（23）
式中，为重构误差向量；
伪码间距识别误差率的计算式为：
（24）
错检率的计算式为：
（25）
式中，表示所提方法不能正确识别真实份量与欺骗分量之间的伪码相位差的实验次数，/>表示所提方法不能正确检测接收机是否收到欺骗干扰的实验次数，MCA为所进行所有蒙特卡洛实验的次数。
2.根据权利要求1所述的基于稀疏分解的GNSS接收机欺骗干扰检测方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述稀疏分解结果中值高于预置阈值的元素仅为一个，则判定所述GNSS接收机未受到欺骗干扰。
3.根据权利要求1所述的基于稀疏分解的GNSS接收机欺骗干扰检测方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述稀疏分解结果中所有元素的值均不高于所述预置阈值，或者所述稀疏分解结果中值高于所述预置阈值的元素超过两个，则判定当前的稀疏分解结果为错误结果。
4.一种基于如权利要求1-3任意一项所述的基于稀疏分解的GNSS接收机欺骗干扰检测方法实现的GNSS接收机欺骗干扰检测装置，其特征在于，包括：
信号处理模块，用于在GNSS接收机跟踪阶段对延迟锁定环路中的相关器的输出进行基于稀疏分解的信号处理，得到稀疏分解结果；所述基于稀疏分解的信号处理包括信号预处理、过完备字典构造与基于改进IHT算法的稀疏分解，所述改进IHT算法对稀疏向量中非零分量的值进行非负约束；
第一判定模块，用于若所述稀疏分解结果中值高于预置阈值的元素仅为两个，则判定所述GNSS接收机受到欺骗干扰。
5.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储指令；其中，所述指令用于实现如权利要求1-3任意一项所述的基于稀疏分解的GNSS接收机欺骗干扰检测方法；
处理器，用于执行所述存储器中的指令。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-3任意一项所述的基于稀疏分解的GNSS接收机欺骗干扰检测方法。
CN202310770754.4A 2023-06-28 2023-06-28 基于稀疏分解的gnss接收机欺骗干扰检测方法及装置 Active CN116520357B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310770754.4A CN116520357B (zh) 2023-06-28 2023-06-28 基于稀疏分解的gnss接收机欺骗干扰检测方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310770754.4A CN116520357B (zh) 2023-06-28 2023-06-28 基于稀疏分解的gnss接收机欺骗干扰检测方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116520357A CN116520357A (zh) 2023-08-01
CN116520357B true CN116520357B (zh) 2023-09-26

Family

ID=87397966

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310770754.4A Active CN116520357B (zh) 2023-06-28 2023-06-28 基于稀疏分解的gnss接收机欺骗干扰检测方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116520357B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8607351B1 (en) * 2010-11-02 2013-12-10 The Boeing Company Modeling cyberspace attacks
CN104459606A (zh) * 2014-12-25 2015-03-25 武汉大学 一种阵列空间信号稀疏构建及其重建方法
CN104678386A (zh) * 2015-02-11 2015-06-03 北京航空航天大学 一种利用gnss海面反射信号相关功率探测目标的方法
CN114721015A (zh) * 2022-04-08 2022-07-08 中山大学 一种gnss接收机盲稳健stap波束形成方法及装置
CN116148893A (zh) * 2023-02-17 2023-05-23 大连海事大学 适用于vdes r-模式的基于实时比特边缘检测的测距方法及系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8607351B1 (en) * 2010-11-02 2013-12-10 The Boeing Company Modeling cyberspace attacks
CN104459606A (zh) * 2014-12-25 2015-03-25 武汉大学 一种阵列空间信号稀疏构建及其重建方法
CN104678386A (zh) * 2015-02-11 2015-06-03 北京航空航天大学 一种利用gnss海面反射信号相关功率探测目标的方法
CN114721015A (zh) * 2022-04-08 2022-07-08 中山大学 一种gnss接收机盲稳健stap波束形成方法及装置
CN116148893A (zh) * 2023-02-17 2023-05-23 大连海事大学 适用于vdes r-模式的基于实时比特边缘检测的测距方法及系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A GNSS Spoofing Detection Method based on Sparse Decomposition Technique;Yuxin He等;IEEE;537-542 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN116520357A (zh) 2023-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Alaqeeli et al. Real-time acquisition and tracking for GPS receivers
Borio M-sequence and secondary code constraints for GNSS signal acquisition
US20220357460A1 (en) System and method for global navigation satellite system (gnss) spoofing detection
CN110098882B (zh) 基于压缩感知与熵的多天线宽带频谱检测方法
CN104656104A (zh) 基于最大似然估计的卫星导航欺骗信号识别方法及系统
Khan et al. Detection of intermediate spoofing attack on global navigation satellite system receiver through slope based metrics
Foucras et al. Detailed analysis of the impact of the code Doppler on the acquisition performance of new GNSS signals
Zhou et al. Ambiguity mitigating technique for cosine-phased binary offset carrier signal
CN113406671A (zh) 一种基于c/n0-mv的gnss转发式欺骗干扰检测方法
CN115236701A (zh) 一种基于联合sqm平方的gnss欺骗干扰检测方法
CN105372678A (zh) 一种正弦boc调制信号的无模糊跟踪方法
Cheong Towards multi-constellation collective detection for weak signals: a comparative experimental analysis
CN111624632B (zh) 一种卫星导航信号捕获方法及装置
CN116520357B (zh) 基于稀疏分解的gnss接收机欺骗干扰检测方法及装置
CN108089212A (zh) 基于互相关函数拆分重构的boc信号捕获方法及系统
Chao et al. Two-step compressed acquisition method for Doppler frequency and Doppler rate estimation in high-dynamic and weak signal environments
Swaszek et al. APNT for GNSS spoof detection
Foucras et al. Assessing the Performance of GNSS Signal Acquisition: New Signals and GPS L1 C/A Code
CN114910931A (zh) 一种基于加权二阶中心矩的诱导式欺骗检测方法
Arribas et al. Joint acquisition strategy of GNSS satellites for computational cost reduction
Liu et al. A main peak extraction method for high-order BOC signals
Komodromos et al. Signal Simulator for Starlink Ku-Band Downlink
Foucras et al. Acquisition performance comparison of new generation of GNSS BOC-modulated signals
CN112764063A (zh) 一种实现捕获处理的方法及接收机
CN107843905B (zh) 一种快速高动态gnss频率搜索方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant