CN117055071A - 一种基于多源信息的卫星导航欺骗干扰检测系统及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于多源信息的卫星导航欺骗干扰检测系统及其检测方法,涉及卫星导航技术领域,包括数据采集模块、异常信号评估模块、比对分析模块、持续评估模块、处理模块;数据采集模块,构建汽车卫星导航欺骗干扰检测中心,采集汽车运行过程中车辆的位置信息和信号传递后的信息,包括数据准确信息和用户反馈信息,采集后,将数据准确信息和用户反馈信息传递至异常信号评估模块。本发明通过收集汽车卫星导航的多源信息,构建汽车卫星导航欺骗干扰检测指挥中心,实现快速分析欺骗干扰范围,通过汽车接收双重信号加强对虚假信号的分辨能力,同时减少汽车卫星导航系统的更新需求,缩短用户操作流程,提高检测准确性,降低车辆受干扰风险。
Description
技术领域
本发明涉及卫星导航技术领域,具体涉及一种基于多源信息的卫星导航欺骗干扰检测系统及其检测方法。
背景技术
一种基于多源信息的卫星导航欺骗干扰检测系统及其检测方法可以通过信号强度监测、多路径分析、时空差分、自适应滤波、机器学习和深度学习、加密和认证以及辅助传感器等方式来检测卫星导航是否受到外界欺骗干扰。现有的卫星导航技术通过卫星搭载的发射器,周期性地发送导航信号,由导航系统进行编码后,信号以电磁波的形式在空间传播,地面接收器接收信号后,通过相应的解码算法,将信息还原成为可用的导航数据,在接受多个卫星传递的导航信息后,确定自身位置,计算速度方向以及后续的路线规划。
在整个卫星导航的过程中,可能由于多种因素对机器识别造成欺骗,现有的卫星导航欺骗干扰手段一般通过频率干扰、脉冲干扰、频率跳变、定时扰动、干扰信号加强、虚假天线阵列、信号伪装和多路径干扰等方式实现,而上面列举的多种手段可以分别对不同的干扰手段进行识别,比如多路径分析是否存在额外的虚假信号路径或者使用自适应滤波技术来抑制干扰信号,或者使用其他传感器以及对卫星导航信号进行加密和认证等。
现有技术存在以下不足:
通常情况下,汽车卫星导航系统并不具备一个独立的指挥中心,仅在特有的场景下,比如在与其他服务和技术结合使用时,可能会涉及到类似的中心或者外部交互。这就导致目前只借助车辆内部的导航设备或者车载电脑运行的汽车卫星导航系统难以与恶意欺骗干扰手段相抗衡,对于频率跳变、动态信号伪装等高级欺骗手段和混合欺骗手段难以识别的同时,对虚假信号的分辨能力普遍较弱,还需要经常对汽车卫星导航系统进行更新,耗精费神。
在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解,因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于多源信息的卫星导航欺骗干扰检测系统及其检测方法,本发明通过收集汽车卫星导航的多源信息,构建汽车卫星导航欺骗干扰检测指挥中心,实现快速分析欺骗干扰范围,通过汽车接收双重信号加强对虚假信号的分辨能力,同时减少汽车卫星导航系统的更新需求,缩短用户操作流程,提高检测准确性,降低车辆受干扰风险,以解决上述背景技术中的问题。
为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种基于多源信息的卫星导航欺骗干扰检测系统及其检测方法,包括数据采集模块、异常信号评估模块、比对分析模块、持续评估模块以及处理模块;
数据采集模块,构建汽车卫星导航欺骗干扰检测指挥中心,通过移动通信技术,如5G基站,采集汽车运行过程中车辆的位置信息,并在计算速度方向和路线规划后,添加一段随机文字作为验证语,传输回汽车,采集信号传递后的信息,包括数据准确信息和用户反馈信息,采集后,将数据准确信息和用户反馈信息传递至异常信号评估模块;
异常信号评估模块,将汽车行驶时接收信号产生的数据准确信息和用户反馈信息建立数据分析模型,生成异常信号评估指数,并将异常信号评估指数传递至比对分析模块;
比对分析模块,将汽车行驶时接收信号生成的异常信号评估指数与标准信号合格阈值进行对比,生成低频信号和受干扰数据信号,再将受干扰数据信号传递至持续评估模块;
持续评估模块,将从比对分析模块传递而来的受干扰数据信号,结合指挥中心信号重合信息和接收信号强度信息建立数据模型,生成持续评估指数,并将持续评估指数传递至处理模块;
处理模块,将持续评估模块传递来的持续评估指数与标准信号阈值进行对比,根据对比结果,选择不同的信号和方式作为汽车导航系统的导航依据。
优选的,数据准确信息包括文字乱码系数、相对位置系数,采集后,数据采集模块将文字乱码系数、相对位置系数分别标定为、/>,用户反馈信息包括用户反馈系数,采集后,数据采集模块将用户反馈系数标定为/>。
优选的,文字乱码系数获取的逻辑如下:
获取信号传输回汽车时,所添加的一段随机文字验证语中出现乱码的数量,则文字乱码系数=汽车接收到的文字乱码数量/传递的文字总数,一方面随机文字验证语可作为验证码验证指挥信号是否受到虚假天线阵列影响,证明真实性,另一方面可用于判断指挥信号是否受到频率干扰,判断有效性;
相对位置系数获取的逻辑如下:
S1、获取相同道路内当前目标车辆与车身后正常行驶车辆之间的道路长度相对位置,设定为,x表示目标车辆与不同车辆间距离的编号,x=1、2、3、4、……、u,u为正整数;
S2、求出当前目标车辆与上一秒车身后正常行驶车辆之间道路长度相对位置的标准差,并将标准差标定为s,标准差s的计算公式为:,其中,/>为上一秒内相同道路目标车辆与车身后正常行驶车辆之间的道路长度相对位置的平均值,获取的表达式为:/>;
S3、通过目标车辆与上一秒车身后正常行驶车辆之间道路长度相对位置的标准差s获取相对位置系数,获取的表达式为:,选取当前车辆位置与上一秒车身后正常行驶车辆之间道路长度相对位置的值是为了尽可能排除相关影响因素,如果出现突然刹车情况,车辆与上一秒相对位置不变,所得数据最为准确,如果加速或匀速行驶,车辆在道路上本身受到限速,位移距离不远,误差的值有限,方便排查出对车辆位置进行欺骗干扰的信号覆盖范围;
用户反馈系数获取的逻辑如下:
S1、用户可以通过手机拍照并上传的方式,通过图片对比将汽车行驶过程中所经过的道路标志识别同时与卫星导航系统对照,从而确认车辆位置并进行人工校准;
S2、人工校准与卫星导航系统显示不同位置的次数设置为,首次校准出现位置不准确到统计时的间隔时间,设定为/>;
S3、则用户反馈系数=/>//>,用户反馈可用于判别信号伪装传输的虚假位置信号,尤其是当汽车未行驶时便处于欺骗干扰状态时,可通过用户反馈快速确定汽车位置;
优选的,异常信号评估模块将获取的文字乱码系数、相对位置系数/>,以及用户反馈系数/>建立数据分析模型,生成异常信号评估指数/>,依据的公式为:,式中,e1、e2、e3、e4分别为文字乱码系数/>、相对位置系数/>,以及用户反馈系数/>的预设比例系数,且e1、e2、e3均大于0;
比对分析模块将汽车进行卫星导航时指挥中心信号传输过程中生成的异常信号评估指数与标准信号合格阈值比对,分为以下情况:
若异常信号评估指数小于等于标准信号合格阈值,则通过比对分析模块生成低频信号,说明指挥中心发出的信号仍处于合格区域内,汽车继续按照指挥中心规划路线前进;
若异常信号评估指数大于标准信号合格阈值,则说明指挥中心发出的信号受到欺骗干扰,此时通过比对分析模块生成受干扰数据信号,车辆切换到自行模拟驾驶状态,自行模拟驾驶状态下,汽车不按照指挥中心发出信号进行导航,而是截取最近一次异常信号评估指数小于等于标准信号合格阈值时的路径规划数据,带入车载电脑自行计算的速度、时间、加速度,得出位置变化信息,并反馈给驾驶员,然后车载电脑将受干扰数据信号传递至持续评估模块,当持续评估通过后,再度由自行模拟驾驶状态切换到指挥中心信号导航状态。
优选的,持续评估模块接收到受干扰数据信号后,采集指挥中心信号重合信息和接收信号强度信息,指挥中心信号重合信息包括卫星信号验证系数和车载电脑位置计算偏差系数,分别标定为和/>,接收信号强度信息包括信号强度系数,标定/>。
优选的,卫星信号验证系数获取的逻辑如下:
持续评估模块接收到受干扰数据信号后,持续接收指挥中心信号,但不执行,直到持续评估通过,同时采集卫星导航信号信息,与指挥中心信息做对比,卫星信号验证系数=卫星导航信号信息与指挥中心信息重合度;
车载电脑位置计算偏差系数获取的逻辑如下:
获取车载电脑计算所得的车辆行驶距离,以持续评估模块接收到受干扰数据信号的时间、位置作为起始值,按照规划路线计算得出汽车位置,计算得到的汽车位置与接收到的指挥中心信号解码位置做对比,车载电脑位置计算偏差系数=汽车位置与指挥中心信号位置间的规划路线距离;
信号强度系数获取的逻辑如下:
S1、车载接收器接收指挥中心信号,并将接收到的信号的电压或电流转换为分贝(dB)单位来表示,设定为;
S2、使用标准信号功率值作为参考功率,设为;
S3、因此信号强度系数=10*/>;
优选的,持续评估模块将获取的卫星信号验证系数、车载电脑位置计算偏差系数/>以及信号强度系数/>建立数据分析模型,生成持续评估指数/>,依据的公式为:/>,式中,e1、e2、e3分别为卫星信号验证系数/>、车载电脑位置计算偏差系数/>以及信号强度系数/>的预设比例系数,且e1、e2、e3均大于0;
处理模块将从持续评估模块接收的汽车行驶过程中生成的持续评估指数与标准信号阈值比对,分为以下情况:
若持续评估指数小于标准信号阈值,则说明指挥中心发出的信号仍然处于受欺骗干扰状态,汽车未脱离卫星导航欺骗干扰区域,汽车进入自行模拟驾驶状态,导航系统依然以车载电脑计算数据作为导航依据;
若持续评估指数大于等于标准信号阈值,则说明指挥中心发出的信号重新归于正常,汽车已经脱离卫星导航欺骗干扰区域,汽车进入自行模拟驾驶状态,导航系统重新以指挥中心信号作为导航依据。
在上述技术方案中,本发明提供的技术效果和优点:
本发明通过收集汽车卫星导航的多源信息,构建汽车卫星导航欺骗干扰检测指挥中心,实现快速分析欺骗干扰范围,通过汽车接收双重信号加强对虚假信号的分辨能力,同时减少汽车卫星导航系统的更新需求,缩短用户操作流程,提高检测准确性,降低车辆受干扰风险;
本发明通过对汽车行驶时接收到的相关卫星导航信号建立信号评估指数进行综合分析,当接收到的指挥中心信号发生偶然性异常时,不进行导航模式切换,提高对汽车卫星导航欺骗干扰检测数据收集的准确性,进而提高卫星导航欺骗干扰检测系统的使用人员对汽车卫星导航欺骗干扰检测系统的信任度,保障卫星导航欺骗干扰检测系统高效地运行。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种基于多源信息的卫星导航欺骗干扰检测系统及其检测方法的模块示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而,示例实施方式能够以多种形式实施,且不应被理解为限于在此阐述的范例;相反,提供这些示例实施方式使得本公开的描述将更加全面和完整,并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
本发明提供了如图1所示的一种基于多源信息的卫星导航欺骗干扰检测系统与方法,包括数据采集模块、异常信号评估模块、比对分析模块、持续评估模块以及处理模块;
数据采集模块,构建汽车卫星导航欺骗干扰检测指挥中心,通过移动通信技术,如5G基站,采集汽车运行过程中车辆的位置信息,并在计算速度方向和路线规划后,添加一段随机文字作为验证语,传输回汽车,采集信号传递后的信息,包括数据准确信息和用户反馈信息,采集后,将数据准确信息和用户反馈信息传递至异常信号评估模块;
数据准确信息包括文字乱码系数、相对位置系数,采集后,数据采集模块将文字乱码系数、相对位置系数分别标定为、/>,用户反馈信息包括用户反馈系数,采集后,数据采集模块将用户反馈系数标定为/>。
实施例1
当一种基于多源信息的卫星导航欺骗干扰检测系统及其检测方法中的卫星导航出现受到欺骗干扰的情况时,可能会导致用户接收到错误的位置信号甚至接收不到卫星信号的现象发生,为了实现对欺骗干扰的准确快速检测,构建一个以指挥中心为核心的卫星导航检测系统是极为必要的,既能通过多源信息实现错误信号的排除,又能解放汽车车载电脑算力,在受欺骗干扰地情况下进行本地位置计算,要构建一个符合要求的卫星导航欺骗干扰检测系统,首先要了解以下几个量化值的评估和描述意义:
卫星导航系统交互:通常情况下,汽车卫星导航系统并不具备一个独立的指挥中心,但在一些特定的应用场景中,可能会涉及到类似的中心或者相关的服务。在汽车导航系统中,导航数据和计算通常是在车辆内部的导航设备或者车载电脑上进行的。这些设备通过接收卫星信号并处理导航算法,提供驾驶员所需的导航指引、路径规划和定位信息。
指挥中心信号传输:汽车的外界信息接受都依赖于无线电波,如果建设指挥中心,数据通过移动通信技术进行传播,
信号强度:指接收到的无线电信号的功率水平。较高的信号强度意味着更强的信号能量,有助于提高接收质量和抗干扰能力。信号强度通常以单位为分贝(dB)的信号强度指示器(RSSI)或接收信号强度指示器(RSRP)来衡量。
对汽车行驶时的卫星导航通过指挥中心进行实时信号传输,同时汽车车载电脑仍能接收卫星信号,但不进行计算工作,而是与指挥中心信号相互验证,从而检测出欺骗干扰信号的具体范围和强度,为保证检测结果的真实有效以及指挥中心信号传输的及时性,借助移动通信技术实现信号传播,形成连接每一辆行驶中汽车,甚至可以进行相互间定位的卫星导航网络。
因此,文字乱码系数获取的逻辑如下:
获取信号传输回汽车时,所添加的一段随机文字验证语中出现乱码的数量,则文字乱码系数=汽车接收到的文字乱码数量/传递的文字总数,一方面随机文字验证语可作为验证码验证指挥信号是否受到虚假天线阵列影响,证明真实性,另一方面可用于判断指挥信号是否受到频率干扰,判断有效性;
相对位置系数获取的逻辑如下:
S1、获取相同道路内当前目标车辆与车身后正常行驶车辆之间的道路长度相对位置,设定为,x表示目标车辆与不同车辆间距离的编号,x=1、2、3、4、……、u,u为正整数;
S2、求出当前目标车辆与上一秒车身后正常行驶车辆之间道路长度相对位置的标准差,并将标准差标定为s,标准差s的计算公式为:,其中,/>为上一秒内相同道路目标车辆与车身后正常行驶车辆之间的道路长度相对位置的平均值,获取的表达式为:/>;
S3、通过目标车辆与上一秒车身后正常行驶车辆之间道路长度相对位置的标准差s获取相对位置系数,获取的表达式为:,选取当前车辆位置与上一秒车身后正常行驶车辆之间道路长度相对位置的值是为了尽可能排除相关影响因素,如果出现突然刹车情况,车辆与上一秒相对位置不变,所得数据最为准确,如果加速或匀速行驶,车辆在道路上本身受到限速作用,位移距离不远,误差的值有限,方便排查出对车辆位置进行欺骗干扰的信号覆盖范围;
用户反馈系数获取的逻辑如下:
S1、用户可以通过手机拍照并上传的方式,通过图片对比将汽车行驶过程中所经过的道路标志识别同时与卫星导航系统对照,从而确认车辆位置并进行人工校准;
S2、人工校准与卫星导航系统显示不同位置的次数设置为,首次校准出现位置不准确到统计时的间隔时间,设定为/>;
S3、则用户反馈系数=/>//>,用户反馈可用于判别信号伪装传输的虚假位置信号,尤其是当汽车未行驶时便处于欺骗干扰状态时,可通过用户反馈快速确定汽车位置;
优选的,异常信号评估模块将获取的文字乱码系数、相对位置系数/>,以及用户反馈系数/>建立数据分析模型,生成异常信号评估指数/>,依据的公式为:,式中,e1、e2、e3、e4分别为文字乱码系数/>、相对位置系数/>,以及用户反馈系数/>的预设比例系数,且e1、e2、e3均大于0;
比对分析模块将汽车进行卫星导航时指挥中心信号传输过程中生成的异常信号评估指数与标准信号合格阈值比对,分为以下情况:
若异常信号评估指数小于等于标准信号合格阈值,则通过比对分析模块生成低频信号,说明指挥中心发出的信号仍处于合格区域内,汽车继续按照指挥中心规划路线前进;
若异常信号评估指数大于标准信号合格阈值,则通过比对分析模块生成受干扰数据信号,车辆切换到自行模拟驾驶状态,自行模拟驾驶状态下,汽车不按照指挥中心发出信号进行导航,而是截取最近一次异常信号评估指数小于等于标准信号合格阈值时的路径规划数据,带入车载电脑自行计算的速度、时间、加速度,得出位置变化信息,并反馈给驾驶员,然后车载电脑将受干扰数据信号传递至持续评估模块,当持续评估通过后,再度由自行模拟驾驶状态切换到指挥中心信号导航状态。
实施例2
持续评估模块接收到受干扰数据信号后,采集指挥中心信号重合信息和接收信号强度信息,指挥中心信号重合信息包括卫星信号验证系数和车载电脑位置计算偏差系数,分别标定为和/>,接收信号强度信息包括信号强度系数,标定/>。
卫星信号验证系数获取的逻辑如下:
持续评估模块接收到受干扰数据信号后,持续接收指挥中心信号,但不执行,直到持续评估通过,同时采集卫星导航信号信息,与指挥中心信息做对比,卫星信号验证系数=卫星导航信号信息与指挥中心信息重合度;
车载电脑位置计算偏差系数获取的逻辑如下:
获取车载电脑计算所得的车辆行驶距离,以持续评估模块接收到受干扰数据信号的时间、位置作为起始值,按照规划路线计算得出汽车位置,计算得到的汽车位置与接收到的指挥中心信号解码位置做对比,车载电脑位置计算偏差系数=汽车位置与指挥中心信号位置间的规划路线距离;
信号强度系数获取的逻辑如下:
S1、车载接收器接收指挥中心信号,并将接收到的信号的电压或电流转换为分贝(dB)单位来表示,设定为;
S2、使用标准信号功率值作为参考功率,设为;
S3、因此信号强度系数=10*/>;
持续评估模块将获取的卫星信号验证系数、车载电脑位置计算偏差系数/>以及信号强度系数/>建立数据分析模型,生成持续评估指数/>,依据的公式为:,式中,e1、e2、e3分别为卫星信号验证系数/>、车载电脑位置计算偏差系数/>以及信号强度系数/>的预设比例系数,且e1、e2、e3均大于0;
处理模块将从持续评估模块接收的汽车行驶过程中生成的持续评估指数与标准信号阈值比对,分为以下情况:
若持续评估指数小于标准信号阈值,则说明指挥中心发出的信号仍然处于受欺骗干扰状态,汽车未脱离卫星导航欺骗干扰区域,汽车导航系统依然以车载电脑计算数据作为导航依据;
若持续评估指数大于等于标准信号阈值,则说明指挥中心发出的信号重新归于正常,汽车已经脱离卫星导航欺骗干扰区域,汽车导航系统重新以指挥中心信号作为导航依据。
本发明通过收集汽车卫星导航的多源信息,构建汽车卫星导航欺骗干扰检测指挥中心,实现快速分析欺骗干扰范围,通过汽车接收双重信号加强对虚假信号的分辨能力,同时减少汽车卫星导航系统的更新需求,缩短用户操作流程,提高检测准确性,降低车辆受干扰风险;
上述公式均是去量纲取其数值计算,公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式,公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置。
上述实施例,可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或其他任意组合来实现。当使用软件实现时,上述实施例可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令或计算机程序。在计算机上加载或执行所述计算机指令或计算机程序时,全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以为通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中,或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输,例如,所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集合的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如,软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如,DVD)、或者半导体介质。半导体介质可以是固态硬盘。
应理解,在本申请的各种实施例中,上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后,各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定,而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
本领域普通技术人员可以意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,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,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,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,装置或单元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单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元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,本申请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)执行本申请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(read-only memory,ROM)、随机存取存储器(random accessmemory,RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种基于多源信息的卫星导航欺骗干扰检测系统,其特征在于,包括数据采集模块、异常信号评估模块、比对分析模块、持续评估模块以及处理模块;
数据采集模块,构建汽车卫星导航欺骗干扰检测指挥中心,采集汽车运行过程中车辆的位置信息和信号传递后的信息,包括数据准确信息和用户反馈信息,采集后,将数据准确信息和用户反馈信息传递至异常信号评估模块;
异常信号评估模块,将汽车行驶时接收信号产生的数据准确信息和用户反馈信息建立数据分析模型,生成异常信号评估指数,并将异常信号评估指数传递至比对分析模块;
比对分析模块,将汽车行驶时接收信号生成的异常信号评估指数与标准信号合格阈值进行对比,生成低频信号和受干扰数据信号,再将受干扰数据信号传递至持续评估模块。
2.根据权利要求1所述的一种基于多源信息的卫星导航欺骗干扰检测系统,其特征在于,数据准确信息包括文字乱码系数、相对位置系数,采集后,数据采集模块将文字乱码系数、相对位置系数分别标定为、/>,用户反馈信息包括用户反馈系数,采集后,数据采集模块将用户反馈系数标定为/>。
3.根据权利要求2所述的一种基于多源信息的卫星导航欺骗干扰检测系统,其特征在于,文字乱码系数获取的逻辑如下:
获取信号传输回汽车时,所添加的一段随机文字验证语中出现乱码的数量,则文字乱码系数=汽车接收到的文字乱码数量/传递的文字总数;
相对位置系数获取的逻辑如下:
S1、获取相同道路内当前目标车辆与车身后正常行驶车辆之间的道路长度相对位置,设定为,x表示目标车辆与不同车辆间距离的编号,x=1、2、3、4、……、u,u为正整数;
S2、求出当前目标车辆与上一秒车身后正常行驶车辆之间道路长度相对位置的标准差,并将标准差标定为s,标准差s的计算公式为:,其中,/>为上一秒内相同道路目标车辆与车身后正常行驶车辆之间的道路长度相对位置的平均值,获取的表达式为:/>;
S3、通过目标车辆与上一秒车身后正常行驶车辆之间道路长度相对位置的标准差s获取相对位置系数,获取的表达式为:;
用户反馈系数获取的逻辑如下:
S1、用户通过手机拍照并上传的方式,通过图片对比将汽车行驶过程中所经过的道路标志识别同时与卫星导航系统对照,从而确认车辆位置并进行人工校准;
S2、人工校准与卫星导航系统显示不同位置的次数设置为,首次校准出现位置不准确到统计时的间隔时间,设定为/>;
S3、则用户反馈系数=/>//>。
4.根据权利要求3所述的一种基于多源信息的卫星导航欺骗干扰检测系统,其特征在于,异常信号评估模块将获取的文字乱码系数、相对位置系数/>,以及用户反馈系数/>建立数据分析模型,生成异常信号评估指数/>,依据的公式为:,式中,e1、e2、e3、e4分别为文字乱码系数/>、相对位置系数/>,以及用户反馈系数/>的预设比例系数,且e1、e2、e3均大于0;
比对分析模块将汽车进行卫星导航时指挥中心信号传输过程中生成的异常信号评估指数与标准信号合格阈值比对,分为以下情况:
若异常信号评估指数小于等于标准信号合格阈值,则通过比对分析模块生成低频信号,汽车继续按照指挥中心规划路线前进;
若异常信号评估指数大于标准信号合格阈值,则通过比对分析模块生成受干扰数据信号,车辆切换到自行模拟驾驶状态,车载电脑将受干扰数据信号传递至持续评估模块,当持续评估通过后,再度由自行模拟驾驶状态切换到指挥中心信号导航状态。
5.根据权利要求4所述的一种基于多源信息的卫星导航欺骗干扰检测系统,其特征在于,
持续评估模块,将从比对分析模块传递而来的受干扰数据信号,结合指挥中心信号重合信息和接收信号强度信息建立数据模型,生成持续评估指数,并将持续评估指数传递至处理模块;
处理模块,将持续评估模块传递来的持续评估指数与标准信号阈值进行对比,根据对比结果,选择不同的信号和方式作为汽车导航系统的导航依据;
持续评估模块接收到受干扰数据信号后,采集指挥中心信号重合信息和接收信号强度信息,指挥中心信号重合信息包括卫星信号验证系数和车载电脑位置计算偏差系数,分别标定为和/>,接收信号强度信息包括信号强度系数,标定/>。
6.根据权利要求5所述的一种基于多源信息的卫星导航欺骗干扰检测系统,其特征在于,卫星信号验证系数获取的逻辑如下:
持续评估模块接收到受干扰数据信号后,采集卫星导航信号信息,与指挥中心信息做对比,卫星信号验证系数=卫星导航信号信息与指挥中心信息重合度;
车载电脑位置计算偏差系数获取的逻辑如下:
获取车载电脑计算所得的车辆行驶距离,计算得到的汽车位置与接收到的指挥中心信号解码位置做对比,车载电脑位置计算偏差系数=汽车位置与指挥中心信号位置间的规划路线距离;
信号强度系数获取的逻辑如下:
S1、车载接收器接收指挥中心信号,并将接收到的信号的电压或电流转换为分贝(dB)单位来表示,设定为;
S2、使用标准信号功率值作为参考功率,设为;
S3、因此信号强度系数=10*/>。
7.根据权利要求6所述的一种基于多源信息的卫星导航欺骗干扰检测系统,其特征在于,持续评估模块将获取的卫星信号验证系数、车载电脑位置计算偏差系数/>以及信号强度系数/>建立数据分析模型,生成持续评估指数/>,依据的公式为:,式中,e1、e2、e3分别为卫星信号验证系数/>以及信号强度系数/>的预设比例系数,且e1、e2、e3均大于0;
处理模块将从持续评估模块接收的汽车行驶过程中生成的持续评估指数与标准信号阈值比对,分为以下情况:
若持续评估指数小于标准信号阈值,汽车导航系统依然以车载电脑计算数据作为导航依据;
若持续评估指数大于等于标准信号阈值,汽车导航系统重新以指挥中心信号作为导航依据。
8.一种基于多源信息的卫星导航欺骗干扰检测方法,基于权利要求1-7任一项基于多源信息的卫星导航欺骗干扰检测系统实现,其特征在于:包括以下步骤:
S1:构建汽车卫星导航欺骗干扰检测指挥中心,采集汽车运行过程中车辆的位置信息和信号传递后的信息,并对多源数据进行整理;
S2:将汽车行驶时接收信号产生的数据准确信息和用户反馈信息建立数据分析模型,生成异常信号评估指数;
S3:将汽车行驶时接收信号生成的异常信号评估指数与标准信号合格阈值进行对比,生成低频信号和受干扰数据信号;
S4:基于处理结果的受干扰数据信号,结合当指挥中心信号重合信息和接收信号强度信息建立数据模型,生成持续评估指数;
S5:将持续评估模块传递来的持续评估指数与标准信号阈值进行对比,根据对比结果,选择不同的信号和方式作为汽车导航系统的导航依据。
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