CN212694058U - 一种卫星导航欺骗信号防御系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种卫星导航欺骗信号防御系统，涉及卫星导航欺骗信号防御技术领域，尤其是一种卫星导航欺骗信号防御系统，其包括：导航信号接收单元、信号切换单元、备用导航信号发生单元以及导航接收机，卫星导航欺骗信号防御系统通过信号切换单元实时监测天线接收的卫星导航信号，当检测为完好真实完好卫星导航信号时，将信号直接传送至导航接收机，传送至备用导航信号发生单元，备份时钟、位置和速度数据；反之，立即阻断天线接收信号到导航接收机的通路；启动备用导航信号发生单元，基于备份的时钟、位置和速度数据生成高精度卫星导航备用信号，并将此备用信号传送至导航接收机，使得导航接收机在备用导航信号指引下继续工作。

Description

一种卫星导航欺骗信号防御系统

技术领域

本实用新型涉及卫星导航欺骗信号防御技术领域，尤其是一种卫星导航欺骗信号防御系统。

背景技术

全球卫星导航系统（GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS），是一种运用在轨卫星在地球表面或近地空间为用户提供全天候的定位、导航、授时等功能的系统。目前常见的全球卫星导航系统有GPS、北斗、格洛纳斯和伽利略四种，已广泛应用于军、民航空、航海、精确制导武器、导航定位、电力、金融、高铁、通信等领域。

由于全球卫星导航系统通常采用固定调制方式和广播的方式传播信号，且到达地面后的信号功率非常微弱，这使得GNSS接收机在接收卫星信号时很容易被干扰。目前，常见的卫星导航干扰方式包括：压制式干扰和虚假信号式干扰。压制式干扰的基本原理是利用信号发生设备产生大功率的电磁波信号，堵塞GNSS接收机卫星导航信道，使GNSS导航接收机定位、导航、授时功能紊乱或失效。压制式干扰方式实现较为简单，但较大功率的干扰信号容易被GNSS接收机检测，并可通过信号处理技术消除干扰。

与压制式干扰相比，虚假信号式干扰则更具有隐蔽性和杀伤力。虚假信号式干扰的基本原理是通过模拟真实的GNSS星座的卫星轨道、导航电文及观测数据等信息，生成任意指定位置、速度、时间的卫星导航虚假虚假信号信号。然后通过功率放大器将此虚假信号信号功率放大到比真实卫星导航信号高4dB到10dB，通过天线辐射出去，遮断天空中真实的卫星导航信号，从而侵入区域内GNSS接收机，将模拟位置、速度或时间参数的信号注入GNSS接收机，实现卫星导航虚假信号。

可见，与压制式干扰方式相比，虚假信号干扰方式可使GNSS接收机不能检测到自己被干扰，其攻击方式更加隐蔽，可以导致受害GNSS接收机产生错误的定位、位置和时间的结果，进而可能会对社会生活和军事卫星导航应用产生灾难性后果。

发明内容

本实用新型提供了一种卫星导航欺骗信号防御系统，用于解决现有技术中卫星导航接收系统容易被欺骗信号干扰的问题。

本实用新型采用如下技术方案：

一种卫星导航欺骗信号防御系统，包括：导航信号接收单元、信号切换单元、备用导航信号发生单元以及导航接收机；

所述导航信号接收单元用于接收来自导航卫星的卫星导航信号，所述备用导航信号发生单元用于备份来自所述导航信号接收单元的所述卫星导航信号以及产生备用导航信号，所述信号切换单元用于监控来自所述导航信号接收单元的所述卫星导航信号的完好性以及真实性，所述信号切换单元还用于根据卫星导航信号完好性以及真实性切换供给所述导航接收机的导航信号，所述导航接收机用于根据接收的导航信号给出导航信息，所述导航信号为所述卫星导航信号或所述备用导航信号；

所述导航信号接收单元设有输出端，所述信号切换单元信号设有输入端、卫星导航信号备份输出端、导航信号输出端以及控制端，所述备用导航信号发生单元设有输入端、控制端以及输出端，所述导航接收机设有输入端；

所述导航信号接收单元输出端以及所述备用导航信号发生单元输出端分别与所述信号切换单元输入端电连接，所述备用导航信号发生单元输入端与所述信号切换单元卫星导航信号备份输出端电连接，所述信号切换单元导航信号控制端与所述备用导航信号控制端电连接，所述信号切换单元导航信号输出端与所述导航接收机输入端电连接。

进一步地，所述信号切换单元包括：卫星导航信号检测模块、第一通断控制模块以及第二通断控制模块；

所述卫星导航信号检测模块用于监控来自所述导航信号接收单元的所述卫星导航信号的完好性以及真实性，所述卫星导航信号检测模块还用于根据所述卫星导航信号的完好性以及真实性控制所述第一通断控制模块以及所述第二通断控制模块，所述第一通断控制模块用于通断控制传送至所述备用导航信号发生单元的所述卫星导航信号，所述第二通断控制模块用于通断选择传送至所述导航接收机的所述导航信号；

所述第一通断控制模块设有输入端、输出端以及控制端，所述卫星导航信号检测模块设有输入端、第一控制端、第二控制端以及第三控制端，所述第二通断控制模块设有第一输入端、第二输入端、控制端以及输出端；

所述第一通断控制模块输入端与所述导航信号接收单元输出端电连接，所述第一通断控制模块输出端与所述备用导航信号发生单元输入端电连接，所述第一通断控制模块控制端与所述卫星导航信号检测模块第一控制端电连接，所述第二通断控制模块第一输入端与所述导航信号接收单元电连接，所述第二通断控制模块第二输入端与所述备用导航信号发生单元输出端电连接，所述第二通断控制模块控制端与所述卫星导航信号检测模块第二控制端电连接，所述第二通断控制模块输出端与所述导航接收机输入端电连接，所述卫星导航信号检测模块输入端与所述导航信号接收单元输出端电连接，所述卫星导航信号检测模块第三控制端用于控制所述备用导航信号发生单元产生所述备用导航信号。

进一步地，所述备用导航信号发生单元包括：卫星导航信号解析模块、时钟模块、惯性导航模块以及导航信号生成模块；

所述卫星导航信号解析模块用于从所述卫星导航信号中解析出授时信号、位置信号以及速度信号，所述时钟模块用于备份所述授时信号以及产生守时信号，所述惯性导航模块用于备份所述位置信号以及所述速度信号，所述惯性导航模块还用于产生备用位置信号以及备用速度信号，所述导航信号生成模块用于将所述守时信号、所述备用位置信号以及所述备用速度信号生成备用导航信号；

所述卫星导航信号解析模块设有输入端、第一输出端以及第二输出端；所述时钟模块设有输入端以及输出端，所述惯性导航模块设有输入端以及输出端，所述导航信号生成模块设有第一输入端、第二输入端、控制端以及输出端；

所述卫星导航信号解析模块输入端与所述第一通断控制模块输出端电连接，所述卫星导航信号解析模块第一输出端与所述时钟模块输入端电连接，所述卫星导航信号解析模块第二输出端与所述惯性导航模块输入端电连接，所述时钟模块输出端与所述导航信号生成模块第一输入端电连接，所述惯性导航模块输出端与所述导航信号生成模块第二输入端电连接，所述导航信号生成模块输出端与所述第二通断控制模块第二输入端电连接，所述导航信号生成模块控制端与所述卫星导航信号检测模块第三控制端电连接。

进一步地，所述导航信号接收单元包括：天线、功率放大器以及功分器，所述天线用于接收来自导航卫星的所述卫星导航信号，所述天线设有输出端；所述功率放大器用于将所述天线传来的卫星导航信号进行功率放大，所述功率放大器设有输入端以及输出端；所述功分器用于将来自所述功率放大器的卫星导航信号进行功率分配，所述功分器设有输入端、第一输出端、第二输出端以及第三输出端；

所述功率放大器输入端与所述天线输出端电连接，所述功分器输入端与所述功率放大器输出端电连接，所述功分器第一输出端与所述第一通断控制模块输入端电连接，所述功分器第二输出端与所述卫星导航信号检测模块输入端电连接，所述功分器第三输出端与所述第二通断控制模块第一输入端电连接。

本实用新型的积极效果如下：

本实用新型公开了一种卫星导航欺骗信号防御系统，其包括导航信号接收单元、信号切换单元、备用导航信号发生单元以及导航接收机。

卫星导航欺骗信号防御系统通过信号切换单元识别来自导航信号接收单元的卫星导航信号，对其进行虚假信号、干扰信号、不完好信号检测，当该卫星导航信号为有效的、真实的、完好太空导航卫星信号时，其将从导航信号接收单元获取的卫星导航信号传送至导航接收机，保证导航接收机正常工作；并控制备用信号发生单元工作在备份模式，对卫星导航信号进行不间断的备份。

当卫星导航信号变为虚假信号、干扰信号、不完好信号至少之一时，信号切换单元切断供给导航接收机的卫星导航信号，并控制备用导航信号发生单元工作在输出工作模式，备用导航信号发生单元换产生备用导航信号，信号切换单元将备用导航信号发生单元产生的导航信号传送至导航接收机，使得导航接收机能够在备用导航接收机产生导航信号指引下继续导航，保证导航接收机不被欺骗信号和/或干扰信号所欺骗，保证导航接收机正常工作。

信号切换单元包括卫星导航信号检测模块、第一通断控制模块以及第二通断控制模块，卫星导航信号检测模块经过检测导航信号检测原理，识别出卫星导航信号的真伪；

当卫星导航信号为真实完好的信号时，其通过控制第一通断控制模块对有效卫星导航信号输出至备用导航信号发生单元，对卫星导航信号进行备份，控制导航信号生成模块处于待机模式，通过控制第二通断控制模块将卫星导航信号传输至卫星导航接收机，使得卫星导航接收机正常进行导航；

当卫星导航信号为无效的信号时，其通过控制第一通断控制模块切断供给备用导航信号发生单元的卫星导航信号，控制卫星导航信号解析模块处于待机模式，控制导航信号生成模块处于工作模式，输出备用导航信号，控制第二通断控制模块将备用导航信号传输至卫星导航接收机，使得卫星导航接收机在备用导航模块输出的信号下进行导航。

导航信号接收单元的天线将接收到的卫星导航信号送入功率放大器，经过功率放大器放大后的信号，送入功分器，功分器的三个输出端分别输出信号至第一通断控制模块输入端、卫星导航信号检测模块以及第二通断模块输入端，功分器为一分三功率分配器，将来自功率放大器的卫星导航信号进行功率分配，使卫星导航接收机、信号切换单元以及备用导航信号发生单元稳定且高灵敏的接收。

本实用新型解决了卫星导航欺骗信号防御的问题，在外部卫星导航欺骗信号入侵时，能够自动检测，并切断射频线路，启用备份信号，在一定时间内，维持设备正常运行，可使设备免受虚假卫星导航信号、干扰信号、不完好信号干扰，消除重大安全隐患。

四个模块独立运行，结构简单，使用方便，便于维护，实现成本低；系统自动识别卫星导航信号真伪，可全天候，自动化运行，不需要人为干预；系统能耗低，可通过射频线路自供电，不需要额外电源，实现一体化设计；可针对运动载体和固定载体分别传送惯性导航信号和精确授时信号，保证在接收到欺骗卫星导航信号后在一定时间内保持正常工作。

本实用新型性能稳定、安装方便、安全可靠，可广泛应用于军、民航空、航海、精确制导武器、导航定位、电力、金融、高铁、通信等领域。

附图说明

图1为本实用新型实施方式卫星导航欺骗信号防御系统结构图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，一种卫星导航欺骗信号防御系统，包括：导航信号接收单元、信号切换单元、备用导航信号发生单元以及导航接收机；

所述导航信号接收单元用于接收来自导航卫星的卫星导航信号，所述备用导航信号发生单元用于备份来自所述导航信号接收单元的所述卫星导航信号以及产生备用导航信号，所述信号切换单元用于监控来自所述导航信号接收单元的所述卫星导航信号的完好性以及真实性，所述信号切换单元还用于根据卫星导航信号完好性以及真实性切换供给所述导航接收机的导航信号，所述导航接收机用于根据接收的导航信号给出导航信息，所述导航信号为所述卫星导航信号或所述备用导航信号；

所述导航信号接收单元设有输出端，所述信号切换单元信号设有输入端、卫星导航信号备份输出端、导航信号输出端以及控制端，所述备用导航信号发生单元设有输入端、控制端以及输出端，所述导航接收机设有输入端；

所述导航信号接收单元输出端以及所述备用导航信号发生单元输出端分别与所述信号切换单元输入端电连接，所述备用导航信号发生单元输入端与所述信号切换单元卫星导航信号备份输出端电连接，所述信号切换单元导航信号控制端与所述备用导航信号控制端电连接，所述信号切换单元导航信号输出端与所述导航接收机输入端电连接。

更为具体地，卫星导航欺骗信号是一种广义的描述，实际上包括卫星导航虚假信号、干扰信号以及不完好信号，当卫星导航信号为虚假信号和/或干扰信号称之为不真实信号，当卫星导航信号为完好信号且既不是虚假信号也不是干扰信号则称之为真实完好信号。

导航信号接收单元接收来自太空中导航卫星的卫星导航信号，经过功率放大，最终可以使卫星导航接收机高灵敏接收。

信号切换单元具备监测卫星导航信号完好性以及真实性、切换供给备用导航信号发生单元导航信号、控制备用导航信号发生单元生成备份导航信号以及切换供给卫星接收机导航信号的功能。

信号切换单元根据来自导航信号接收单元的卫星导航信号判断卫星导航信号的真实性以及完好性，当卫星导航信号为真实太空信号且信号完好时，信号切换单元将来自导航接收单元的卫星导航信号分别送入导航接收机以及备用导航信号发生单元，并控制备用导航信号发生单元工作在备份工作模式，备用导航信号发生单元备份卫星导航信号中的授时信号、速度信号以及位置信号。

当卫星导航信号为虚假信号、干扰信号、不完好信号至少之一时，信号切换单元切断供给导航接收机以及供给备用导航信号发生单元的卫星导航信号，控制备用导航信号发生单元工作在输出工作模式，此时备用导航信号发生单元产生备用导航信号，信号切换单元将来自备用导航信号发生单元的备用导航信号送入导航接收机，从而实现在虚假信号、干扰信号、不完好信号至少之一侵入卫星导航接收单元时，从备用导航信号发生单元获取导航信号送入导航接收机，使得导航接收机持续工作。

备用导航信号发生单元工作在备份模式时，对卫星导航信号进行解析，将解析出的位置信号、速度信号以及授时信号定时间隔备份，确保时钟实时与卫星导航系统时统同步；为惯性导航模块定期提供位置和速度校准信号，从而将时钟和位置、速度备份的准确性。

备用导航信号发生单元为以惯性导航系统持续进行累加计算得到当前运动速度、方位角。卫星导航信号为真实的太空卫星导航信号时，信号切换单元定时间隔生成的位置信号、速度信号以及授时信号，该校准信号被备用导航信号发生单元接收，进行位置偏差纠正、速度纠正、授时信号纠正。

当经过信号切换单元判断，接收到的卫星导航信号为虚假信号、干扰信号、不完好信号至少之一时，信号切换单元控制备用导航信号发生单元以其内部的惯性导航信号以及守时信号生成备用导航信号，也即模拟真实卫星产生的位置信号、速度信号以及授时信号，送入导航接收机，实现导航接收机持续进行导航。

卫星导航欺骗信号防御系统通过信号切换单元识别来自导航信号接收单元的卫星导航信号，对其进行虚假信号、干扰信号、不完好信号检测，当该卫星导航信号为有效的、真实的、完好太空导航卫星信号时，其将从导航信号接收单元获取的卫星导航信号传送至导航接收机，保证导航接收机正常工作；并控制备用信号发生单元工作在备份模式，对卫星导航信号进行不间断的备份。

当卫星导航信号变为虚假信号、干扰信号、不完好信号至少之一时，信号切换单元切断供给导航接收机的卫星导航信号，并控制备用导航信号发生单元工作在输出工作模式，备用导航信号发生单元换产生备用导航信号，信号切换单元将备用导航信号发生单元产生的导航信号传送至导航接收机，使得导航接收机能够在备用导航接收机产生导航信号指引下继续导航，保证导航接收机不被欺骗信号和/或干扰信号所欺骗，保证导航接收机正常工作。

进一步地，所述信号切换单元包括：卫星导航信号检测模块、第一通断控制模块以及第二通断控制模块；

所述卫星导航信号检测模块用于监控来自所述导航信号接收单元的所述卫星导航信号的完好性以及真实性，所述卫星导航信号检测模块还用于根据所述卫星导航信号的完好性以及真实性控制所述第一通断控制模块以及所述第二通断控制模块，所述第一通断控制模块用于通断控制传送至所述备用导航信号发生单元的所述卫星导航信号，所述第二通断控制模块用于通断选择传送至所述导航接收机的所述导航信号；

所述第一通断控制模块设有输入端、输出端以及控制端，所述卫星导航信号检测模块设有输入端、第一控制端、第二控制端以及第三控制端，所述第二通断控制模块设有第一输入端、第二输入端、控制端以及输出端；

所述第一通断控制模块输入端与所述导航信号接收单元输出端电连接，所述第一通断控制模块输出端与所述备用导航信号发生单元输入端电连接，所述第一通断控制模块控制端与所述卫星导航信号检测模块第一控制端电连接，所述第二通断控制模块第一输入端与所述导航信号接收单元电连接，所述第二通断控制模块第二输入端与所述备用导航信号发生单元输出端电连接，所述第二通断控制模块控制端与所述卫星导航信号检测模块第二控制端电连接，所述第二通断控制模块输出端与所述导航接收机输入端电连接，所述卫星导航信号检测模块输入端与所述导航信号接收单元输出端电连接，所述卫星导航信号检测模块第三控制端用于控制所述备用导航信号发生单元产生所述备用导航信号。

更为具体地，信号切换单元包括卫星导航信号检测模块、第一通断控制模块以及第二通断控制模块，卫星导航信号检测模块用于识别来自导航信号接收单元的卫星导航信号虚假信号、干扰信号、不完好信号，其判断原理有多种：

功率和载噪比检测原理：对于接收机在地球表面接收，所接收到的信号功率电平较低。欺骗信号为了遮盖真实卫星导航信号，功率要大于真实信号功率，因此可以设置合理的功率上限，通过限制信号功率进行欺骗信号的检测识别。接收机测量的功率表示是有用信号功率和噪声功率的和。而载噪比是表示信号功率与噪声功率的关系量，通过测量分析载噪比可以判断卫星导航信号的真伪。

到达接收机天线的角度检测原理：又称为波达角原理，假设欺骗干扰源为单天线干扰源，发射的欺骗信号在接收机天线的方向角是相同的。通过使用多个接收机天线来实施对接收到的卫星导航信号的到达角进行检测，判断到达角是否相同来识别欺骗干扰。

多普勒频移量检测原理：由于卫星与卫星导航接收机的相对运动，产生了多普勒频移。卫星的速度可以通过接收机接收到的卫星星历数据获得。接收到的载波频率，随着卫星接近接收机而变大，卫星远离接收机而变小；而欺骗卫星导航发生设备与接收机之间的相对运动与真实卫星相比是有明显差异的，通过测量分析多普勒频移量可以检测卫星导航信号的真伪。

时间偏差检测原理:时间一致性监测的基本原理是：大多数欺骗信号所携带的信息和真实信号的时间并不能同步，而欺骗设备会给被欺骗接收机带来一定的时间差，那么通过比较本地高稳定性和高准确性时钟和接收的卫星信号星历时间的时差，监测这个偏移量，可以判断接收的卫星信号真伪。

射频“指纹”特征检测原理：研究证明，由于卫星导航中所使用的发射机的内部频率源不稳定，而且发射机内部组成的元器件是非线性的，另外在元器件的加工和组装过程中会存在一定的工艺缺陷等，因此即使是同一条生产线同一批次生产的射频元器件之间也会存在着细微的差异。这些细微差异和人体指纹特征有着相近的意义，因此也被称之为射频“指纹”特征。利用射频“指纹”特征进行识别的技术称为射频指纹识别技术，利用该技术可以用来检测卫星导航信号的完好性和真实性。

运动比较基本原理：由于接收机接收的导航信息中的位置是静止或者是连续变化的，当接收机接收到带有虚假位置的欺骗导航信号时，会出现位置突变，利用这个原理可以用来检测卫星导航信号的完好性和真实性。

卫星导航信号检测模块根据上述原理至少之一判断卫星导航信号的真伪，其为系统控制核心模块，对来自接收天线的卫导航信号完好性、真实性实时监控，综合采用载噪比监测、绝对功率监测、运动比较、波达方向、信号特征等监测技术实时检测信号的完好性和真实性。

卫星导航信号正常时，卫星导航信号检测模块控制第一通断控制模块接通，卫星导航信号直达卫星导航授时接收机，触发卫星导航信号解析模块处于工作模式，其解析出卫星导航信号中的授时信号、位置信号以及速度信号；卫星导航信号检测模块控制第二控制通断控制模块，卫星导航接收单元接收的卫星导航信号可直达卫星导航接收机，保障卫星导航接收机正常工作；卫星信号检测模块控制导航信号生成模块处于待机模式。

卫星导航信号不正常时，如出现虚假信号、干扰信号、不完好信号任意之一，卫星导航信号检测模块控制第一通断控制模块，断开，阻断导航信号接收单元接收的可疑卫星导航信号，触发卫星导航授时接收机处于待机模式；卫星导航信号检测模块控制导航信号发生模块处于输出工作模式；卫星导航信号检测模块控制第二通断控制模块，导航信号生成模块输出的备份卫星导航信号可直达接收机。切换卫星导航信号，保障卫星接收机在指定时间段内正常工作。

信号切换单元包括卫星导航信号检测模块、第一通断控制模块以及第二通断控制模块，卫星导航信号检测模块经过检测导航信号检测原理，识别出卫星导航信号的真伪；

当卫星导航信号为真实完好的信号时，其通过控制第一通断控制模块对有效卫星导航信号输出至备用导航信号发生单元，对卫星导航信号进行备份，控制导航信号生成模块处于待机模式，通过控制第二通断控制模块将卫星导航信号传输至卫星导航接收机，使得卫星导航接收机正常进行导航；

当卫星导航信号为无效的信号时，其通过控制第一通断控制模块切断供给备用导航信号发生单元的卫星导航信号，控制卫星导航信号解析模块处于待机模式，控制导航信号生成模块处于工作模式，输出备用导航信号，控制第二通断控制模块将备用导航信号传输至卫星导航接收机，使得卫星导航接收机在备用导航模块输出的信号下进行导航。

进一步地，所述备用导航信号发生单元包括：卫星导航信号解析模块、时钟模块、惯性导航模块以及导航信号生成模块；

所述卫星导航信号解析模块用于从所述卫星导航信号中解析出授时信号、位置信号以及速度信号，所述时钟模块用于备份所述授时信号以及产生守时信号，所述惯性导航模块用于备份所述位置信号以及所述速度信号，所述惯性导航模块还用于产生备用位置信号以及备用速度信号，所述导航信号生成模块用于将所述守时信号、所述备用位置信号以及所述备用速度信号生成备用导航信号；

所述卫星导航信号解析模块设有输入端、第一输出端以及第二输出端；所述时钟模块设有输入端以及输出端，所述惯性导航模块设有输入端以及输出端，所述导航信号生成模块设有第一输入端、第二输入端、控制端以及输出端；

所述卫星导航信号解析模块输入端与所述第一通断控制模块输出端电连接，所述卫星导航信号解析模块第一输出端与所述时钟模块输入端电连接，所述卫星导航信号解析模块第二输出端与所述惯性导航模块输入端电连接，所述时钟模块输出端与所述导航信号生成模块第一输入端电连接，所述惯性导航模块输出端与所述导航信号生成模块第二输入端电连接，所述导航信号生成模块输出端与所述第二通断控制模块第二输入端电连接，所述导航信号生成模块控制端与所述卫星导航信号检测模块第三控制端电连接。

更为具体地，卫星导航信号为真实完好信号的情况下，备用信号发生单元处于备份工作模式。卫星导航信号解析模块正常工作，将卫星导航信号进行解析，为时钟模块提供高精度授时信号，确保时钟实时与卫星导航系统时统同步；为惯性导航模块定期提供位置和速度校准信号，从而将时钟和位置、速度备份的准确性。导航信号发生器处于待机状态。

在卫星导航信号为无效信号的情况下，备用信号发生单元处于输出工作模式。卫星导航信号解析模块处于待机状态，导航信号发生器启动，时钟模块和惯性导航模块为导航信号发生器持续提供位置、速度和授时信号。此时备用信号发生单元输出卫星导航信号，并在一定时间内保持足够的精度。

卫星导航信号解析模块，在备份模式下可为时钟模块提供授时数据和授时脉冲；可为惯性导航模块提供位置和速度校准数据，为导航信号发生模块实时更新初始配置。

时钟模块，在卫星导航信号为真实完好信号时，高精度同步卫星导航授时时钟；向导航信号发生模块实时输出时间数据和授时脉冲；在卫星导航信号为无效信号时，处于守时模式，在一定时间内可提供高精度的授时数据和脉冲，为导航信号发生模块生成导航信号提供高精度时统依据。

其中惯性导航模块，在卫星导航信号为真实完好的信号时，处于位置、速度备份工作模式，定时校准位置和速度，实时向导航信号发生模块实时输出位置和速度初始配置；卫星导航信号无效时，处于位置、速度输出工作模式，在一定时间内可提供高精度的位置、速度数据，为导航信号发生模块生成导航信号提供高精度位置和速度依据。

其中导航信号生成模块，可以高精度模拟GPS、北斗、格洛纳斯和伽利略等卫星导航系统的单独或组合导航信号。模块受卫星导航信号检测模块控制；卫星导航信号为真实完好信号时，导航信号生成模块实时接收时钟模块和惯性导航模块的信号，作为信号生成的初始配置；卫星导航信号为无效信号时，导航信号生成模块实时接收时钟模块和惯性导航模块的信号，作为信号发生的实时依据。

惯性导航模块是一种不依赖于任何外部信息，也不向外辐射能量的自助式导航系统，惯性导航模块内置加速度传感器以及陀螺仪，其依据惯性导航原理生成加速度信号以及方位角信号，导航信号生成模块将来自惯性导航模块的加速度信号以及方位角信号解算，并通过校准信号的不断校准修整，从而向载体提供航向、姿态、速度和位置信息；本实施方式校准信号来自卫星导航信号授时接收模块；授时模块也需要授时信号不断的进行修整，其自身是一种高精度的、可靠的始终源，如原子钟、恒温晶振，能够在一定时间自我推算延续精确授时信号，其即使在一段时间内没有得到校准信号的修正，依然可以达到较高精度的守时能力，本实施方式授时校准信号来自卫星导航信号授时接收模块。

备用导航信号发生单元其依靠惯性导航模块、授时模块以及导航信号生成模块生成模拟卫星导航信号的备用导航信号，该信号不依赖于任何外部信息，也不向外辐射能量，能够抵御来自外部的欺骗信号和/或干扰信号。对于导航接收机而言，由于备用导航信号发生单元生成的信号与真实的卫星导航信号在数据格式上无异，故导航接收机可以采用通用的导航接收机，通用性、互换性更好。

进一步地，所述导航信号接收单元包括：天线、功率放大器以及功分器，所述天线用于接收来自导航卫星的所述卫星导航信号，所述天线设有输出端；所述功率放大器用于将所述天线传来的卫星导航信号进行功率放大，所述功率放大器设有输入端以及输出端；所述功分器用于将来自所述功率放大器的卫星导航信号进行功率分配，所述功分器设有输入端、第一输出端、第二输出端以及第三输出端；

所述功率放大器输入端与所述天线输出端电连接，所述功分器输入端与所述功率放大器输出端电连接，所述功分器第一输出端与所述第一通断控制模块输入端电连接，所述功分器第二输出端与所述卫星导航信号检测模块输入端电连接，所述功分器第三输出端与所述第二通断控制模块第一输入端电连接。

更为具体地，天线将接收到的卫星导航信号送入功率放大器，经过功率放大器放大后的信号，送入功分器，功分器的三个输出端分别输出信号至第一通断控制模块输入端、卫星导航信号检测模块以及第二通断模块输入端，功分器为一分三功率分配器，将来自功率放大器的卫星导航信号进行功率分配，使卫星导航接收机、信号切换单元以及备用导航信号发生单元稳定且高灵敏的接收。

以上所述实施方式仅为本实用新型的优选实施例，而并非本实用新型可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本实用新型原理和精神的前提下对其所做出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (4)

1.一种卫星导航欺骗信号防御系统，其特征在于，包括：导航信号接收单元、信号切换单元、备用导航信号发生单元以及导航接收机；

所述导航信号接收单元用于接收来自导航卫星的卫星导航信号，所述备用导航信号发生单元用于备份来自所述导航信号接收单元的所述卫星导航信号以及产生备用导航信号，所述信号切换单元用于监控来自所述导航信号接收单元的所述卫星导航信号的完好性以及真实性，所述信号切换单元还用于根据卫星导航信号完好性以及真实性切换供给所述导航接收机的导航信号，所述导航接收机用于根据接收的导航信号给出导航信息，所述导航信号为所述卫星导航信号或所述备用导航信号；

所述导航信号接收单元设有输出端，所述信号切换单元信号设有输入端、卫星导航信号备份输出端、导航信号输出端以及控制端，所述备用导航信号发生单元设有输入端、控制端以及输出端，所述导航接收机设有输入端；

所述导航信号接收单元输出端以及所述备用导航信号发生单元输出端分别与所述信号切换单元输入端电连接，所述备用导航信号发生单元输入端与所述信号切换单元卫星导航信号备份输出端电连接，所述信号切换单元导航信号控制端与所述备用导航信号控制端电连接，所述信号切换单元导航信号输出端与所述导航接收机输入端电连接。

2.根据权利要求1所述的一种卫星导航欺骗信号防御系统，其特征在于，所述信号切换单元包括：卫星导航信号检测模块、第一通断控制模块以及第二通断控制模块；

所述卫星导航信号检测模块用于监控来自所述导航信号接收单元的所述卫星导航信号的完好性以及真实性，所述卫星导航信号检测模块还用于根据所述卫星导航信号的完好性以及真实性控制所述第一通断控制模块以及所述第二通断控制模块，所述第一通断控制模块用于通断控制传送至所述备用导航信号发生单元的所述卫星导航信号，所述第二通断控制模块用于通断选择传送至所述导航接收机的所述导航信号；

所述第一通断控制模块设有输入端、输出端以及控制端，所述卫星导航信号检测模块设有输入端、第一控制端、第二控制端以及第三控制端，所述第二通断控制模块设有第一输入端、第二输入端、控制端以及输出端；

所述第一通断控制模块输入端与所述导航信号接收单元输出端电连接，所述第一通断控制模块输出端与所述备用导航信号发生单元输入端电连接，所述第一通断控制模块控制端与所述卫星导航信号检测模块第一控制端电连接，所述第二通断控制模块第一输入端与所述导航信号接收单元电连接，所述第二通断控制模块第二输入端与所述备用导航信号发生单元输出端电连接，所述第二通断控制模块控制端与所述卫星导航信号检测模块第二控制端电连接，所述第二通断控制模块输出端与所述导航接收机输入端电连接，所述卫星导航信号检测模块输入端与所述导航信号接收单元输出端电连接，所述卫星导航信号检测模块第三控制端用于控制所述备用导航信号发生单元产生所述备用导航信号。

3.根据权利要求2所述的一种卫星导航欺骗信号防御系统，其特征在于，所述备用导航信号发生单元包括：卫星导航信号解析模块、时钟模块、惯性导航模块以及导航信号生成模块；

所述卫星导航信号解析模块用于从所述卫星导航信号中解析出授时信号、位置信号以及速度信号，所述时钟模块用于备份所述授时信号以及产生守时信号，所述惯性导航模块用于备份所述位置信号以及所述速度信号，所述惯性导航模块还用于产生备用位置信号以及备用速度信号，所述导航信号生成模块用于将所述守时信号、所述备用位置信号以及所述备用速度信号生成备用导航信号；

所述卫星导航信号解析模块设有输入端、第一输出端以及第二输出端；所述时钟模块设有输入端以及输出端，所述惯性导航模块设有输入端以及输出端，所述导航信号生成模块设有第一输入端、第二输入端、控制端以及输出端；

所述卫星导航信号解析模块输入端与所述第一通断控制模块输出端电连接，所述卫星导航信号解析模块第一输出端与所述时钟模块输入端电连接，所述卫星导航信号解析模块第二输出端与所述惯性导航模块输入端电连接，所述时钟模块输出端与所述导航信号生成模块第一输入端电连接，所述惯性导航模块输出端与所述导航信号生成模块第二输入端电连接，所述导航信号生成模块输出端与所述第二通断控制模块第二输入端电连接，所述导航信号生成模块控制端与所述卫星导航信号检测模块第三控制端电连接。

4.根据权利要求3所述的一种卫星导航欺骗信号防御系统，其特征在于，所述导航信号接收单元包括：天线、功率放大器以及功分器，所述天线用于接收来自导航卫星的所述卫星导航信号，所述天线设有输出端；所述功率放大器用于将所述天线传来的卫星导航信号进行功率放大，所述功率放大器设有输入端以及输出端；所述功分器用于将来自所述功率放大器的卫星导航信号进行功率分配，所述功分器设有输入端、第一输出端、第二输出端以及第三输出端；

所述功率放大器输入端与所述天线输出端电连接，所述功分器输入端与所述功率放大器输出端电连接，所述功分器第一输出端与所述第一通断控制模块输入端电连接，所述功分器第二输出端与所述卫星导航信号检测模块输入端电连接，所述功分器第三输出端与所述第二通断控制模块第一输入端电连接。

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