WO2020224438A1

WO2020224438A1 - 卫星导航信号欺骗干扰检测方法、处理设备和系统

Info

Publication number: WO2020224438A1
Application number: PCT/CN2020/086138
Authority: WO
Inventors: 刘志俭; 钟小鹏; 明德祥; 乔纯捷; 刘春阳
Original assignee: 湖南国科防务电子科技有限公司; 长沙北斗产业安全技术研究院有限公司
Priority date: 2019-05-07
Filing date: 2020-04-22
Publication date: 2020-11-12
Also published as: CN109901200A; CN109901200B

Abstract

涉及卫星导航领域，提供了一种卫星导航信号欺骗干扰检测方法、卫星导航信号处理系统、卫星导航信号处理设备，方法包括：获取通过两个以上导航信号接收天线实时接收的至少两个GNSS卫星导航信号（S11）；对各GNSS卫星导航信号进行处理，获得对应的各导航信号相关信息（S12）；对各导航信号接收天线的各导航信号相关信息进行差值处理，获得差值处理方程（S13）；求解差值处理方程，获得差值求解结果（S14）；基于差值求解结果，确定是否存在卫星导航信号欺骗干扰（S15）。该方法可有效、可靠的识别卫星导航信号欺骗干扰的存在。

Description

卫星导航信号欺骗干扰检测方法、处理设备和系统

技术领域

本申请涉及无线电导航及卫星导航领域，尤其涉及一种卫星导航信号欺骗干扰检测方法、卫星导航信号处理系统、卫星导航信号处理设备、电子设备以及计算机可读存储介质。

背景技术

卫星导航系统是20世纪人类科技的一项重大突破，通过在上万公里的轨道上布设导航卫星并发射导航信号，高效并低成本地解决了定位和授时问题，目前，卫星导航系统已经成为国家基础设施，深入到了大众生活的方方面面，尤其是进入智能时代以来，基于卫星导航的位置服务更是不可或缺。但是由于卫星发射的导航信号到达地面的功率非常微弱，且民用导航信号结构公开，容易被干扰和欺骗，其中欺骗信号更为隐蔽，危害更为严重，常规无线电探测手段无法发现欺骗信号的存在。目前常用欺骗检测方法主要包括多峰检测、信号质量检测等，但是均无法保证可靠的检测欺骗信号。

因此，亟需一种安全可信的且成本可控的技术手段来解决以上问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种卫星导航信号欺骗干扰检测方法、卫星导航信号处理系统、卫星导航信号处理设备、电子设备以及计算机可读存储介质。

一个实施例中的卫星导航信号欺骗干扰检测方法，包括以下步骤：

获取通过两个以上导航信号接收天线实时接收的至少两个GNSS卫星导航信号；

对各所述GNSS卫星导航信号进行处理，获得对应的各导航信号相关信息；

对各导航信号接收天线的各所述导航信号相关信息进行差值处理，获得差值处理方程；求解所述差值处理方程，获得差值求解结果；并基于所述差值求解结果，确定是否存在卫星导航信号欺骗干扰；所述差值处理方程包括载波相位差值处理方程，或者所述差值处理方程包括载波相位差值处理方程和伪距差值处理方程。

进一步地，在一些实施例中，对各导航信号接收天线的各所述导航信号相关信息进行差值处理，获得差值处理方程；求解所述差值处理方程，获得差值求解结果；并基于所述差值求解结果，确定是否存在卫星导航信号欺骗干扰，包括：

将各所述导航信号相关信息发送给处理设备，以使得所述处理设备对各导航信号接收天线的各所述导航信号相关信息进行差值处理，获得差值处理方程；求解所述差值处理方程，获得差值求解结果；基于所述差值求解结果，确定是否存在卫星导航信号欺骗干扰。

获取各导航信号相关信息，各所述导航信号相关信息包括：对两个以上导航信号接收天线实时接收的GNSS卫星导航信号进行处理后，获得的对应的导航信号相关信息；

对各导航信号接收天线的各所述导航信号相关信息进行差值处理，获得差值处理方程；所述差值处理方程包括载波相位差值处理方程，或者所述差值处理方程包括载波相位差值处理方程和伪距差值处理方程；求解所述差值处理方程，获得差值求解结果；基于所述差值求解结果，确定是否存在卫星导航信号欺骗干扰。

进一步地，在上述实施例的方案中，接收的GNSS卫星导航信号中可能包含欺骗干扰信号。

进一步地，在上述实施例的方案中，所述导航信号相关信息包括：导航电文、时间、伪距、载波相位、多普勒、定位结果以及测速结果中的至少一种。

进一步地，在上述实施例的方案中，各导航信号接收天线对应的导航信号接收设备时间同步，对各导航信号接收天线的各所述导航信号相关信息进行差值处理，获得差值处理方程，包括：

对各导航信号接收天线的各所述导航信号相关信息进行单差处理，获得单差处理方程，所述差值处理方程包括所述单差处理方程。

进一步地，在上述实施例的方案中，所述载波相位差值处理方程包括单差载波相位方程组，所述伪距差值处理方程包括单差伪距方程组。

进一步地，在上述实施例的方案中，对各导航信号接收天线的各所述导航信号相关信息进行单差处理，获得单差处理方程，包括：

根据各导航信号接收天线对应的所述导航信号相关信息，确定各导航信号接收天线接收的各卫星的导航信号相关信息的观测方程，所述观测方程包括载波相位观测方程，或者所述观测方程包括载波相位观测方程和伪距观测方程；

对各导航信号接收天线接收的各卫星的导航信号相关信息的观测方程求差，获得单差处理方程组。

进一步地，在上述实施例的方案中，各导航信号接收天线对应的导航信号接收设备时间同步或者时间不同步，对各导航信号接收天线的各所述导航信号相关信息进行差值处理，获得差值处理方程，包括：

对各导航信号接收天线的各所述导航信号相关信息进行双差处理，获得双差处理方程，所述差值处理方程包括所述双差处理方程。

进一步地，在上述实施例的方案中，所述载波相位差值处理方程包括双差载波相位方程组，所述伪距差值处理方程包括双差伪距方程组。

进一步地，在上述实施例的方案中，对各导航信号接收天线的各所述导航信号相关信息进行双差处理，获得双差处理方程，包括：

对各导航信号接收天线接收的各卫星的导航信号相关信息的观测方程求差，获得单差方程组；

根据所述单差方程组，对各卫星的对应的导航信号相关信息的单差方程进行求差，得到双差方程组。

进一步地，在上述实施例的方案中，求解所述差值处理方程，获得差值求解结果，包括：求解所述差值处理方程，获得导航信号接收天线之间的第一基线矢量，所述差值求解结果包括所述第一基线矢量。

进一步地，在上述实施例的方案中，求解所述差值处理方程，获得差值求解结果，包括：将待求解基线矢量设定为设定值，代入所述差值处理方程，求解整周模糊度，所述差值求解结果包括整周模糊度求解结果。

进一步地，在上述实施例的方案中，求解所述差值处理方程，获得差值求解结果，包括：在基线实际长度远大于导航信号接收设备的定位精度时，所述差值处理方程包括伪距差值处理方程，求解所述伪距差值处理方程，获得导航信号接收天线之间的第二基线矢量，所述差值求解结果包括所述第二基线矢量。

进一步地，在上述实施例的方案中，在所述第一基线矢量的长度接近于预设值时，判定存在卫星导航信号欺骗干扰。

进一步地，在上述实施例的方案中，在所述整周模糊度求解结果为求解成功时，判定存在卫星导航信号欺骗干扰。

进一步地，在上述实施例的方案中，在所述第二基线矢量接近于0且远小于基线实际长度时，判定存在卫星导航信号欺骗干扰。

进一步地，还包括步骤：当基于各所述导航信号相关信息进行分析处理，确定不存在卫星导航信号欺骗干扰时，进行测向、测姿、高精度相对定位、绝对定位中的任意一种处理。

一个实施例中的卫星导航信号处理系统，包括：两个以上间隔布置的导航信号接收天线，以及导航信号接收设备；各所述导航信号接收天线与所述导航信号接收设备连接，所述导航信号接收设备与处理设备连接；

所述导航信号接收天线实时接收GNSS卫星导航信号；

所述导航信号接收设备对所述GNSS卫星导航信号进行处理，获得对应的导航信号相关信息，并将各所述导航信号相关信息发送给所述处理设备，以使得所述处理设备对各导航信号接收天线的各所述导航信号相关信息进行差值处理，获得差值处理方程；所述差值处理方程包括载波相位差值处理方程，或者所述差值处理方程包括载波相位差值处理方程和伪距差值处理方程；求解所述差值处理方程，获得差值求解结果；基于所述差值求解结果，确定是否存在卫星导航信号欺骗干扰。

进一步地，所述间隔布置的距离值为常量或变量。

进一步地，所述导航信号接收设备包括一个，各所述所述导航信号接收天线均与所述导航信号接收设备连接。

进一步地，所述导航信号接收设备包括两个以上，每个所述导航信号接收设备与至少一个导航信号接收天线连接。

进一步地，所述导航信号接收天线与导航信号接收设备为一体式或分体式；所述导航信号接收设备与处理设备为一体式或分体式。

进一步地，所述导航信号接收设备通过有线连接或无线连接与所述处理设备连接。

进一步地，所述导航信号接收设备包括两个以上，各所述导航信号接收设备之间时间同步或异步。

进一步地，一些实施例中的卫星导航信号处理系统，还包括所述处理设备。

一个实施例中的卫星导航信号处理设备，包括：两个以上间隔布置的导航信号接收天线，以及导航信号接收设备，各所述导航信号接收天线与所述导航信号接收设备连接；所述导航信号接收天线实时接收GNSS卫星导航信号；

所述导航信号接收设备对所述GNSS卫星导航信号进行处理，获得对应的导航信号相关信息，并基于对各导航信号接收天线的各所述导航信号相关信息进行差值处理，获得差值处理方程；所述差值处理方程包括载波相位差值处理方程，或者所述差值处理方程包括载波相位差值处理方程和伪距差值处理方程；求解所述差值处理方程，获得差值求解结果；基于所述差值求解结果，确定是否存在卫星导航信号欺骗干扰。

一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上所述方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述方法的步骤。

基于如上所述的实施例的方案，基于两个以上导航信号接收天线实时接收的GNSS卫星导航信号对应的导航信号相关信息进行差值处理，获得差值处理方程，并通过求解差值处理方程得到的差值求解结果确定是否存在卫星导航信号欺骗干扰，由于利用了两个以上接收体天线实时接收的GNSS卫星导航信号对应的导航信号相关信息，并通过差值处理方程进行求解，从而能够有效、可靠地识别卫星导航信号欺骗干扰的存在，无需执行复杂的算法，无需进行特定的载体机动。且提供的卫星导航信号处理系统，安装简便，可以采用分体式或者一体式设备，无特殊安装要求，不但静态可以使用，在动态条件下同样适用，还可以进一步实现测向、测姿、高精度相对定位、绝对定位等功能。

附图说明

图1为一个实施例的卫星导航信号欺骗干扰检测方法的流程示意图。

图2为另一个实施例的卫星导航信号欺骗干扰检测方法的流程示意图。

图3为另一个实施例的卫星导航信号欺骗干扰检测方法的流程示意图。

图4为一个实施例中的卫星导航信号处理系统的结构示意图。

图5为另一个实施例中的卫星导航信号处理系统的结构示意图。

图6为一个应用示例中的卫星导航信号处理系统的结构示意图。

图7为一个应用示例中的卫星导航信号处理系统的结构示意图。

图8为一个实施例中的电子设备的内部结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，一个实施例中的卫星导航信号欺骗干扰检测方法，包括下述步骤S11至步骤S15。

S11：获取通过两个以上导航信号接收天线实时接收的至少两个GNSS卫星导航信号。

可以通过两个以上的导航信号接收天线实时接收GNSS Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统)卫星导航信号(以下简称：GNSS信号)。

S12：对各所述GNSS卫星导航信号进行处理，获得对应的各导航信号相关信息。

一些实施例中，上述导航信号相关信息，可以包括导航电文、时间、伪距、载波相位、多普勒、定位结果以及测速结果中的至少一项。可以采用任何可能的方式对GNSS卫星导航信号进行处理，以获得上述导航信号相关信息。一些实施例中，可以通过导航信号接收设备对GNSS卫星导航信号进行处理，获取上述导航信号相关信息。

S13：对各导航信号接收天线的各所述导航信号相关信息进行差值处理，获得差值处理方程；所述差值处理方程包括载波相位差值处理方程，或者所述差值处理方程包括载波相位差值处理方程和伪距差值处理方程。

对各导航信号接收天线的各所述导航信号相关信息进行差值处理，获得差值处理方程时，基于不同的考虑因素，可以有不同的差值处理方式。

在一些实施例中，各导航信号接收天线对应的导航信号接收设备时间同步时，对各导航信号接收天线的各所述导航信号相关信息进行差值处理，获得差值处理方程，包括：

此时，上述载波相位差值处理方程包括单差载波相位方程组，所述伪距差值处理方程包括单差伪距方程组。即，单差处理方程，可以包括单差载波相位方程组，或者是，单差处理方程包括单差载波相位方程组和单差伪距方程组。

其中，对各导航信号接收天线的各所述导航信号相关信息进行单差处理，获得单差处理方程，包括：

一些实施例中，各导航信号接收天线对应的导航信号接收设备时间同步或者时间不同步时，对各导航信号接收天线的各所述导航信号相关信息进行差值处理，获得差值处理方程，包括：

此时，上述载波相位差值处理方程包括双差载波相位方程组，所述伪距差值处理方程包括双差伪距方程组。即，双差处理方程包括双差载波相位方程组，或者是，双差处理方程包括双差载波相位方程组和双差伪距方程组。

一些实施例中，对各导航信号接收天线的各所述导航信号相关信息进行双差处理，获得双差处理方程，包括：

步骤S14：求解所述差值处理方程，获得差值求解结果。

基于不同的考虑因素，可以采用不同的方式对上述差值处理方程进行求解，例如可以通过模糊度求解、相对位置求解、绝对位置求解等方式进行求解，以下就其中几种方式进行举例说明。

在一些实施例中，可以通过求解所述差值处理方程，获得导航信号接收天线之间的基线矢量(为了与下述基线实际长度远大于导航信号接收设备的定位精度时求得的基线矢量相区分，本申请实施例中记为第一基线矢量)，此时，上述所述差值求解结果包括所述第一基线矢量。

一些实施例中，可以将待求解基线矢量设定为设定值(例如设定为0)，代入所述差值处理方程，求解整周模糊度，所述差值求解结果包括整周模糊度求解结果。

一些实施例中，在基线实际长度远大于导航信号接收设备的定位精度时(可以理解，远大于是一个相对概念，通常可以认为是基线实际长度与定位精度之间的差值大于或者等于设定差值阈值，且该设定差值阈值需要足够大，本领域技术人员可以结合技术需要，设定什么样的情况下认为是远大于，以及该设定差值阈值需要大到什么程度)，所述差值处理方程包括伪距差值处理方程，求解所述伪距差值处理方程，获得导航信号接收天线之间的第二基线矢量，此时，所述差值求解结果包括所述第二基线矢量。

可以理解，上述实施例中仅以其中示例进行说明，本领域技术人员可以理解，在实际技术应用中，也可以对上述示出的各示例进行任意组合。

步骤S15：基于所述差值求解结果，确定是否存在卫星导航信号欺骗干扰。

在一些实施例中，可以通过将获得的差值求解结果与对应的预设阈值比较，根据比较结果确定是否存在卫星导航信号欺骗干扰。

参考如上所述示例的差值求解结果，在一些实施例中，可以在所述第一基线矢量的长度接近于预设值时(可以理解，接近于是一个相对概念，通常可以认为是第一基线矢量的长度与预设值之间的差值小于或者等于设定长度阈值，且该设定长度阈值比较小，本领域技术人员可以结合技术需要。设定基线矢量的长度与预设值的差值在什么样的范围内会被认为是接近于，以及该设定长度阈值需要小到什么程度)，判定存在卫星导航信号欺骗干扰。一些实施例中，可以在所述整周模糊度求解结果为求解成功时，判定存在卫星导航信号欺骗干扰。一些实施例中，可以在所述第二基线矢量接近于0且远小于基线实际长度时(可以理解，与上述远大于、接近于类似，接近于、远小于均是相对概念，本领域技术人员可以结合技术需要设定基线矢量的长度与预设值的差值在什么样的范围内会被认为是接近于、以及第二基线矢量的长度小于基线实际长度的值达到多大值会被认为是远小于)，判定存在卫星导航信号欺骗干扰。

基于如上所述的实施例，当基于各所述导航信号相关信息进行分析处理，确定不存在卫星导航信号欺骗干扰时，还可以进一步进行测向、测姿、高精度相对定位、绝对定位中的任意一种处理。

基于如上所述的实施例，以下两个导航信号接收天线为例进行举例说明。将两个导航信号接收天线分别定义为天线r和天线b，则原始对于天线r和天线b的伪距和载波相位观测方程可以表述为如下公式：

ρ _j，r＝λ ^-1(r _j，r+I _j，r+T _j，r)+f(δt _r-δt _j)+ε _j，r

ρ _j，b＝λ ^-1(r _j，b+I _j，b+T _j，b)+f(δt _b-δt _j)+ε _j，b

φ _j，r＝λ ^-1(r _j，r-I _j，r+T _j，r)+f(δt _r-δt _j)+N _j，r+η _j，r

φ _j，b＝λ ^-1(r _j，b-I _j，b+T _j，b)+f(δt _b-δt _j)+N _j，b+η _j，b

其中，ρ _j，r，ρ _j，b分别代表对天线r和天线b接收的第j颗卫星的GNSS信号进行处理后得到的伪距，φ _j，r，φ _j，b分别代表对天线r和天线b接收的第j颗卫星的GNSS信号进行处理后得到的载波相位，r _j，r，r _j，b分别代表天线r和天线b相对第j颗卫星的几何距离，I _j，x，T _j，x，δt _x，N _j，x，ε _j，x，η _j，x(x＝r，b)分别为x天线相对第j颗卫星的电离层延迟、对流层延迟、接收设备钟差、整周模糊度、伪距测量噪声、载波相位测量噪声，δt _j为第j颗卫星的钟差，λ，f为对应接收的GNSS信号的波长和频率。

针对第j颗卫星，将天线r和天线b的上述观测方程进行求差，即可得到如下的伪距和载波相位的单差方程：

ρ _j，rb＝λ ^-1(r _j，rb+I _j，rb+T _j，rb)+fδt _rb+ε _j，rb

φ _j，rb＝λ ^-1(r _j，rb-I _j，rb+T _j，rb)+fδt _rb+N _j，rb+η _j，rb

其中ρ _j，rb，φ _j，rb，I _j，rb，T _j，rb，δt _rb，N _j，rb，ε _j，rb，η _j，rb分别为单差后的伪距、载波相位、电离层延迟、对流层延迟、接收设备钟差、整周模糊度、伪距测量噪声、载波相位测量噪声，r _j，rb为几何距离单差。

在两个天线之间的距离不远时(例如<500m)，可以忽略单差方程中的I _j，rb，T _j，rb项，若接收设备r和接收设备b之间时间同步，可以进一步忽略δt _rb。

对第i，j卫星的单差方程求差，即得到如下的双差方程：

ρ _ji，rb＝λ ^-1(r _ji，rb+I _ji，rb+T _ji，rb)+ε _ji，rb

φ _ji，rb＝λ ^-1(r _ji，rb-I _ji，rb+T _ji，rb)+N _ji，rb+η _ji，rb

其中，ρ _ji，rb，φ _ji，rb，I _ji，rb，T _ji，rb，N _ji，rb，ε _ji，rb，η _ji，rb分别为双差后的伪距、载波相位、电离层延迟、对流层延迟、整周模糊度、伪距测量噪声、载波相位测量噪声。

考虑到在进行欺骗干扰检测时，两个天线之间的距离不会太远，可以忽略I _ji，rb，T _ji，rb，则得到简化后的如下双差方程：

ρ _ji，rb＝λ ^-1r _ji，rb+ε _ji，rb

φ _ji，rb＝λ ^-1r _ji，rb+N _ji，rb+η _ji，rb

其中r _ji，rb为几何距离双差，可以表示为如下公式

r _ji，rb＝-λ ^-1(A _j，r-A _i，r) ^TB _rb

其中A _j，r为从r天线指向j卫星的单位矢量，A _i，r为从r天线指向i卫星的单位矢量，B _rb为由b天线指向r天线的基线矢量。

具体地，在本申请的一些实施例中，通过一个或多个时刻的观测数据，建立双差载波相位方程组或双差载波相位/伪距方程组，利用整周模糊度求解算法获取高精度的基线矢量B′ _rb和N _ji，rb(i＝1～s，i≠j)，s为可视的观测卫星数量。如果获得的B′ _rb的长度r′ _rb接近于0，则认为存在欺骗干扰。若接收设备r和接收设备b时间同步，则可以采用单差载波相位方程组或单差载波相位和伪距方程组完成所述功能。

具体地，在本申请的一些实施例中，通过一个或多个时刻的观测数据，建立双差伪距和载波方程组，令待求解基线矢量B _rb＝0带入方程组，求解整周模糊度N _ji，rb(i＝1～s，i≠j)。若模糊度求解成功，则认为存在欺骗干扰。若接收设备r和接收设备b时间同步，则可以采用单差载波相位方程组或单差载波相位和伪距方程组完成所述功能。

具体地，在本申请的一些实施例中，若真实基线B _rb的长度r _rb远大于导航信号接收设备的定位精度时，可以直接通过一个或多个时刻的双差伪距方程组求解基线矢量B′ _rb，如果B′ _rb的长度r′ _rb接近于0且远小于基线实际长度r _rb，则认为存在欺骗干扰；基线实际长度r _rb可通过导航信号的接收设备输出的定位结果确定。若接收设备r和接收设备b时间同步，则可以采用单差伪距方程组完成所述功能。

基于如上所述的本申请实施例的方法，可以有效、可靠地检测是否存在卫星导航信号欺骗干扰，无需进行复杂的算法，无需进行特定的载体机动。

其中，在判定结果为存在卫星导航信号欺骗干扰时，则可以进一步对卫星导航信号欺骗干扰信号进行处理，具体的处理方式不限。在判定结果为不存在卫星导航信号欺骗干扰时，则可以进一步进行测向、测姿或高精度相对定位、绝对定位，以实现测向、测姿、高精度相对定位、绝对定位等功能，进一步扩展本申请方案的兼容性与推广应用。

如上所述的实施例的方法，可以是在一个设备上执行，也可以是分由不同的设备执行。

据此，参考图2所示，一个实施例中的卫星导航信号欺骗干扰检测方法，该方法可以由本申请各实施例中提及的导航信号接收设备执行，包括下述步骤S21至步骤S23。

步骤S21：获取通过两个以上导航信号接收天线实时接收的至少两个GNSS卫星导航信号。

其中，步骤S21的具体实现过程可以与上述步骤S11的相同。

步骤S22：对各所述GNSS卫星导航信号进行处理，获得对应的各导航信号相关信息。

其中，步骤S22的具体实现过程可以与上述步骤S12的实现过程相同。

步骤S23：将各所述导航信号相关信息发送给处理设备，以使得所述处理设备对各导航信号接收天线的各所述导航信号相关信息进行差值处理，获得差值处理方程；所述差值处理方程包括载波相位差值处理方程，或者所述差值处理方程包括载波相位差值处理方程和伪距差值处理方程；求解所述差值处理方程，获得差值求解结果；基于所述差值求解结果，确定是否存在卫星导航信号欺骗干扰。

其中，可以通过各种可能的方式将各导航信号相关信息发送给处理设备，例如有线方式或者无线方式。这里的处理设备可以是任何能够执行基于各所述导航信号相关信息进行如上所述的差值处理，并据此确定是否存在卫星导航信号欺骗干扰的设备。其中，在将各导航信号相关信息发送给处理设备之后，处理设备基于各所述导航信号相关信息进行差值处理，获得差值处理方程，求解所述差值处理方程，获得差值求解结果；基于所述差值求解结果，确定是否存在卫星导航信号欺骗干扰的方式，可以与上述步骤S13-S15中的方式相同。

参考图3所示，一个实施例中的卫星导航信号欺骗干扰检测方法，该方法可以是由如上所述的处理设备执行，在导航信号接收设备具备处理能力的情况下，也可以是由导航信号接收设备执行，这里的导航信号接收设备可以是指本申请各实施例中提及的导航信号接收设备。该实施例中的方法包括下述步骤S31至步骤S32。

步骤S31：获取各导航信号相关信息，各所述导航信号相关信息包括：对两个以上导航信号接收天线实时接收的GNSS卫星导航信号进行处理后，获得的对应的导航信号相关信息。

其中，可以通过各种可能的方式获得各导航信号相关信息。如在本实施例的方法是由导航信号接收设备执行时，导航信号接收设备可以是获得两个以上导航信号接收天线实时接收的至少两个GNSS卫星导航信号之后，对各GNSS卫星导航信号进行处理，以获得对应的各导航信号相关信息。如在本实施例的方法是由处理设备执行时，处理设备可以是从导航信号接收设备获得各导航信号相关信息。在一些实施例中，处理设备也可以是通过其他的方式获得各导航信号相关信息。

步骤S32：对各导航信号接收天线的各所述导航信号相关信息进行差值处理，获得差值处理方程；所述差值处理方程包括载波相位差值处理方程，或者所述差值处理方程包括载波相位差值处理方程和伪距差值处理方程；求解所述差值处理方程，获得差值求解结果；基于所述差值求解结果，确定是否存在卫星导航信号欺骗干扰。

基于各所述导航信号相关信息进行差值处理，获得差值处理方程，求解所述差值处理方程，获得差值求解结果；基于所述差值求解结果，确定是否存在卫星导航信号欺骗干扰的方式，可以与上述步骤S13-S15中的方式相同。

参考图4、图5所示，本申请一个实施例中的卫星导航信号处理系统，包括：两个以上间隔布置的导航信号接收天线，以及导航信号接收设备。在一些实施例中，该卫星导航信号处理系统还可以包括图4中所示的处理设备。间隔布置的距离值为常量或变量。其中，各所述导航信号接收天线与所述导航信号接收设备连接，所述导航信号接收设备与所述处理设备连接。

所述导航信号接收天线实时接收GNSS卫星导航信号。

所述导航信号接收设备对所述GNSS卫星导航信号进行处理，获得对应的导航信号相关信息。

所述处理设备对各导航信号接收天线的各所述导航信号相关信息进行差值处理，获得差值处理方程；所述差值处理方程包括载波相位差值处理方程，或者所述差值处理方程包括载波相位差值处理方程和伪距差值处理方程；求解所述差值处理方程，获得差值求解结果；基于所述差值求解结果，确定是否存在卫星导航信号欺骗干扰。

在本申请的一些实施例中，导航信号接收设备对GNSS卫星导航信号进行处理，获得对应的导航信号相关信息的方式，处理设备基于各所述导航信号相关信息进行差值处理，获得差值处理方程，求解所述差值处理方程，获得差值求解结果；基于所述差值求解结果，确定是否存在卫星导航信号欺骗干扰的方式，均可以与上述方法实施例中的相同。

参考图4所示，导航信号接收设备可以只有1个，此时，该导航信号接收设备与各导航信号接收天线连接，导航信号接收设备完成对各个导航信号接收天线的GNSS卫星导航信号的处理，获得各对应的导航信号相关信息。

参考图5所示，导航信号接收设备可以具有两个以上的多个，此时，每个导航信号接收设备与至少一个导航信号接收天线连接。在一些实施例中，导航信号接收设备的数目可以与导航信号接收天线的数目相同，即如5中所示的导航信号接收设备k＝导航信号接收天线数目n，此时可以是一个导航信号接收设备与一个导航信号接收天线连接。导航信号接收设备可以具有两个以上的多个是，各导航信号接收设备之间的时间同步或异步。

参考图6、图7所示，以有两个导航信号接收天线为例，此时，卫星导航信号处理系统包括：导航信号接收天线r和导航信号接收天线b(以下简称：天线r、天线b)，天线r和天线b分别连接导航信号接收设备r和导航信号接收设备b(以下简称：接收设备r、接收设备b)，并通过接收设备r和接收设备b连接至处理设备。在该实施例中，通过天线r、天线b首先接收卫星导航信号，接收设备进行相关信息的抓捕，处理设备进行卫星导航信号欺骗干扰的检测与判断处理。2个以上天线同理，本系统安装简便，无特殊的安装要求。

其中，天线r、天线b的间隔布置的距离值为常量或变量。当为常量时，即可以满足静态的固定设置，也可以满足匀速动态环境；若为变量，则主要是天线r、天线b将随着各自的载体进行变速动态移动，因此，本系统对于静态，动态都适用。

每个导航信号接收设备与至少一个导航信号接收天线连接。根据载体的需要，以及精确度要求，每个导航信号接收设备可以连接一个以上的导航信号接收天线。

进一步地，导航信号接收天线与导航信号接收设备为一体式设置或分体式设置；所述导航信号接收设备与处理设备为一体式设置或分体式设置。通过这两两结合使用，可以使得本系统的安装更加灵活。

通常，在本实施例中，根据场地的有线与无线实际情况，导航信号接收设备可通过有线或无线与处理设备连接，更进一步方便本系统对卫星导航信号的欺骗干扰监测。

在本实施例中，如果安装了多个所述导航信号接收设备，则它们之间可以时间同步或异步。

在一些实施例中，参考图7所示，该卫星导航信号处理系统还可以包括基准频率设备，该基准频率设备为各导航信号接收设备(如图7所示的接收设备r和接收设备b)提供基准频率，使各导航信号接收设备保持同步。

一个实施例中还提供一种的卫星导航信号处理设备，该设备包括：两个以上间隔布置的导航信号接收天线，以及导航信号接收设备，各所述导航信号接收天线与所述导航信号接收设备连接。导航信号接收天线实时接收GNSS卫星导航信号。

在一些实施例中，在导航信号接收设备具备处理能力的情况下，该导航信号接收设备可以只有一个，此时处理设备的功能可以集成到导航信号接收设备，此时，导航信号接收设备对所述GNSS卫星导航信号进行处理，获得对应的导航信号相关信息，并基于各所述导航信号相关信息进行分析处理，确定是否存在卫星导航信号欺骗干扰。

该卫星导航信号处理设备的其他设置和配置方式，可以与上述卫星导航信号处理系统中的相同。

在一个实施例中，提供了一种电子设备，该电子设备可以是终端或者服务器，其内部结构图可以如图8所示。该电子设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口，在电子设备是终端时，还可以包括显示屏和输入装置。其中，该电子设备的处理器用于提供计算和控制能力。该电子设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该电子设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现如上所述实施例的方法。该电子设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该电子设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域技术人员可以理解，图8中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

据此，在一个实施例中，提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现如上所述的任意一种卫星导航信号欺骗干扰检测方法。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上所述的任意一种卫星导航信号欺骗干扰检测方法。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims

一种卫星导航信号欺骗干扰检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

获取各导航信号相关信息，各所述导航信号相关信息包括：对两个以上导航信号接收天线实时接收的GNSS卫星导航信号进行处理后，获得的对应的导航信号相关信息；

对各导航信号接收天线的各所述导航信号相关信息进行差值处理，获得差值处理方程；求解所述差值处理方程，获得差值求解结果；并基于所述差值求解结果，确定是否存在卫星导航信号欺骗干扰；所述差值处理方程包括载波相位差值处理方程和伪距差值处理方程；

对各导航信号接收天线的各所述导航信号相关信息进行差值处理，获得差值处理方程，包括：

在各导航信号接收天线对应的导航信号接收设备时间同步时，对各导航信号接收天线的各所述导航信号相关信息进行单差处理，获得单差处理方程，所述差值处理方程包括所述单差处理方程；

在各导航信号接收天线对应的导航信号接收设备时间不同步时，对各导航信号接收天线的各所述导航信号相关信息进行双差处理，获得双差处理方程，所述差值处理方程包括所述双差处理方程；

求解所述差值处理方程，获得差值求解结果，包括：将待求解基线矢量设定为设定值，代入所述差值处理方程，求解整周模糊度，所述差值求解结果包括整周模糊度求解结果；

基于所述差值求解结果，确定是否存在卫星导航信号欺骗干扰，包括：在所述整周模糊度求解结果为求解成功时，判定存在卫星导航信号欺骗干扰。
根据权利要求1所述的卫星导航信号欺骗干扰检测方法，其特征在于：

所述载波相位差值处理方程包括单差载波相位方程组，所述伪距差值处理方程包括单差伪距方程组。
根据权利要求1所述的卫星导航信号欺骗干扰检测方法，其特征在于，对各导航信号接收天线的各所述导航信号相关信息进行单差处理，获得单差处理方程，包括：

根据各导航信号接收天线对应的所述导航信号相关信息，确定各导航信号接收天线接收的各卫星的导航信号相关信息的观测方程，所述观测方程包括载波相位观测方程和伪距观测方程；

对各导航信号接收天线接收的各卫星的导航信号相关信息的观测方程求差，获得单差处理方程组。
根据权利要求1所述的卫星导航信号欺骗干扰检测方法，其特征在于：

所述载波相位差值处理方程包括双差载波相位方程组，所述伪距差值处理方程包括双差伪距方程组。
根据权利要求1所述的卫星导航信号欺骗干扰检测方法，其特征在于，对各导航信号接收天线的各所述导航信号相关信息进行双差处理，获得双差处理方程，包括：

根据各导航信号接收天线对应的所述导航信号相关信息，确定各导航信号接收天线接收的各卫星的导航信号相关信息的观测方程，所述观测方程包括载波相位观测方程和伪距观测方程；

对各导航信号接收天线接收的各卫星的导航信号相关信息的观测方程求差，获得单差方程组；

根据所述单差方程组，对各卫星对应的导航信号相关信息的单差方程进行求差，得到双差方程组。
根据权利要求1至5任意一项所述的卫星导航信号欺骗干扰检测方法，其特征在于：

求解所述差值处理方程，获得差值求解结果，还包括：求解所述差值处理方程，获得导航信号接收天线之间的第一基线矢量，所述差值求解结果包括所述第一基线矢量；

基于所述差值求解结果，确定是否存在卫星导航信号欺骗干扰，还包括：在所述第一基线矢量的长度接近于预设值时，判定存在卫星导航信号欺骗干扰。
根据权利要求1至5任意一项所述的卫星导航信号欺骗干扰检测方法，其特征在于：

求解所述差值处理方程，获得差值求解结果，还包括：在基线实际长度远大于导航信号接收设备的定位精度时，所述差值处理方程包括伪距差值处理方程，求解所述伪距差值处理方程，获得导航信号接收天线之间的第二基线矢量，所述差值求解结果包括所述第二基线矢量；

基于所述差值求解结果，确定是否存在卫星导航信号欺骗干扰，还包括：在所述第二基线矢量接近于0且远小于基线实际长度时，判定存在卫星导航信号欺骗干扰。
根据权利要求1至5任意一项所述的卫星导航信号欺骗干扰检测方法，其特征在于：对各导航信号接收天线的各所述导航信号相关信息进行差值处理，获得差值处理方程；求解所述差值处理方程，获得差值求解结果；并基于所述差值求解结果，确定是否存在卫星导航信号欺骗干扰，包括：

将各所述导航信号相关信息发送给处理设备，以使得所述处理设备对各导航信号接收天线的各所述导航信号相关信息进行差值处理，获得差值处理方程；求解所述差值处理方程，获得差值求解结果；并基于所述差值求解结果，确定是否存在卫星导航信号欺骗干扰。
根据权利要求1所述的卫星导航信号欺骗干扰检测方法，其特征在于，获取各导航信号相关信息，包括：

获取通过两个以上导航信号接收天线实时接收的至少两个GNSS卫星导航信号；

对各所述GNSS卫星导航信号进行处理，获得对应的各导航信号相关信息。
一种卫星导航信号处理系统，其特征在于，所述系统包括：两个以上间隔布置的导航信号接收天线，以及导航信号接收设备；各所述导航信号接收天线与所述导航信号接收设备连接，所述导航信号接收设备与处理设备连接；

所述导航信号接收天线实时接收GNSS卫星导航信号；

所述导航信号接收设备对所述GNSS卫星导航信号进行处理，获得对应的导航信号相关信息，并将各所述导航信号相关信息发送给所述处理设备，以使得所述处理设备对各导航信号接收天线的各所述导航信号相关信息进行差值处理，获得差值处理方程；所述差值处理方程包括载波相位差值处理方程和伪距差值处理方程；求解所述差值处理方程，获得差值求解结果；基于所述差值求解结果，确定是否存在卫星导航信号欺骗干扰；

对各导航信号接收天线的各所述导航信号相关信息进行差值处理，获得差值处理方程，包括：

在各导航信号接收天线对应的导航信号接收设备时间同步时，对各导航信号接收天线的各所述导航信号相关信息进行单差处理，获得单差处理方程，所述差值处理方程包括所述单差处理方程；

在各导航信号接收天线对应的导航信号接收设备时间不同步时，对各导航信号接收天线的各所述导航信号相关信息进行双差处理，获得双差处理方程，所述差值处理方程包括所述双差处理方程；

求解所述差值处理方程，获得差值求解结果，包括：将待求解基线矢量设定为设定值，代入所述差值处理方程，求解整周模糊度，所述差值求解结果包括整周模糊度求解结果；

基于所述差值求解结果，确定是否存在卫星导航信号欺骗干扰，包括：在所述整周模糊度求解结果为求解成功时，判定存在卫星导航信号欺骗干扰。
根据权利要求10所述的系统，其特征在于，包括下述各项中的至少一项：

第一项：所述间隔布置的距离值为常量或变量；

第二项：所述导航信号接收设备包括一个，各所述所述导航信号接收天线均与所述导航信号接收设备连接；

第三项：所述导航信号接收设备包括两个以上，每个所述导航信号接收设备与至少一个所述导航信号接收天线连接；

第四项：所述导航信号接收天线与导航信号接收设备为一体式或分体式；所述导航信号接收设备与处理设备为一体式或分体式；

第五项：所述导航信号接收设备通过有线连接或无线连接与所述处理设备连接；

第六项：所述导航信号接收设备包括两个以上，各所述导航信号接收设备之间时间同步或异步；

第七项：所述导航信号接收设备包括两个以上，所述系统还包括为各所述导航信号接收设备提供基准频率的基准频率设备。
一种卫星导航信号处理设备，其特征在于，所述设备包括：两个以上间隔布置的导航信号接收天线，以及导航信号接收设备，各所述导航信号接收天线与所述导航信号接收设备连接；所述导航信号接收天线实时接收GNSS卫星导航信号；

所述导航信号接收设备对所述GNSS卫星导航信号进行处理，获得对应的导航信号相关信息，并基于对各导航信号接收天线的各所述导航信号相关信息进行差值处理，获得差值处理方程；所述差值处理方程包括载波相位差值处理方程和伪距差值处理方程；求解所述差值处理方程，获得差值求解结果；基于所述差值求解结果，确定是否存在卫星导航信号欺骗干扰；

对各导航信号接收天线的各所述导航信号相关信息进行差值处理，获得差值处理方程，包括：

在各导航信号接收天线对应的导航信号接收设备时间同步时，对各导航信号接收天线的各所述导航信号相关信息进行单差处理，获得单差处理方程，所述差值处理方程包括所述单差处理方程；

在各导航信号接收天线对应的导航信号接收设备时间不同步时，对各导航信号接收天线的各所述导航信号相关信息进行双差处理，获得双差处理方程，所述差值处理方程包括所述双差处理方程；

求解所述差值处理方程，获得差值求解结果，包括：将待求解基线矢量设定为设定值，代入所述差值处理方程，求解整周模糊度，所述差值求解结果包括整周模糊度求解结果；

基于所述差值求解结果，确定是否存在卫星导航信号欺骗干扰，包括：在所述整周模糊度求解结果为求解成功时，判定存在卫星导航信号欺骗干扰。