一种基于多用户协作的转发式欺骗源的定位方法技术

本发明专利技术提供一种基于多用户协作的转发式欺骗源的定位方法，基于至少4个用户的位置、单卫星的位置以及对应同一个虚假信号的每个用户的欺信时差，获得欺骗源的位置；其中，所有所述欺信时差为单卫星发射的真实信号和所述欺骗源转发的、对应所述真实信号的同一虚假信号到达对应用户的时间的差值。相比于现有TDoA干扰源定位技术要求多个用户必须严格时间同步相比，本发明专利技术无此要求，这将大大简化本发明专利技术的应用复杂度，更利用推广应用。

A method for locating forwarding deception sources based on multi-user collaboration

The invention provides a positioning method of repeater deception source multi user collaboration based on the time difference of at least 4 user location, single satellite location and corresponding with a false signal of each user. Based on the letter, get the location of the source, to deceive; as the difference between the real signal and the single satellite launch cheating, the corresponding source based real signal with a false signal to the corresponding user time all the time the letter. Compared with the existing TDoA interference source positioning technology, the invention requires a plurality of users to have strict time synchronization, compared with the invention without the requirement, which greatly simplifies the application complexity of the invention, and further uses the popularization and application.

【技术实现步骤摘要】
一种基于多用户协作的转发式欺骗源的定位方法
本专利技术涉及导航定位领域，更具体地，涉及基于多用户协作的转发式欺骗源的定位方法。
技术介绍
全球卫星导航系统(GNSS)，包括GPS、GLONASS、Galileo、北斗以及其它区域系统和增强系统，能够为全球用户提供准确的定位、导航、授时服务，由于良好的性能和低廉的成本，已经广泛应用于商业、运输、电力、航空航天、抗震救灾等领域，另外在军事上也有极其重要的地位。但导航卫星距离地球较远，到达地面的信号功率微弱，民用导航系统结构开放，信号体制公开，这些因素使人为欺骗卫星导航接收设备成为可能。欺骗攻击是一种恶意干扰，通过向接收机发送伪造或经过延迟的导航信号，欺骗攻击可以误导接收机产生错误的位置和时间信息。为防御欺骗干扰，反欺骗技术已成为当前卫星导航领域研究热点。现有反欺骗技术，包括单天线、双天线、多天线、功率检测、信号质量监测、载波相位双差、环路状态监测、接收机自主完好性监测、转发式聚类、最大似然估计等技术，基本上都是一种“被动”防御技术，主要研究如何检测是否存在欺骗信号(称为欺骗检测)、哪个或哪些是欺骗信号(称为欺骗识别)以及如何抑制欺骗干扰对用户的影响(称为欺骗抑制)。这些技术仅能使采用了该技术的用户受益，并不能消除欺骗源的存在。另一方面，若我们能“主动”对欺骗干扰源进行定位，利用所得位置信息清除欺骗干扰源，则可以做到“一劳永逸”，使较大范围内用户受益。因此，如何实现欺骗干扰源定位是防御欺骗干扰的另一有效途径。现有的干扰源定位技术，主要包括到达角(AOA)、接收信号强度(RSS)、到达时间差(TDOA)、到达频率差(FDOA)等。但这些技术都是将干扰源单纯地看作干扰信号来处理。而欺骗干扰，它不仅是一种干扰，而且是一种可以被接收使用的导航信号。因此，通过挖掘欺骗信号是一种可以被接收使用的导航信号这一特点，将能研究出更加高效的欺骗干扰源定位技术。欺骗干扰，按实施方式不同，可分为自主产生式欺骗干扰和转发式两类。其中，自主产生式欺骗干扰，需要提前获得导航信号结构、伪码、电文等信息。这类干扰仅对公开民用信号存在，对加密的授权信号不存在。与之相对的，转发式欺骗干扰，仅需对信号进行延迟、播发，无需进行任何信息层面处理，因此对所有导航信号均存在。自主产生式欺骗和转发式欺骗干扰，欺骗用户的方式存在较大差异，其相应的干扰源定位方式也存在较大不同。
技术实现思路
本专利技术提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的基于多用户协作的转发式欺骗源的定位方法。根据本专利技术的一个方面，提供一种基于多用户协作的转发式欺骗源的定位方法，其基于至少4个用户的位置、单卫星的位置以及对应每个用户的欺信时差，获得欺骗源的位置；其中，所述欺信时差为卫星发射的真实信号和所述欺骗源转发的、对应所述真实信号的虚假信号分别到达对应用户的时间的差值。本申请提出一种利用不同用户对同一欺骗信号进行欺信时差测量，实现欺骗源定位，可为寻找进而清除欺骗干扰源提供所必需的位置信息，在干扰监测网络、干扰源定位中具有重要应用价值。相比于现有TDoA干扰源定位技术要求多个用户必须严格时间同步，本专利技术无此要求，这将大大简化本专利技术的应用复杂度，更利用推广应用。附图说明图1为理想状态下欺骗源可能的位置示意图；图2为现实中欺骗源可能的位置示意图；图3为根据本专利技术实施例的所述定位方法的流程示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。图1示出了理想状态下欺骗源可能的位置示意图，假定欺骗源一旦接收到卫星信号就立刻转发出去，此时卫星A的直达信号(即真实信号)和转发信号(即欺骗源发送的欺骗信号)到达用户u的时间差τ(简称欺信时差)将由卫星位置PA(t)、欺骗源位置Ps、用户位置Pu间相对位置几何关系决定，且满足：||Ps-PA(t)||+||Ps-Pu||-||Pu-PA(t)||＝τc(1)即：||Ps-PA(t)||+||Ps-Pu||＝||Pu-PA(t)||+τc(2)||Ps-Pu||表示欺骗源与用户间欧式距离，其它式含义与此相似，c表示无线电波传输速率即光速。式(2)表示，欺骗源将处于以卫星位置PA(t)和用户位置Pu为焦点，且到这两个焦点的距离等于用户与卫星间几何距离||Pu(t)-PA(t)||、与欺信时差所代表的距离τc之和，所共同确定的一个椭球面上。按照椭球交汇原理，只需三次测量就可以确定欺骗源的位置。而现实中，欺骗源往往会对卫星信号进行一定延迟后再播发出去。在此，将卫星信号从进入欺骗源至被播发出去所经历的时延称为插入时延，假定该时延为τd。该时延将直接体现在所测量的欺信时差τ中。如图2所示，此时，卫星位置PA(t)、欺骗源位置Ps、用户位置Pu间相对位置几何关系，及τd、τ将满足：||Ps-PA(t)||+||Ps-Pu||-||Pu-PA(t)||+τdc＝τc(3)即：||Ps-PA(t)||+||Ps-Pu||＝||Pu-PA(t)||+(τ-τd)c(4)由于插入时延τd受欺骗源控制，是未知的，因此此时欺骗源将处于以卫星位置PA(t)和用户位置Pu为焦点的一个椭球环内。图2示出了现实中欺骗源可能的位置示意图，其中图2中的阴影部分为欺骗源可能的位置。为了解决这个未知参数τd，需要一个额外的观测量，即至少需要4次测量。因此，对一个已知位置为Pu的用户，利用至少4个时刻{t1,t2,t3,t4}的卫星位置{PA(t1),PA(t2),PA(t3),PA(t4)}和欺信时差{τ1,τ2,τ3,τ4}，根据用户、卫星、欺骗源间相对位置几何关系就可以计算出欺骗源位置Ps，如式(5)所示。需要说明的是，与目前已得到较为广泛应用的到达时间差(TDoA)定位技术相比，本专利技术虽然也是测量信号“时差”，但二者存在较大不同：TDoA测量的是同一信号(即干扰源)到达不同用户的时间差，采用的是“双曲线”定位原理；而本专利技术测量的是同一信号(卫星信号)通过不同路径(一是卫星与用户间直达路径，二是经过欺骗源的转发路径，如图1、图2所示)到达同一用户的时间差，采用的是“椭球”定位原理。定位原理不同，导致二者在使用时存在较大不同：TDoA技术要求有多个用户，且不同用户间需严格时间同步，而本专利技术技术则无此要求，这就大大简化了本专利技术的应用复杂度。从图1、图2可以看到，卫星位置、用户位置和欺信时差是实现欺骗源定位的三个核心要素。在一个实施例中，本专利技术提供了一种基于多用户协作的转发式欺骗源的定位方法，基于至少4个用户的位置、单卫星的位置以及对应同一个虚假信号的每个用户的欺信时差，获得欺骗源的位置；其中，所有所述欺信时差为单卫星发射的真实信号和所述欺骗源转发的、对应所述真实信号的同一虚假信号到达对应用户的时间的差值。图3示出了本专利技术实施例的所述定位方法的流程示意图，如图3可知，所述定位方法包括3个步骤：S1、对至少4个用户接收的信号进行识别，获得真实信号和虚假信号，基于所述真实信号和虚假信号，分别获得每个用户的位置和对应所述虚假信号的单卫星的位置；S2、基于真假信号发射时间对比法或者用户位置反向计算法分别获得对应同一个虚假信号的每个用户的欺信时差；以及S3、基于每个所述用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多用户协作的转发式欺骗源的定位方法，其特征在于，基于至少4个用户的位置、单卫星的位置以及对应同一个虚假信号的每个用户的欺信时差，获得欺骗源的位置；其中，所有所述欺信时差为单卫星发射的真实信号和所述欺骗源转发的、对应所述真实信号的同一虚假信号到达对应用户的时间的差值。

【技术特征摘要】
1.一种基于多用户协作的转发式欺骗源的定位方法，其特征在于，基于至少4个用户的位置、单卫星的位置以及对应同一个虚假信号的每个用户的欺信时差，获得欺骗源的位置；其中，所有所述欺信时差为单卫星发射的真实信号和所述欺骗源转发的、对应所述真实信号的同一虚假信号到达对应用户的时间的差值。2.如权利要求1所述的定位方法，其特征在于，具体包括：S1、对至少4个用户接收的信号进行识别，获得真实信号和虚假信号，基于所述真实信号和虚假信号，分别获得每个用户的位置和对应所述虚假信号的单卫星的位置；S2、基于真假信号发射时间对比法或者用户位置反向计算法分别获得对应同一个虚假信号的每个用户的欺信时差；以及S3、基于每个所述用户的位置、单卫星的位置以及对应每个用户的欺信时差，获得欺骗源的位置。3.如权利要求2所述的定位方法，其特征在于，所述步骤S1中对至少4个用户接收的信号进行识别，包括：对每个用户同时接收的同一卫星的各信号分别进行接收处理，提取信号发射时间，发射时间大者为真实信号，发射时间小者为虚假信号。4.如权利要求2所述的定位方法，其特征在于，所述步骤S1中获得所述每个用户的位置，包括：对识别出的所述真实信号进行定位解算，获得每个用户的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洪，陆明泉，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11