基于数据统计特性的卫星导航接收机干扰检测方法技术

本发明专利技术涉及卫星导航技术领域，公开了一种基于数据统计特性的卫星导航接收机干扰检测方法。该方法包括：根据用户需求设定接收终端的虚警概率Pfa；对接收终端AD采集的数据进行初始化处理；从接收终端AD采集数据中取N个数据，统计这些数据落入每个子集区间Ak的次数Ok；计算检测统计量；将检测统计量与判决门限进行比较，若T(x)≥Tth，则判定存在干扰，否则判定不存在干扰。本发明专利技术对干扰类型不敏感，能检测所有类型的干扰信号，并且具有运算复杂度低、检测灵敏度高等优点，可用于为接收终端尤其是核心设备运行结果的可靠性判定以及进一步的干扰抑制处理提供依据。

Interference Detection Method for Satellite Navigation Receiver Based on Statistical Characteristics of Data

【技术实现步骤摘要】
基于数据统计特性的卫星导航接收机干扰检测方法
本专利技术涉及卫星导航
，尤其涉及一种应用于卫星导航接收终端的干扰信号检测方法。
技术介绍
目前，卫星导航系统在军事和民用领域得到了广泛的应用，它能提供导航、精密定位、时间参考以及关键设备的时间同步等服务，创造了巨大的经济和社会价值。从卫星导航接收终端的角度看，射频干扰仍然是导致系统服务性能恶化的主要原因之一。由于到达地球表面的卫星信号极其微弱，通常淹没在噪声之中，接收终端对干扰非常敏感，发射功率为1W的干扰信号即可使得几公里范围内的接收机无法正常工作。从来源上分，射频干扰源包括电视发射塔的谐波干扰、通信和雷达设备的频谱泄露等无意干扰，以及用于犯罪活动的“个人隐私设备”(PersonalPrivacyDevices,PPDs)等恶意干扰。干扰检测是高端卫星导航接收终端尤其是核心关键设备必须具备的重要功能，一方面，为了确定接收终端的定位授时结果是否可靠，需要知道接收的卫星信号是否被干扰；另一方面，干扰检测是干扰抑制的基础，只有首先检测到干扰才能更好地完成干扰抑制和诸多后续工作。现有的干扰检测方法可以分为两大类，即时域干扰信号检测和频域干扰信号检测，前者从时域波形或能量上对干扰信号进行检测，后者通过傅里叶变换(FFT)将数据转换到频域后对干扰信号进行检测。这些方法应用到卫星导航接收终端时主要存在以下不足：一是只能检测部分特定的干扰类型，例如基于FFT的频域干扰信号检测法对宽带干扰检测效果不佳；二是运算复杂度高，对电路的逻辑资源和功耗需求大；三是检测灵敏度不高，对功率小于热噪声的干扰检测效果不佳。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种基于数据统计特性的卫星导航接收终端干扰信号检测方法。与传统的基于时域或频域的检测方法相比，本专利技术对干扰类型不敏感，能检测所有类型的干扰信号，并且具有运算复杂度低、检测灵敏度高等优点，可用于为接收终端尤其是核心设备运行结果的可靠性判定以及进一步的干扰抑制处理提供依据。本专利技术的技术方案提供一种基于数据统计特性的卫星导航接收终端干扰检测方法，包括下述步骤：步骤一、参数设置：根据用户需求设定接收终端的虚警概率Pfa；步骤二、初始化处理：对接收终端AD采集的数据进行初始化处理，初始化处理包括加载参数和计算判决门限；加载参数：加载的参数包括数据长度N、子集数目K以及数据落入每个子集区间Ak的次数Ek，k＝1,2,…,K；数据长度N大于10K；判决门限通过下式计算：Tth＝F-1(1-Pfa)其中，函数F(x)是自由度为K-1的χ2分布的分布函数，上标-1表示函数的逆函数，Pfa为接收终端的虚警概率；步骤三、估计数据统计特性：从接收终端AD采集数据中取N个数据，设为x1,x2,…,xN，统计这些数据落入每个子集区间Ak的次数Ok，k＝1,2,…,K；步骤四、计算检测统计量：检测统计量由下式计算得到：其中，Ok表示数据落入每个子集区间Ak的次数，Ek表示数据落入每个子集区间Ak的次数。步骤五、干扰判决：将检测统计量与判决门限进行比较，若T(x)≥Tth，则判定存在干扰，否则判定不存在干扰。进一步的，所述步骤二中，子集数目K由接收终端AD的位数确定，K＝2b，b为接收终端AD的位数。进一步的，所述步骤二中，确定子集区间Ak以及次数Ek的方法如下：在无干扰条件下采集N个接收终端AD数据，所述数据落入每个子集区间Ak的次数不少于5次，Ek≥5，k＝1,2,...,K。本专利技术所达到的有益效果是：1、本专利技术整个干扰检测过程运算复杂度非常低，判决门限只需计算一次即可，除非虚警概率的设定值发生改变；并且，整个干扰检测过程不需要任何干扰信号的先验信息，也没有对干扰类型进行任何限定，能适应所有的干扰类型。2、本专利技术根据数据统计特性进行干扰检测，克服了现有技术只能检测某些特定的干扰信号且运算复杂度高、对小功率干扰检测效果不佳等不足，可用于为卫星导航接收终端尤其是核心设备运行结果的可靠性判定以及进一步的干扰抑制处理提供依据。附图说明图1是本专利技术提供的基于数据统计特性的卫星导航接收机干扰检测方法的流程图；图2是本专利技术方法得到的无干扰时的数据统计特性直方图；图3是本专利技术方法得到的存在单频干扰时的数据统计特性直方图；图4是本专利技术方法得到的存在高斯宽带干扰时的检测统计量变化图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，下面结合附图及实施例对本专利技术进行进一步详细说明。应当注意，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。图1是本专利技术提供的基于数据统计特性的卫星导航接收机干扰检测方法的流程图，包括以下步骤：步骤S11、参数设置根据用户需求设定接收终端的虚警概率Pfa，这里的虚警概率是指接收数据中不存在干扰，但判定存在干扰的概率。虚警概率主要根据设备的应用场合来设定，如果虚警的代价很高，则应使虚警概率尽量小，若漏警(即接收数据中存在干扰，但判定不存在)的代价很高，则应通过增大虚警概率来减小漏警概率。对于某种具体的应用场合，虚警概率一般是固定不变的。例如，设接收终端每秒检测一次是否存在干扰，用户要求虚警每106秒(约11.5天)出现一次，则虚警概率为10-6。步骤S12、初始化处理在无干干扰条件下对接收终端AD采集的数据进行初始化处理，初始化处理包括加载参数和计算判决门限。加载的参数包括数据长度N、子集数目K以及数据落入每个子集区间Ak的次数Ek，k＝1,2,…,K。子集数目K由接收终端AD的位数确定，即K＝2b，其中b为接收终端AD的位数，数据长度N一般大于10K。子集区间Ak以及次数Ek，(k＝1,2,…,K)的确定需要在无干扰条件下进行，在无干扰条件下采集N个接收终端AD数据，根据这些数据的大小来确定子集区间，子集区间的确定原则是要保证落入每个子集区间的数据次数不少于5次。值得注意的是，这些参数在接收终端设计之初一旦确定，就可以作为固定值存储在接收终端的存储单元之中，在干扰检测时直接调用即可。判决门限通过下式计算：Tth＝F-1(1-Pfa)其中，函数F(x)是自由度为K-1的χ2分布的分布函数，上标-1表示函数的逆函数,Pfa为接收终端的虚警概率。χ2分布的分布函数有公知的数学表达式。步骤S13、估计数据统计特性从接收终端AD采集数据中取N个数据，设为x1,x2,…,xN，统计这些数据落入每个子集区间Ak的次数Ok，k＝1,2,…,K。步骤S14、计算检测统计量检测统计量由下式计算得到：其中，Ok表示数据落入每个子集区间Ak的次数，Ek表示数据落入每个子集区间Ak的次数。步骤S15、干扰判决将检测统计量与判决门限进行比较，若T(x)≥Tth，则判定存在干扰，否则判定不存在干扰。从以上步骤可以看出，整个干扰检测过程运算复杂度非常低，判决门限只需计算一次即可，除非虚警概率的设定值发生改变。并且，整个干扰检测过程不需要任何干扰信号的先验信息，也没有对干扰类型进行任何限定，能适应所有的干扰类型。下面通过具体实施例对本专利技术作进一步说明，应当注意，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。在本实施例中，接收终端AD位数为5bit，接收终端AD采样率为62MHz，数据长度N为131072，子集数目K为32本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于数据统计特性的卫星导航接收终端干扰检测方法，其特征在于，包括下述步骤：步骤一、参数设置：根据用户需求设定接收终端的虚警概率Pfa；步骤二、初始化处理：对接收终端AD采集的数据进行初始化处理，初始化处理包括加载参数和计算判决门限；加载参数：加载的参数包括数据长度N、子集数目K以及数据落入每个子集区间Ak的次数Ek，k＝1,2,…,K；数据长度N大于10K；判决门限通过下式计算：Tth＝F

【技术特征摘要】
1.一种基于数据统计特性的卫星导航接收终端干扰检测方法，其特征在于，包括下述步骤：步骤一、参数设置：根据用户需求设定接收终端的虚警概率Pfa；步骤二、初始化处理：对接收终端AD采集的数据进行初始化处理，初始化处理包括加载参数和计算判决门限；加载参数：加载的参数包括数据长度N、子集数目K以及数据落入每个子集区间Ak的次数Ek，k＝1,2,…,K；数据长度N大于10K；判决门限通过下式计算：Tth＝F-1(1-Pfa)其中，函数F(x)是自由度为K-1的χ2分布的分布函数，上标-1表示函数的逆函数，Pfa为接收终端的虚警概率；步骤三、估计数据统计特性：从接收终端AD采集数据中取N个数据，设为x1,x2,…,xN，统计这些数据落入每...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹龙，郭忠全，贾继文，王思，方娟，李晓娇，黄杰，周钊，高利琴，杨博，阳洋，李璇，于锐，文学锦，马强，张薇，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三六零一部队，
类型：发明
国别省市：甘肃,62