单星低复杂度卫星导航欺骗信号检测识别方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种单星低复杂度卫星导航欺骗信号检测识别方法及装置，所述方法包括：接收导航信号，通过预设的信号处理方法处理导航信号，并对导航信号进行跟踪；获取跟踪的导航信号对应的卫星的星历；接收机在两个不同本地时刻提取导航信号的发射时间，根据在两个不同本地时刻提取的导航信号的发射时间和卫星的星历计算得到两个不同本地时刻卫星与接收机的距离；根据两个不同本地时刻卫星与接收机的距离和在两个不同本地时刻提取的导航信号的发射时间计算钟漂值，并检测钟漂值变化量是否超过预设门限，当钟漂值变化量超过预设门限时，则输出该导航信号为欺骗信号。本方法能够通过运算量较小的检测方法检测卫星信号是否为欺骗信号。

Detection and recognition method and device of deception signal in single satellite low complexity navigation

【技术实现步骤摘要】
单星低复杂度卫星导航欺骗信号检测识别方法及装置
本专利技术涉及卫星导航
，尤其涉及一种单星低复杂度卫星导航欺骗信号检测识别方法及装置。
技术介绍
全球导航卫星系统(GNSS)能够提供全天时、全天候的定位、定速和授时服务。它在通信、军事、交通、电力等领域都有着广泛的应用，是人类生活中的重要基础设施。因此，需要确保GNSS服务能够正常工作。然而，由于GNSS信号功率较弱，当前存在很多针对导航系统的威胁。这些威胁可以分为压制干扰和欺骗干扰。其中，压制干扰通过发射在GNSS频点附近的高功率信号使得接收机无法工作，因此很容易被接收机发现。欺骗干扰可以诱导接收机输出受攻击方控制的位置、速度和时间信息，并且很难被接收机发现。因此欺骗干扰隐蔽性更高，潜在的威胁较大，不容忽视。目前已有很多针对欺骗干扰的防御技术，主要用于检测、识别与抑制欺骗信号。可以分为三大类，分别是基于信号设计的方法，比如电文验证和伪码加密技术；基于外部设备辅助的方法，比如惯性、时钟、地磁辅助等；基于用户接收机终端处理的方法，比如监测多普勒、功率、载波相位等信号特征，以及监测定位解算输出的位置、速度和时间信息等。对于以上三类方法，其中基于信号设计的方法需要修改导航信号，相应的接收机也要进行修改，该方法成本较高、实现较难。基于外部设备辅助的方法需要利用额外的设备辅助，这会额外增加用户成本。而基于用户接收机终端处理的方法，不需要添加额外的设备，因此比较方便实现且成本较低。当前基于用户接收机终端处理的欺骗防御方法中，有很多是基于时间信息监测。比如有文献公开了通过估计接收机的钟漂来检测欺骗信号，该方法需要联立伪距变化率观测方程并解算得到钟漂信息。但是，上述基于时间信息监测的欺骗防御技术存在一些不足之处。一是上述方法只能判断是否存在欺骗信号，无法直接识别哪些是欺骗信号。二是上述方法需要建立至少四个观测方程即至少需要四颗卫星信号才能工作，且需要进行迭代解算，因此运算量较大。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术实施例提供一种单星低复杂度卫星导航欺骗信号检测识别方法及装置。本专利技术实施例提供一种单星低复杂度卫星导航欺骗信号检测识别方法，包括：接收导航信号，通过预设的信号处理方法处理所述导航信号，并对所述导航信号进行跟踪；获取所述跟踪的导航信号对应的卫星的信号，并提取所述卫星的星历；接收机在两个不同本地时刻提取所述导航信号的发射时间，根据在两个不同本地时刻提取的所述导航信号的发射时间和所述卫星的星历计算得到两个不同本地时刻所述卫星与所述接收机的距离；根据所述两个不同本地时刻所述卫星与所述接收机的距离和在两个不同本地时刻提取的所述导航信号的发射时间计算钟漂值，并检测所述钟漂值变化量是否超过预设门限；当所述钟漂值变化量超过预设门限时，则输出所述导航信号为欺骗信号。在其中一个实施例中，所述方法还包括：根据所述两个不同的本地时刻计算所述两个不同本地时刻的时间间隔；所述根据所述两个不同本地时刻所述卫星与所述接收机的距离和在两个不同本地时刻提取的所述导航信号的发射时间计算钟漂值，包括：所述两个不同本地时刻包括前一时刻和后一时刻，根据前一时刻卫星与接收机的距离、后一时刻卫星与接收机的距离、前一时刻导航信号的发射时间、后一时刻导航信号的发射时间、所述时间间隔计算所述钟漂值。在其中一个实施例中，通过如下钟漂值公式计算所述钟漂值：Cd＝c(Tm(t2)–Tm(t1)+(τm(t2)–τm(t1))c-1–ΔT)ΔT-1其中，所述Cd为估计的钟漂值，Tm(t1)为前一时刻导航信号的发射时间，Tm(t2)为后一时刻导航信号的发射时间，τm(t1)为前一时刻卫星与接收机之间的距离，τm(t2)为后一时刻卫星与接收机之间的距离，ΔT为时间间隔，c为光速。在其中一个实施例中，所述方法还包括：根据所述前一时刻卫星与接收机的距离、前一时刻导航信号的发射时间建立第一伪距方程：TG(t1)–Tm(t1)＝τm(t1)c-1其中，所述TG(t1)为前一时刻对应的卫星导航系统时间；根据所述后一时刻卫星与接收机的距离、后一时刻导航信号的发射时间建立第二伪距方程：TG(t2)–Tm(t2)＝τm(t2)c-1其中，所述TG(t2)为后一时刻对应的卫星导航系统时间；根据所述前一时刻和后一时刻的卫星导航系统时间以及所述时间间隔得到所述钟漂值的表达式：Cd＝c(TG(t2)–TG(t1)–ΔT)ΔT-1将所述第一伪距方程与所述第二伪距方程代入所述钟漂值的表达式，消除所述前一时刻和后一时刻的卫星导航系统时间，得到所述钟漂值公式。在其中一个实施例中，所述方法还包括：所述根据在两个不同本地时刻提取的所述导航信号的发射时间和所述卫星的星历计算得到两个不同本地时刻所述卫星与所述接收机的距离中，所述发射时间的表示类型为伪码表示的发射时间。在其中一个实施例中，所述方法还包括：根据所述两个不同本地时刻所述卫星与所述接收机的距离和在两个不同本地时刻提取的所述导航信号的发射时间计算钟漂值中，所述发射时间的表示类型为载波相位表示的发射时间。在其中一个实施例中，所述方法还包括：所述预设的信号处理方法根据处理流程依次包含：下变频步骤、采样步骤、捕获步骤。本专利技术实施例提供一种单星低复杂度卫星导航欺骗信号检测识别装置，包括：接收模块，用于接收导航信号，通过预设的信号处理方法处理所述导航信号，并对所述导航信号进行跟踪；获取模块，用于获取所述跟踪的导航信号对应的卫星的星历；提取模块，用于接收机在两个不同本地时刻提取所述导航信号的发射时间，根据在两个不同本地时刻提取的所述导航信号的发射时间和所述卫星的星历计算得到两个不同本地时刻所述卫星与所述接收机的距离；计算模块，用于根据所述两个不同本地时刻所述卫星与所述接收机的距离和在两个不同本地时刻提取的所述导航信号的发射时间计算钟漂值，并检测所述钟漂值变化量是否超过预设门限；输出模块，用于当所述钟漂值变化量超过预设门限时，则输出所述导航信号为欺骗信号。本专利技术实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述单星低复杂度卫星导航欺骗信号检测识别方法的步骤。本专利技术实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述单星低复杂度卫星导航欺骗信号检测识别方法的步骤。本专利技术实施例提供的单星低复杂度卫星导航欺骗信号检测识别方法及装置，通过获取一颗卫星的观测量，然后通过观测量计算就可以估计钟漂信息，并根据估计结果判断该卫星信号是否是欺骗信号。此外，该技术只需要求解一个线性方程，不需要迭代计算，因此运算量较小、复杂度较低。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单星低复杂度卫星导航欺骗信号检测识别方法，其特征在于，包括：/n接收导航信号，通过预设的信号处理方法处理所述导航信号，并对所述导航信号进行跟踪；/n获取所述跟踪的导航信号对应的卫星的星历；/n接收机在两个不同本地时刻提取所述导航信号的发射时间，根据在两个不同本地时刻提取的所述导航信号的发射时间和所述卫星的星历计算得到两个不同本地时刻所述卫星与所述接收机的距离；/n根据所述两个不同本地时刻所述卫星与所述接收机的距离和在两个不同本地时刻提取的所述导航信号的发射时间计算钟漂值，并检测所述钟漂值变化量是否超过预设门限；/n当所述钟漂值变化量超过预设门限时，则输出所述导航信号为欺骗信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种单星低复杂度卫星导航欺骗信号检测识别方法，其特征在于，包括：
接收导航信号，通过预设的信号处理方法处理所述导航信号，并对所述导航信号进行跟踪；
获取所述跟踪的导航信号对应的卫星的星历；
接收机在两个不同本地时刻提取所述导航信号的发射时间，根据在两个不同本地时刻提取的所述导航信号的发射时间和所述卫星的星历计算得到两个不同本地时刻所述卫星与所述接收机的距离；
根据所述两个不同本地时刻所述卫星与所述接收机的距离和在两个不同本地时刻提取的所述导航信号的发射时间计算钟漂值，并检测所述钟漂值变化量是否超过预设门限；
当所述钟漂值变化量超过预设门限时，则输出所述导航信号为欺骗信号。


2.根据权利要求1所述的单星低复杂度卫星导航欺骗信号检测识别方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述两个不同的本地时刻计算所述两个不同本地时刻的时间间隔；
所述根据所述两个不同本地时刻所述卫星与所述接收机的距离和在两个不同本地时刻提取的所述导航信号的发射时间计算钟漂值，包括：
所述两个不同本地时刻包括前一时刻和后一时刻，根据前一时刻卫星与接收机的距离、后一时刻卫星与接收机的距离、前一时刻导航信号的发射时间、后一时刻导航信号的发射时间、所述时间间隔计算所述钟漂值。


3.根据权利要求1所述的单星低复杂度卫星导航欺骗信号检测识别方法，其特征在于，通过如下钟漂值公式计算所述钟漂值：
Cd＝c(Tm(t2)–Tm(t1)+(τm(t2)–τm(t1))c-1–ΔT)ΔT-1
其中，所述Cd为估计的钟漂值，Tm(t1)为前一时刻导航信号的发射时间，Tm(t2)为后一时刻导航信号的发射时间，τm(t1)为前一时刻卫星与接收机之间的距离，τm(t2)为后一时刻卫星与接收机之间的距离，ΔT为时间间隔，c为光速。


4.根据权利要求3所述的单星低复杂度卫星导航欺骗信号检测识别方法，其特征在于，所述钟漂值公式，包括：
根据所述前一时刻卫星与接收机的距离、前一时刻导航信号的发射时间建立第一伪距方程：
TG(t1)–Tm(t1)＝τm(t1)c-1
其中，所述TG(t1)为前一时刻对应的卫星导航系统时间；
根据所述后一时刻卫星与接收机的距离、后一时刻导航信号的发射时间建立第二伪距方程：
TG(t2)–Tm(t2)＝τm(t2)c-1
其中，所述TG(t2)为后一时刻对应的卫星导航系统时间；
根据所述前一时刻和后一时刻...

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