一种无线同步通信网络中的卫星导航欺骗检测方法技术

本发明专利技术提供了一种无线同步通信网络中的卫星导航欺骗检测方法，所述的通信网络中各节点均配备GNSS接收机，其特征在于，具体包括以下步骤：S1)通信网络中各节点完成GNSS定位导航授时，并利用GNSS对通信工作时钟进行同步；S2)采用RTT功能测量得到节点A和B之间的空间距离为D，以及节点A和B各自时钟之间的钟差为Δt；S3)节点A和B通过接收GNSS信号得到各自的坐标，以及节点A和B各自时钟的钟差dt

A satellite navigation deception detection method in wireless synchronous communication network

【技术实现步骤摘要】
一种无线同步通信网络中的卫星导航欺骗检测方法
本专利技术涉及无线通信和卫星导航
，尤其涉及一种在无线同步通信网中，对卫星导航欺骗干扰的检测方法。
技术介绍
全球卫星导航系统(GlobalNavigationSatelliteSystem,GNSS)具有精度高、全天候、全天时、广覆盖等优点，在国民经济和国防建设的诸多领域得到了极其广泛的应用。目前的GNSS系统包括美国GPS系统、中国北斗三号系统、俄罗斯GLONASS系统和欧洲Galileo系统。随着应用范围的拓展，GNSS的安全性问题逐渐显现。对于军用用户，卫星导航系统一般采用专用的军用加密信号抗欺骗，而广泛应用的GNSS民用信号，信号结构完全公开，很容易生成虚假信号，导致GNSS接收机产生错误的定位导航结果。随着软件无线电技术的发展，极大地降低了实施精确欺骗甚至诱捕式干扰的成本，例如2013年，美国德州大学研究人员，使三千美元的GPS欺骗干扰机，成功控制了地中海一艘价值八千万美元的超级游艇导航系统。欺骗干扰对依赖GNSS实现导航、定位、授时的各类海量应用形成的威胁日益严重。现有GNSS抗欺骗的方法一般仅通过对接收机的软件和物理特性的改进，而进行GNSS欺骗信号的识别的。主要抗欺骗的方法包括信号加密认证，信号统计特征分析和外部导航传感器参考等。信号加密认证方法需要修改卫星导航系统，鉴于卫星导航系统建成后难以修改，该方法短期内无法实用化和进行推广。信号统计特征分析是对单机观测到的伪距、多普勒、载波相位等合理性进行分析，该类方法基于内符合分析，稳定性和可靠性较差，尤其是多路径严重的环境下容易产生虚警，如中国专利201510666815.8一种基于卫星通信的无人机导航数据被欺骗识别方法、CN201510090053.1一种基于最大似然估计的卫星导航欺骗信号识别方法及系统；外部导航传感器参考一般是指利用惯性导航系统(INS)等校验卫星导航系统结果，但INS存在误差漂移和积累等问题，高精度INS价格高昂，适用范围有限，如中国专利201310631277.X一种基于INS辅助的卫星导航抗欺骗式干扰方法。随着无线通信网络的在中国大范围覆盖，以及各种制式的临时通信网络的应用，使采用通信网络进行位置判断成为可能。无线通信网包括典型的各类2G/3G/4G/5G移动通信网络、卫星通信网络、无中心自组网通信网络、以及各类数据链专用通信网等，大都属于同步通信网络。无线同步通信网络，一般具有往返时间测量(RoundTripTiming，RTT)功能，实现网络化的时间同步和测距的能力。单一地依靠GNSS自身信号和系统进行欺骗干扰检测有很大的局限性，但如果利用通信网的通信能力，与各节点的GNSS导航定位功能结合起来，可以简单准确地对GNSS接收机是否受到欺骗进行判断。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是提供一种无线同步通信网络中的卫星导航欺骗检测方法，结合通信网的通信能力，将RTT的测距/时间同步功能，与各节点的GNSS导航定位功能结合起来，形成多节点的网络化校验，可极大地提升欺骗干扰检测的性能，从而判定GNSS接收机是否受到欺骗。本专利技术的具体技术方案是一种无线同步通信网络中的卫星导航欺骗检测方法，所述的通信网络中各节点均配备GNSS接收机，其特征在于，具体包括以下步骤：S1)通信网络中各节点完成GNSS定位导航授时，并利用GNSS对通信工作时钟进行同步；S2)在各节点中选择二个节点A和B，采用RTT功能测量得到节点A和B之间的空间距离为D，以及节点A和B各自时钟之间的钟差为Δt；S3)对于待检测的节点A和B，采用GNSS测量得到节点A和B之间的空间距离以及节点A和B各自时钟之间的钟差为S4)分别设置门限δ和δt作为和比较的阈值，对GNSS欺骗信号进行判断。更进一步地，所述的步骤S4)中，所述的门限δ取值为采用RTT功能测距的误差标准方差与采用GNSS测距的误差标准方差之和的3倍，所述的门限δt取值为采用RTT功能计算的节点A和B之间钟差的误差标准方差与采用GNS计算的节点A和B之间钟差的误差标准方差之和的3倍，所述的对GNSS信号是否为欺骗信号进行判断的具体方法为：如果或且则判定A、B两站受同一个干扰源干扰；如果或且则判定A、B两站受不同干扰源干扰，或其中一个站受单个干扰源干扰；其它情况，判定为不存在欺骗干扰。更进一步地，所述的步骤S2)中，所述的D和Δt的计算方法具体如下式(I)和(II)，其中，TB1为节点B向节点A发射RTT信号时节点B记录的时刻，TB2为节点B收到节点A返回的RTT信号时节点B记录的时刻，Td为传输时延，c为光速，TA为节点A收到节点B发射的RTT信号时节点A记录的时刻，Tp为节点A和B之间信号传输时间。更进一步地，所述的步骤S3)中，所述的的计算方法具体如下式(III)，其中，(xA,yA,zA)、(xB,yB,zB)分别为接收GNSS信号得到的节点A和B的坐标。更进一步地，所述的GNSS接收机为GPS、北斗、GLONASS、Galileo单模接收机或兼容多系统的多系统接收机，所述的通信网络为基于TDMA的自组网或战术通信网络、基于点对点或点对多点的移动通信网络、卫星通信网络。本专利技术的有益效果是1)本专利技术的无线同步通信网络中的卫星导航欺骗检测方法充分利用了无线通信网络自带的通信和RTT测距/时间同步功能，与GNSS的定位/授时形成了网络化校验，增加了信息维度，克服了单个节点无外参考时检测欺骗干扰困难的问题；2)采用的判断规则简单明确，采用比较两种系统给出钟差和距离，就能快速得到是否存在卫星导航欺骗信号；3)只需要对通信网络的传输协议进行修改，不需要增加额外的辅助装置，充分发挥了通信网络和导航系统的特点及优势，具有虚警概率低，检测概率高，实现简单可靠等优点。本专利技术的无线同步通信网络中的卫星导航欺骗检测方法具有原理清晰，实现简单，检测结果稳定可靠等优点，可在机群、车队等具备无线通信功能的多节点应用中准确检测欺骗干扰。附图说明图1为本专利技术的无线同步通信网络中的卫星导航欺骗检测方法的流程图；图2为本专利技术的无线同步通信网络中的卫星导航欺骗检测方法的采用RTT功能测量得到节点间距和节点时钟差的示意图；图3为两个通信网络节点受同一个欺骗干扰站欺骗的示意图；图4为两个通信网络节点分别受二个独立的欺骗干扰站欺骗的示意图；图5为本专利技术的卫星导航欺骗检测方法的实施装置的结构示意图。具体实施方式下面结构说明书附图对本专利技术的具体技术方案作进一步地描述。如附图1所示，本专利技术的一种无线同步通信网络中的卫星导航欺骗检测方法，所述的通信网络中各节点均配备GNSS接收机。所述的GNSS接收机为GPS、北斗、GLONASS、Galileo单模接收机或兼容多系统的多系统接收机，所述的通信网络为基于TDMA的自组网或战术通信网络、基于点对点或点对多点的移动通信网络、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线同步通信网络中的卫星导航欺骗检测方法，所述的通信网络中各节点均配备GNSS接收机，其特征在于，具体包括以下步骤：/nS1)通信网络中各节点完成GNSS定位导航授时，并利用GNSS对通信工作时钟进行同步；/nS2)在各节点中选择二个节点A和B，采用RTT功能测量得到节点A和B之间的空间距离为D，以及节点A和B各自时钟之间的钟差为Δt；/nS3)对于待检测的节点A和B，采用GNSS测量得到节点A和B之间的空间距离

【技术特征摘要】
1.一种无线同步通信网络中的卫星导航欺骗检测方法，所述的通信网络中各节点均配备GNSS接收机，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1)通信网络中各节点完成GNSS定位导航授时，并利用GNSS对通信工作时钟进行同步；
S2)在各节点中选择二个节点A和B，采用RTT功能测量得到节点A和B之间的空间距离为D，以及节点A和B各自时钟之间的钟差为Δt；
S3)对于待检测的节点A和B，采用GNSS测量得到节点A和B之间的空间距离以及节点A和B各自时钟之间的钟差为
S4)分别设置门限δ和δt作为和比较的阈值，对GNSS欺骗信号进行判断。


2.根据权利要求1所述的一种无线同步通信网络中的卫星导航欺骗检测方法，其特征在于，所述的步骤S4)中，所述的门限δ取值为采用RTT功能测距的误差标准方差与采用GNSS测距的误差标准方差之和的3倍，所述的门限δt取值为采用RTT功能计算的节点A和B之间钟差的误差标准方差与采用GNS计算的节点A和B之间钟差的误差标准方差之和的3倍，
所述的对GNSS信号是否为欺骗信号进行判断的具体方法为：
如果或且则判定A、B两站受同一个干扰源干扰；
如果或且则判定A、B两站受不同干扰源干扰，或其中一个站受单个干扰源干扰；
其它情...

【专利技术属性】
技术研发人员：张锴，陈晓峰，丁峰，李海洲，罗丁，杜晓华，蒙连胜，齐跃震，王春锋，
申请(专利权)人：湖南航天电子科技有限公司，中国人民解放军九六九零一部队二六分队，航天恒星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43