基于信号的卫星欺骗干扰检测方法及组件技术

本发明专利技术属于信号检测技术领域，具体涉及基于信号的卫星欺骗干扰检测方法及组件，所述方法执行以下步骤：步骤1：获取信号接收设备在垂直往复运动期间的各跟踪通道的信号频移值；步骤2：将信号频移值进行多空间映射，得到在每个空间下的映射值，基于得到的映射值，针对每个空间建立多空间映射合集；步骤3：针对每个空间，计算该空间在多空间映射下的其中一个空间的映射值与相邻空间在对应空间下的映射值之间的频移变化幅值分量，在完成所有空间的频移变化幅值分量计算后，统计频移变化幅值分量高于设定阈值的空间映射值的数量，该数量作为该空间与相邻空间的频移幅值相对变化值。在针对多个欺骗干扰的情况下，也能保证较高的检测率和识别率。

【技术实现步骤摘要】
基于信号的卫星欺骗干扰检测方法及组件
本专利技术属于信号干扰
，具体涉及基于信号的卫星欺骗干扰检测方法及组件。
技术介绍
卫星导航作为导航领域中的重要技术途径，可实时向全球用户提供全天候、连续、高精度的三维位置信息。随着各类卫星导航干扰、欺骗技术的逐步发展，干扰及欺骗信号对卫星导航系统的精度、连续性和完好性都提出了严峻的挑战，尤其是欺骗干扰将严重威胁卫星导航系统定位性能的有效应用。目前的卫星欺骗信号检测方法大多为采用多天线方法在射频信号处理阶段进行识别，硬件设计要求高，实现难度较大，而在卫星接收机基带信号处理过程中利用码相位特征进行欺骗信号检测的方法较少。欺骗信号实施欺骗的技术手段主要是模拟调制载波频率与真实信号相似的卫星信号，而由于其定位欺骗需求，其码相位参数与真实卫星信号的码相位值有较大差异，才能诱使卫星接收机进行错误定位，而一般的卫星接收机对所解扩及跟踪码相位值不进行辨别，测量获得后直接用于相应的定位解算处理，这就给了卫星欺骗干扰方得以实现其欺骗目的的机会。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供基于信号的卫星欺骗干扰检测方法及组件，其通过获取信号接收设备在垂直往复运动期间的各跟踪通道的信号频移值，再进行多空间映射，利用空间映射后信号的映射值来信号频移变化幅值，在基于对应卫星的俯仰角差值的条件下，进行欺骗检测，其检测率更高，识别率也更高，尤其在针对多个欺骗干扰的情况下，也能保证较高的检测率和识别率。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：基于信号的卫星欺骗干扰检测方法，所述方法执行以下步骤：步骤1：获取信号接收设备在垂直往复运动期间的各跟踪通道的信号频移值；步骤2：将信号频移值进行多空间映射，得到在每个空间下的映射值，基于得到的映射值，针对每个空间建立多空间映射合集；步骤3：针对每个空间，计算该空间在多空间映射下的其中一个空间的映射值与相邻空间在对应空间下的映射值之间的频移变化幅值分量，在完成所有空间的频移变化幅值分量计算后，统计频移变化幅值分量高于设定阈值的空间映射值的数量，该数量作为该空间与相邻空间的频移幅值相对变化值；所述相邻空间为该空间的存放的位置相邻的另一个空间；步骤4：将所有空间的频移幅值相对变化值进行叠加，得到跟踪通道的信号频移值归一化结果；基于所述各跟踪通道的信号频值归一化结果，得到各跟踪通道的信号频移变化幅值，基于所述各跟踪通道的信号频移变化幅值，以及所述各跟踪通道对应卫星的俯仰角差值，获取欺骗检测结果。进一步的，所述基于所述各跟踪通道的信号频移变化幅值，以及所述各跟踪通道对应卫星的俯仰角差值，获取欺骗检测结果，具体包括：若所述各跟踪通道的信号频移变化幅值和所述各跟踪通道对应卫星的俯仰角差值成等比例关系，则所述欺骗检测结果为真实信号，否则所述欺骗检测结果为欺骗信号。进一步的，所述步骤3中，针对每个空间，计算该空间在多空间映射下的其中一个空间的映射值与相邻空间在对应空间下的映射值之间的频移变化幅值分量的方法包括：空间总数记为，通过如下公式，计算得到频移变化幅值分量：；其中，为空间上标值，为空间总数，N为映射值总数，表示第G个空间下的隶属度矩阵，表示第G个空间下的频移中心，表示第G个空间下的频移映射值，表示第G个空间下的第i类的中心点，d为映射值的空间数，表示第G个空间下的第j个映射值，表示第G个空间下的第j个映射值属于第i类的隶属度，m为调整系数，满足m<1，为空间总数上限，取值范围为5~10；为得到的频移变化幅值分量。进一步的，所述基于所述各跟踪通道的信号频移值归一化结果，得到所述各跟踪通道的信号频移变化幅值，具体包括：对任一所述跟踪通道的信号频移值进行去中心化处理，得到任一所述跟踪通道的信号频移变化值；基于所述各跟踪通道的信号频移变化值构建矩阵，对所述矩阵进行奇异值分解，得到所述各跟踪通道的信号频移变化幅值。进一步的，所述基于所述各跟踪通道的信号频移变化幅值，以及所述各跟踪通道对应卫星的俯仰角差值，获取欺骗检测结果，具体包括：计算所述各跟踪通道的信号频移变化幅值以及所述各跟踪通道对应卫星的俯仰角差值之间的相关系数；基于所述相关系数获取所述欺骗检测结果。进一步的，所述基于所述各跟踪通道的信号频移变化幅值，以及所述各跟踪通道对应卫星的俯仰角差值，获取欺骗检测结果，之前还包括：接收导航信号；基于所述导航信号分别获取用户位置和各跟踪通道对应的卫星位置；基于所述用户位置和各跟踪通道对应的卫星位置，计算所述各跟踪通道对应卫星的俯仰角差值。基于信号的卫星欺骗干扰检测组件，所述组件包括：信号获取单元，获取信号接收设备在垂直往复运动期间的各跟踪通道的信号频移值；空间映射单元，将信号频移值进行多空间映射，得到在每个空间下的映射值，基于得到的映射值，针对每个空间建立多空间映射合集；频移变化计算单元，针对每个空间，计算该空间在多空间映射下的其中一个空间的映射值与相邻空间在对应空间下的映射值之间的频移变化幅值分量，在完成所有空间的频移变化幅值分量计算后，统计频移变化幅值分量高于设定阈值的空间映射值的数量，该数量作为该空间与相邻空间的频移幅值相对变化值；所述相邻空间为该空间的存放的位置相邻的另一个空间；欺骗检测单元，将所有空间的频移幅值相对变化值进行叠加，得到跟踪通道的信号频移值归一化结果；基于所述各跟踪通道的信号频值归一化结果，得到各跟踪通道的信号频移变化幅值，基于所述各跟踪通道的信号频移变化幅值，以及所述各跟踪通道对应卫星的俯仰角差值，获取欺骗检测结果。进一步的，所述欺骗检测单元包括在进行欺骗检测时，若所述各跟踪通道的信号频移变化幅值和所述各跟踪通道对应卫星的俯仰角差值成等比例关系，则所述欺骗检测结果为真实信号，否则所述欺骗检测结果为欺骗信号。进一步的，所述欺骗检测单元基于所述各跟踪通道的信号频移值归一化结果，得到所述各跟踪通道的信号频移变化幅值，具体包括：对任一所述跟踪通道的信号频移值进行去中心化处理，得到任一所述跟踪通道的信号频移变化值；基于所述各跟踪通道的信号频移变化值构建矩阵，对所述矩阵进行奇异值分解，得到所述各跟踪通道的信号频移变化幅值。进一步的，所述欺骗检测单元基于所述各跟踪通道的信号频移变化幅值，以及所述各跟踪通道对应卫星的俯仰角差值，获取欺骗检测结果，具体包括：计算所述各跟踪通道的信号频移变化幅值以及所述各跟踪通道对应卫星的俯仰角差值之间的相关系数；基于所述相关系数获取所述欺骗检测结果。本专利技术的基于信号的卫星欺骗干扰检测方法及组件，具有如下有益效果：其通过获取信号接收设备在垂直往复运动期间的各跟踪通道的信号频移值，再进行多空间映射，利用空间映射后信号的映射值来信号频移变化幅值，在基于对应卫星的俯仰角差值的条件下，进行欺骗检测，其检测率更高，识别率也更高，尤其在针对多个欺骗干扰的情况下，也能保证较高的检测率和识别率；主要通过以下过程实现：1.多空间映射，本专利技术通过多空间映射将信号频移值进行分解，再计算该空间在多空间映射下的其中一个空间的映射值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于信号的卫星欺骗干扰检测方法，其特征在于，所述方法执行以下步骤：/n步骤1：获取信号接收设备在垂直往复运动期间的各跟踪通道的信号频移值；/n步骤2：将信号频移值进行多空间映射，得到在每个空间下的映射值，基于得到的映射值，针对每个空间建立多空间映射合集；/n步骤3：针对每个空间，计算该空间在多空间映射下的其中一个空间的映射值与相邻空间在对应空间下的映射值之间的频移变化幅值分量，在完成所有空间的频移变化幅值分量计算后，统计频移变化幅值分量高于设定阈值的空间映射值的数量，该数量作为该空间与相邻空间的频移幅值相对变化值；所述相邻空间为该空间的存放的位置相邻的另一个空间；/n步骤4：将所有空间的频移幅值相对变化值进行叠加，得到跟踪通道的信号频移值归一化结果；基于所述各跟踪通道的信号频值归一化结果，得到各跟踪通道的信号频移变化幅值，基于所述各跟踪通道的信号频移变化幅值，以及所述各跟踪通道对应卫星的俯仰角差值，获取欺骗检测结果。/n

【技术特征摘要】
1.基于信号的卫星欺骗干扰检测方法，其特征在于，所述方法执行以下步骤：
步骤1：获取信号接收设备在垂直往复运动期间的各跟踪通道的信号频移值；
步骤2：将信号频移值进行多空间映射，得到在每个空间下的映射值，基于得到的映射值，针对每个空间建立多空间映射合集；
步骤3：针对每个空间，计算该空间在多空间映射下的其中一个空间的映射值与相邻空间在对应空间下的映射值之间的频移变化幅值分量，在完成所有空间的频移变化幅值分量计算后，统计频移变化幅值分量高于设定阈值的空间映射值的数量，该数量作为该空间与相邻空间的频移幅值相对变化值；所述相邻空间为该空间的存放的位置相邻的另一个空间；
步骤4：将所有空间的频移幅值相对变化值进行叠加，得到跟踪通道的信号频移值归一化结果；基于所述各跟踪通道的信号频值归一化结果，得到各跟踪通道的信号频移变化幅值，基于所述各跟踪通道的信号频移变化幅值，以及所述各跟踪通道对应卫星的俯仰角差值，获取欺骗检测结果。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述各跟踪通道的信号频移变化幅值，以及所述各跟踪通道对应卫星的俯仰角差值，获取欺骗检测结果，具体包括：若所述各跟踪通道的信号频移变化幅值和所述各跟踪通道对应卫星的俯仰角差值成等比例关系，则所述欺骗检测结果为真实信号，否则所述欺骗检测结果为欺骗信号。


3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤3中，针对每个空间，计算该空间在多空间映射下的其中一个空间的映射值与相邻空间在对应空间下的映射值之间的频移变化幅值分量的方法包括：空间总数记为，通过如下公式，计算得到频移变化幅值分量：

；其中，为空间上标值，为空间总数，N为映射值总数，表示第G个空间下的隶属度矩阵，表示第G个空间下的频移中心，表示第G个空间下的频移映射值，表示第G个空间下的第i类的中心点，d为映射值的空间数，表示第G个空间下的第j个映射值，表示第G个空间下的第j个映射值属于第i类的隶属度，m为调整系数，满足m<1，为空间总数上限，取值范围为5~10；为得到的频移变化幅值分量。


4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述各跟踪通道的信号频移值归一化结果，得到所述各跟踪通道的信号频移变化幅值，具体包括：对任一所述跟踪通道的信号频移值进行去中心化处理，得到任一所述跟踪通道的信号频移变化值；基于所述各跟踪通道的信号频移变化值构建矩阵，对所述矩阵进行奇异值分解，得到所述各跟踪通道的信号频移变化幅值。


5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述各跟踪通道的信号频移变化幅值，以及所述各跟踪通道对应卫星的俯仰角差值，获取欺骗检测结果...

【专利技术属性】
技术研发人员：何穆，谢广钱，劳慈航，贾沐，王佳，
申请(专利权)人：北京航天长城卫星导航科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11