一种基于载噪比统计的卫星导航欺骗干扰检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于载噪比统计的卫星导航欺骗干扰检测方法，包括如下步骤：步骤1，通过单极天线和贴片天线分别接收卫星导航信号，分别进行分析处理；步骤2，计算欺骗干扰存在的检测统计量S[k]是载噪比差异的标准偏差；步骤3，检测统计量在遭受欺骗干扰时和未被欺骗干扰时遵循不同的分布；步骤4，有两种可能的检测事件；步骤5，基于载噪比的检测输出的对数似然比；步骤6，推导出在时间t的欺骗干扰检测指示量；步骤7，确定欺骗干扰检测阈值；步骤8，当欺骗干扰检测指示量大于阈值时，表示检测到欺骗干扰。本发明专利技术方法使用的欺骗干扰检测接收机硬件复杂度低，经济性好，具有更好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于载噪比统计的卫星导航欺骗干扰检测方法
本专利技术属于卫星导航干扰检测领域，特别涉及该领域中的一种基于载噪比统计的卫星导航欺骗干扰检测方法。
技术介绍
随着卫星导航系统的逐步完善，对于卫星导航干扰检测的需求也逐渐增加，而欺骗干扰的方式隐蔽性更强，危害更大。目前对于欺骗干扰检测的方法多采用高端的导航接收机，并配备昂贵的天线阵列。同时，在民生以及国防领域，卫星导航的广泛使用，也面临更多的安全漏洞，欺骗干扰的干扰时间越长，造成的损失越大，因此，对欺骗干扰检测的重点不仅在于检测成功率，也对检测时间提出更高的要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题就是提供一种基于载噪比统计的卫星导航欺骗干扰检测方法，能够在一定的虚警率条件下，实现对欺骗干扰的快速检测。本专利技术采用如下技术方案：一种基于载噪比统计的卫星导航欺骗干扰检测方法，其改进之处在于，包括如下步骤：步骤1，通过单极天线和贴片天线分别接收卫星导航信号，并由两台卫星导航接收机分别进行分析处理；步骤2，假设两个天线每秒都有可用的载噪比，并且用P1，n[k]和P2，n[k]表示，其中Pm，n[k]表示在时间k秒，第m个天线获得的第n个导航卫星的载噪比，用于表示欺骗干扰存在的检测统计量S[k]是载噪比差异的标准偏差，由下式给出：其中，Dn[k]＝P1，n[k]-P2，n[k]，表示在所有N个可用导航卫星上、在k秒的两个天线的载噪比之差；步骤3，检测统计量S[k]在遭受欺骗干扰时和未被欺骗干扰时遵循不同的分布，欺骗干扰开始于时间t*，基于载噪比的检测统计量{S[1],S[2],…,S[t*-1]}遵循分布Q0，{S[t*],S[t*+1],…}遵循分布Q，并且Q0和Q1都遵循卡方分布，其自由度由参与计算的卫星数量决定，用td表示检测到欺骗干扰的时间，则检测延迟为r＝td-t*；步骤4，有两种可能的检测事件，一种是虚警事件，定义为Pf＝P(td＜t*)，另一种是延迟检测事件，定义平均检测延迟为快速检测算法需要在保持虚警率满足用户需求的条件下，最小化平均检测延迟时间；步骤5，基于载噪比的检测输出的对数似然比为：在没有欺骗干扰时，存在欺骗干扰时，其中，D(Q0||Q1)表示Q0和Q1的相对熵，是两个概率分布之间的非对称度量；步骤6，通过累积和算法，可以推导出在时间t的欺骗干扰检测指示量为：欺骗干扰检测指示量的递推公式可表示为：m(t+1)＝max{m(t)+l(S[t+1])，0}；步骤7，确定欺骗干扰检测阈值α，α的确定由检测延迟T1和虚警时间T0共同确定，满足如下公式：T0≥eα其中，c1由ξ分布的自由度确定，s表示检测统计量S[k]；步骤8，当欺骗干扰检测指示量m(t)＞α时，表示检测到欺骗干扰。进一步的，单极天线的方向图在天顶方向具有低增益，在低仰角方向有与贴片天线近似的增益。本专利技术的有益效果是：不同于目前欺骗干扰检测效果较好的导航接收机采用复杂的惯性导航辅助，或者采用昂贵的多通道、天线阵列等方式，本专利技术方法使用的欺骗干扰检测接收机硬件复杂度低，经济性好，具有更好的应用前景。传统的欺骗干扰检测算法普遍采用“硬判决”的方式，且对欺骗干扰检测的时间欠缺考虑。本专利技术方法可以根据用户需求，在满足一定的虚警率条件下，获得最快的检测时间延迟，更快的检测到欺骗干扰，降低欺骗干扰带来的损失。附图说明图1是本专利技术方法的原理框图；图2是本专利技术方法单极天线和贴片天线的仰角方向图；图3是本专利技术实施例1所公开方法的流程示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，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。本专利技术方法的原理框图如图1所示，通过单极天线和贴片天线分别接收卫星导航信号，由两台卫星导航接收机分别进行分析处理，统计所有卫星的载噪比信息，通过两台接收机同时接收到的卫星载噪比差值，构造欺骗干扰检测统计量，并采用快速检测算法，在满足虚警率要求的条件下，将欺骗干扰检测指示量快速输出。针对欺骗干扰信号多来自于低仰角方向的特点，设计一种单极天线，它的方向图在天顶方向具有低增益，在低仰角方向有与贴片天线近似的增益，提高对欺骗干扰检测的能力。单极天线和贴片天线的仰角方向图如图2所示。实施例1，本实施例公开了一种基于载噪比统计的卫星导航欺骗干扰检测方法，如图3所示，包括如下步骤：步骤1，通过单极天线和贴片天线分别接收卫星导航信号，并由两台卫星导航接收机分别进行分析处理；步骤2，假设两个天线每秒都有可用的载噪比，并且用P1，n[k]和P2，n[k]表示，其中Pm，n[k]表示在时间k秒，第m个天线获得的第n个导航卫星的载噪比，用于表示欺骗干扰存在的检测统计量S[k]是载噪比差异的标准偏差，由下式给出：其中，Dn[k]＝P1，n[k]-P2，n[k]，表示在所有N个可用导航卫星上、在k秒的两个天线的载噪比之差；步骤3，检测统计量S[k]在遭受欺骗干扰时和未被欺骗干扰时遵循不同的分布，欺骗干扰开始于时间t*，基于载噪比的检测统计量{S[1]，S[2]，...，S[t*-1]}遵循分布Q0，{S[t*]，S[t*+1]，...}遵循分布Q1，并且Q0和Q1都遵循卡方分布，其自由度由参与计算的卫星数量决定，用td表示检测到欺骗干扰的时间，则检测延迟为r＝td-t*；步骤4，有两种可能的检测事件，一种是虚警事件，定义为Pf＝P(td＜t*)，另一种是延迟检测事件，定义平均检测延迟为提出的快速检测算法的目的是在保持虚警率满足用户需求的条件下，最小化平均检测延迟时间；步骤5，基于载噪比的检测输出的对数似然比为：在没有欺骗干扰时，存在欺骗干扰时，其中，D(Q0||Q1)表示Q0和Q1的相对熵，是两个概率分布之间的非对称度量；步骤6，通过累积和(CUSUM)算法，可以推导出在时间t的欺骗干扰检测指示量为：欺骗干扰检测指示量的递推公式可表示为：m(t+1)＝max{m(t)+l(S[t+1])，0}；步骤7，确定欺骗干扰检测阈值α，α的确定由检测延迟T1和虚警时间T0共同确定，满足如下公式：其中，c1由ξ分布的自由度确定，s表示检测统计量S[k]；步骤8，当欺骗干扰检测指示量m(t)＞α时，表示检测到欺骗干扰。综上所述，该专利技术针对卫星导航欺骗干扰信号的低仰角特点，设计一种单极天线与传统贴片天线混合的天线，分别连接两个独立的导航接收机。来自这两个接收路径的导航信号由两个独立的处理单元分析，通过对载噪比统计的差异作为欺骗干扰检测的依据。由于真实卫星信号和欺骗干扰信号的载噪比的统计遵循不同的概率分布，因此提供了概率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于载噪比统计的卫星导航欺骗干扰检测方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1，通过单极天线和贴片天线分别接收卫星导航信号，并由两台卫星导航接收机分别进行分析处理；/n步骤2，假设两个天线每秒都有可用的载噪比，并且用P

【技术特征摘要】
1.一种基于载噪比统计的卫星导航欺骗干扰检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，通过单极天线和贴片天线分别接收卫星导航信号，并由两台卫星导航接收机分别进行分析处理；
步骤2，假设两个天线每秒都有可用的载噪比，并且用P1，n[k]和P2，n[k]表示，其中Pm，n[k]表示在时间k秒，第m个天线获得的第n个导航卫星的载噪比，用于表示欺骗干扰存在的检测统计量S[k]是载噪比差异的标准偏差，由下式给出：



其中，Dn[k]＝P1，n[k]-P2，n[k]，表示在所有N个可用导航卫星上、在k秒的两个天线的载噪比之差；
步骤3，检测统计量S[k]在遭受欺骗干扰时和未被欺骗干扰时遵循不同的分布，欺骗干扰开始于时间t*，基于载噪比的检测统计量{S[1],S[2],…,S[t*-1]}遵循分布Q0，{S[t*],S[t*+1],…}遵循分布Q1，并且Q0和Q1都遵循卡方分布，其自由度由参与计算的卫星数量决定，用td表示检测到欺骗干扰的时间，则检测延迟为r＝td-t*；
步骤4，有两种可能的检测事件，一种是虚警事件，定义为Pf＝P(td＜t*)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐文璞，陈奇东，刘睿，刘杨，黄晓，甄卫民，王森，苗晋葳，吴松泽，
申请(专利权)人：中国电波传播研究所中国电子科技集团公司第二十二研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37