一种紧组合导航转发式欺骗干扰检测方法技术

本发明专利技术公开了一种紧组合导航转发式欺骗干扰检测方法，包括(1)采集GNSS接收机导航参数和SINS导航参数，对数据做预处理；(2)更新残差滑动窗口内数据，根据无欺骗干扰时存储的残差方差数据更新检测阈值；(3)根据前一历元各通道受欺骗情况进入相应检测程序；(4)按照动态时延欺骗信号分段检测的设计思想，依次进行动态时延过程检测和固定时延过程检测；(5)得到欺骗干扰检测结果并对检出欺骗通道所对应的卫星信号予以剔除；(6)更新历元信息，并重复执行(1)到(5)，直至处理完所有历元。本发明专利技术实现了动态时延转发式欺骗干扰实时检测，能够检测码相位偏移速率不低于0.1chip/s的动态时延转发式欺骗干扰。转发式欺骗干扰。转发式欺骗干扰。

【技术实现步骤摘要】
一种紧组合导航转发式欺骗干扰检测方法


[0001]本专利技术涉及一种GNSS/SINS紧组合导航转发式欺骗干扰检测，特别是一种基于残差动态时延特征的紧组合导航转发式欺骗干扰检测方法，属于卫星导航欺骗检测


技术介绍

[0002]随着全球导航卫星系统的快速发展，卫星导航定位技术的应用愈加广泛。然而接收机易在转发式欺骗干扰的作用下被诱导到错误的位置，这对接收机的可靠性提出了严峻挑战。
[0003]目前，关于转发式欺骗干扰检测的研究主要集中在无惯导的独立接收机导航和有惯导的组合导航两个方面。无惯导时，主要采用卫星信号功率检测、相关峰检测和伪距差异检测等方法，但是这些方法在欺骗信号功率低于真实信号，以及时间延迟缓慢增大的动态时延转发式欺骗干扰场景下失去作用。有惯导时，主要采用紧组合残差χ2检测、紧组合伪距差异检测等方法，但是前者不能指出受欺骗干扰影响的具体卫星，无法针对性地进行欺骗抑制；后者利用接收机与惯导伪距差值或紧组合伪距残差进行欺骗检测，能够检测出固定时延转发式欺骗干扰，但对于动态时延转发式欺骗干扰同样无能为力。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术，本专利技术要解决的技术问题是提供一种能够实现对动态时延转发式欺骗干扰的实时检测的紧组合导航转发式欺骗干扰检测方法。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术的一种紧组合导航转发式欺骗干扰检测方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1：采集GNSS接收机导航参数和SINS导航参数，对数据做预处理；
[0007]步骤2：更新残差滑动窗口内数据，根据无欺骗干扰时存储的残差方差数据更新检测阈值；
[0008]步骤3：对每一颗可见卫星进行判断：残差滑动窗口内的有效数据个数num少于滑动窗口容量m是否成立，若成立，则不具备检测条件，暂不进入检测程序，若全部可见卫星均不具备检测条件，则方法结束；若不成立，则根据该卫星通道前一历元欺骗标志Dec_flag、隔离退出计数器cntr状态进入相应的检测程序；
[0009]步骤4：采取动态时延欺骗信号分段检测，依次进行动态时延过程检测和固定时延过程检测；
[0010]步骤5：得到欺骗干扰检测结果并对检出欺骗通道所对应的卫星信号予以剔除，得到欺骗干扰检测和组合导航定位结果；
[0011]步骤6：更新历元信息，并重复执行步骤1到5，直至处理完所有历元。
[0012]本专利技术还包括：
[0013]1.步骤2中更新残差滑动窗口内数据，根据无欺骗干扰时存储的残差方差数据更
新检测阈值具体为：
[0014]步骤2.1：获得当前历元的伪距和伪距率残差，具体为：
[0015]分段线性化处理后的GNSS/SINS紧组合导航系统表达式为：x
k
＝Φ
k/k
‑1x
k
‑1+Γ
k
‑1w
k
‑1和z
k
＝H
k
x
k
+v
k
，式中，x
k
为状态向量；Φ
k/k
‑1为一步状态转移矩阵；Γ
k
‑1为系统噪声矩阵；z
k
为量测值向量；H
k
为量测矩阵；w
k
‑1和v
k
为互不相关的零均值白噪声向量，紧组合系统卡尔曼滤波残差e
k
包括伪距残差ρe
k
和伪距率残差表达式为：e
k
＝z
k
‑
H
k
x
k/k
‑1；
[0016]步骤2.2：根据无欺骗干扰时存储的残差方差数据更新检测阈值，具体为：根据残差方差离散程度和计算量选择窗口容量，使用未受欺骗干扰时存储的伪距和伪距率残差方差数据，按设定的虚警概率对检测阈值进行实时更新；
[0017]步骤2.3：更新残差滑动窗口内数据，具体为：构造容量为m的滑动窗口W＝[e
k
‑
m+1
,e
k
‑
m+2
,
…
,e
k
]，利用前m
‑
1历元的残差得到滑动均值进而获得滑动方差，每个历元通过移位操作对滑动窗口内数据进行更新。
[0018]2.步骤3中若不成立，则根据该卫星通道前一历元欺骗标志Dec_flag、隔离退出计数器cntr状态进入相应的检测程序具体为：
[0019]步骤3.1：Dec_flag＝0或1，若Dec_flag为1，则进入隔离检测程序，否则继续判断隔离退出计数器cntr是否为0，若cntr不为0，执行步骤3.2；若cntr为0，执行步骤3.3；
[0020]步骤3.2：所述卫星处于隔离退出阶段，执行隔离退出检测程序；
[0021]步骤3.3：所述卫星在过去滤波过程内未受到欺骗干扰，执行常规检测程序。
[0022]3.步骤4中采取动态时延欺骗信号分段检测，依次进行动态时延过程检测和固定时延过程检测具体为：
[0023]步骤4.1：动态时延过程检测，具体为：计算伪距率残差方差，并与伪距率残差方差阈值进行比较，若检测量大于阈值说明存在动态时延过程、存在动态时延转发式欺骗干扰，并将欺骗标志Dec_flag置为1、赋给隔离退出计数器cntr设定的最大计数值，然后结束；若检测量小于阈值说明不存在动态时延过程，执行步骤4.2；
[0024]步骤4.2：固定时延过程检测，具体为：计算伪距残差方差，并与伪距残差方差阈值进行比较，若检测量大于阈值说明存在固定时延过程、存在固定时延转发式欺骗干扰，并将欺骗标志Dec_flag置为1、赋给隔离退出计数器cntr设定的最大计数值，然后结束；若检测量小于阈值说明不存在转发式欺骗干扰，执行步骤4.3；
[0025]步骤4.3：未检出欺骗干扰时，对隔离退出计数器进行相应操作，具体为：执行常规检测程序，对隔离退出计数器归零，欺骗标志Dec_flag置为0；执行隔离退出检测程序，对隔离退出计数器采取每次减1的操作，直到隔离退出计数器归零，欺骗标志Dec_flag置为0；执行隔离检测程序，赋给隔离退出计数器设定的最大值，欺骗标志Dec_flag置为0。
[0026]4.步骤1中采集GNSS接收机导航参数和SINS导航参数，对数据做预处理具体为：
[0027]步骤1.1：采集GNSS接收机导航参数，包括：时间标签、卫星PRN号、载波相位、伪距、多普勒频移、信号强度和星历数据；
[0028]步骤1.2：采集SINS导航参数，包括比力数据、角速度数据和每次SINS更新的时间标签；
[0029]步骤1.3：对采集到的数据做预处理，具体为：首先处理接收机观测数据得到观测信息，包括时间标签、可见卫星PRN号、伪距、伪距率；其次，通过提取星历参数进行卫星位置
速度解算得到各颗可见卫星的三维位置、速度、钟差和频本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种紧组合导航转发式欺骗干扰检测方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：采集GNSS接收机导航参数和SINS导航参数，对数据做预处理；步骤2：更新残差滑动窗口内数据，根据无欺骗干扰时存储的残差方差数据更新检测阈值；步骤3：对每一颗可见卫星进行判断：残差滑动窗口内的有效数据个数num少于滑动窗口容量m是否成立，若成立，则不具备检测条件，暂不进入检测程序，若全部可见卫星均不具备检测条件，则方法结束；若不成立，则根据该卫星通道前一历元欺骗标志Dec_flag、隔离退出计数器cntr状态进入相应的检测程序；步骤4：采取动态时延欺骗信号分段检测，依次进行动态时延过程检测和固定时延过程检测；步骤5：得到欺骗干扰检测结果并对检出欺骗通道所对应的卫星信号予以剔除，得到欺骗干扰检测和组合导航定位结果；步骤6：更新历元信息，并重复执行步骤1到5，直至处理完所有历元。2.根据权利要求1所述的一种紧组合导航转发式欺骗干扰检测方法，其特征在于：步骤2所述更新残差滑动窗口内数据，根据无欺骗干扰时存储的残差方差数据更新检测阈值具体为：步骤2.1：获得当前历元的伪距和伪距率残差，具体为：分段线性化处理后的GNSS/SINS紧组合导航系统表达式为：x
k
＝Φ
k/k
‑1x
k
‑1+Γ
k
‑1w
k
‑1和z
k
＝H
k
x
k
+v
k
，式中，x
k
为状态向量；Φ
k/k
‑1为一步状态转移矩阵；Γ
k
‑1为系统噪声矩阵；z
k
为量测值向量；H
k
为量测矩阵；w
k
‑1和v
k
为互不相关的零均值白噪声向量，紧组合系统卡尔曼滤波残差e
k
包括伪距残差ρe
k
和伪距率残差表达式为：e
k
＝z
k
‑
H
k
x
k/k
‑1；步骤2.2：根据无欺骗干扰时存储的残差方差数据更新检测阈值，具体为：根据残差方差离散程度和计算量选择窗口容量，使用未受欺骗干扰时存储的伪距和伪距率残差方差数据，按设定的虚警概率对检测阈值进行实时更新；步骤2.3：更新残差滑动窗口内数据，具体为：构造容量为m的滑动窗口W＝[e
k
‑
m+1
,e
k
‑
m+2
,
…
,e
k
]，利用前m
‑
1历元的残差得到滑动均值e
k
‑1，进而获得滑动方差，每个历元通过移位操作对滑动窗口内数据进行更新。3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁继成，任尚垠，赵琳，程建华，黄卫权，贾春，敖义路，王云龙，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：