用于检测GNSS系统的诱骗操作的方法和设备技术方案

一种检测旨在欺骗在一区域(Z)中移动的第一交通工具(1A)上提供的第一定位设备的欺骗操作的方法，其中提供有第二定位设备的至少一个第二交通工具(1B，1C)也在该区域(Z)中移动，该方法包括根据由每个设备接收的初始卫星信号来计算每个交通工具的至少第一定位值的步骤。本发明专利技术的特征在于，该方法包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测GNSS系统的诱骗操作的方法和设备
[0001]本专利技术涉及导航领域，并且更具体地，涉及基于接收由形成分布在地球周围的卫星星座的一部分的卫星所传送的卫星信号的定位和导航。用于由卫星进行定位或确定位置或导航的主要全球导航卫星系统(GNSS)包括GPS、Galileo、glonass和北斗系统。
[0002]专利技术背景
[0003]卫星定位包括在已知位置接收卫星所传送的信号，以及利用每个信号的传送和接收之间的历时(或飞行时间)来推断卫星信号接收器(通常和有时不恰当地称为GPS接收器)与已经从其接收信号的每个卫星之间的所谓“伪距离”的测量(每个信号尤其包括卫星的标识符和信号被传送的时间)。因此，只要有来自四颗卫星的可用信号，就足以获得接收器的纬度、经度和高度，以及与测得的历时有关的误差，随着卫星数量的增加，定位准确度也随之提高，来自这些卫星的信号已经被接收器纳入考虑以便计算其位置。
[0004]因此，这种相对精确的定位系统已经变得广泛，并且现在许多交通工具都安装了卫星信号接收器。由于卫星信号接收器的成本降低，大多数人也具有智能手机类型的移动电话，它们有自己的卫星信号接收器。
[0005]与卫星信号接收器的这种发展并行，已经出现了欺骗设备，以便“欺骗”此类卫星信号接收器。
[0006]这种设备包括连接到用于传送具有卫星信号特征的欺诈信号的无线电信号发射器的电子处理器单元。更准确地说，电子处理器单元被布置成从卫星信号接收器的实际初始位置开始并且准备欺诈信号，该欺诈信号在被卫星信号接收器考虑时导致卫星信号接收器计算错误位置。举例来说，卫星信号接收器的实际初始位置可通过激光测距仪系统进行检测，或可根据某些导航规则所要求的，由携带卫星信号接收器的交通工具来传达，特别是在空中和海上使用(由交通工具传送的自动相关监控广播(ADSB)或自动识别系统(AIS)信号以将其位置告知邻居)。
[0007]为了使欺诈信号被卫星信号接收器纳入考虑，以大于原始卫星信号功率的功率传送欺诈信号是不够的。欺诈信号必须具有与由卫星信号接收器先前接收到的卫星信号所应用的相同码相位和位于相同范围内的多普勒效应也是必要的。假如第一个接收到的欺诈信号与由卫星信号接收器计算的最新位置以及先前接收到的卫星信号一致，并且假如随后接收到的欺诈信号彼此一致，则卫星信号接收器将像它们是真实卫星信号一样使用欺诈信号，并且将不可能检测到与卫星信号接收器的实际位置有关的误差。
[0008]作为示例，在Yang Liu等人，Sensors 2018(传感器2018)，18，1433，doi:10.3390/s18051433的文档《Impact Assessment of GNSS Spoofing Attacks on INS/GNSS Integrated Navigation System(GNSS欺骗攻击对INS/GNSS组合导航系统的影响评估)》中解释了欺骗。
[0009]混合导航系统也是已知的，它将来自惯性导航系统的惯性定位数据与来自卫星信号接收器的卫星定位数据组合。此类导航系统包括一个或多个卡尔曼滤波器，其被布置成根据卫星定位数据重新校准混合导航。卡尔曼滤波器受创新测试的保护，创新测试检测并拒绝异常测量(outlier measurement)，使得假如欺诈信号彼此充分一致，则它们可以满足
创新测试。在这样的系统中，卫星定位数据用于补偿惯性定位数据中的长期误差，使得即使惯性定位数据与卫星定位数据组合，将欺诈信号纳入考虑仍将导致导航误差。
[0010]因此，可以理解，使用此类欺骗设备可能会对受欺骗交通工具的安全有害，并且可能还会对在与受欺骗交通工具相同的区域中行驶的其他交通工具的安全有害。
[0011]专利技术目的
[0012]本专利技术的特定目的是提供用于检测欺骗操作的装置。

技术实现思路

[0013]为此，根据本专利技术，提供了一种检测欺骗由在一区域中移动的第一交通工具承载的第一卫星信号定位设备的操作的方法，携带第二卫星信号定位设备的至少一个第二交通工具也在该区域中移动，该方法包括根据每个设备接收的初始卫星信号计算针对每个交通工具的至少一个第一定位值的步骤；该方法的特征在于，其还包括以下步骤：
[0014]·
与由第二设备接收初始卫星信号以及与计算针对第二交通工具的第一值这两者并行地，使所述第二设备发起闭锁阶段，以便对卫星信号进行新的搜索，并使用由第二设备接收到的新卫星信号在与第一值相同的时刻计算针对第二交通工具的第二定位值；
[0015]·
比较与第二交通工具相关的第一值和第二值；以及
[0016]·
当这两个值不一致时发出警告。
[0017]术语“定位值”被用于涵盖位置和/或速度。因此，在欺骗操作所覆盖的区域内移动但不是欺骗操作的目标的交通工具能够检测到欺骗操作正在发生，并且能够发出警告以警告被欺骗交通工具的乘员。
[0018]还提供了一种如上所述的方法，其中当所比较的诸值的差值大于预定阈值时，发出警告。
[0019]还提供了一种如上所述的方法，其中当不处于欺骗情况时，在考虑统计准确度来用于计算第一值以及还用于计算第二值这两者的同时确定阈值。
[0020]还提供了如上所述的方法，其中通过广播传输发出警告。
[0021]还提供了如上所述的方法，其中向地面站发出警告。
[0022]还提供了如上所述的方法，其中地面站向被欺骗的交通工具发送警告消息。
[0023]还提供了如上所述的方法，其中还使用非卫星定位数据计算第一值。
[0024]还提供了如上所述的方法，其中多个第二交通工具在该区域中移动，并且该方法包括根据第二交通工具的第一值来估计欺骗区域的轮廓的步骤。
[0025]还提供了如上所述的方法，包括根据欺骗区域的轮廓来估计欺骗信号的发射器的位置的步骤。
[0026]还提供了一种用于执行上述方法的卫星信号定位设备，该设备具有至少第一和第二卫星信号接收信道以及至少一个处理器单元，该处理器单元被布置成：
[0027]·
在闭锁模式期间，选择第一信道上的足够强大以供使用的卫星信号的发射器，并且在只要在由所选发射器传送的信号足够强大就持续的操作模式期间，根据所述信号计算连贯的第一定位值；以及
[0028]·
在闭锁模式期间，选择第二信道上足够强大以供使用的信号的发射器并且在操作模式期间，根据所述信号计算至少一个第二定位值，处理器单元在计算第二信道上与信
号功率无关的所述至少一个定位值之后自动返回到闭锁模式。
[0029]还提供了如上所述的设备，其中处理器单元在计算单个定位值之后返回到第二信道上的闭锁模式。
[0030]还提供了如上所述的设备，其中处理器单元在预定历时之后返回到第二信道上的闭锁模式。
[0031]还提供了如上所述的设备，其中第一信道属于第一接收器，而第二信道属于第二接收器。
[0032]还提供了如上所述的设备，其中第一和第二信道属于单个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种检测欺骗由在一区域(Z)中移动的第一交通工具(1A)承载的第一卫星信号定位设备(20)的操作的方法，承载第二卫星信号定位设备的至少一个第二交通工具(1B，1C)也在所述区域(Z)中移动，所述方法包括根据每个设备接收的初始卫星信号来计算每个交通工具的至少一个第一定位值的步骤；所述方法的特征在于，其还包括以下步骤：
·
与由所述第二设备接收初始卫星信号以及与计算针对所述第二交通工具(1B,1C)的第一值这两者并行地，使所述第二设备发起闭锁阶段，以便对卫星信号进行新的搜索并使用由所述第二设备接收到的新卫星信号在与所述第一值相同的时刻计算针对所述第二交通工具(1B,1C)的第二定位值；
·
比较与所述第二交通工具(1B，1C)相关的所述第一值和所述第二值；以及
·
当这两个值不一致时发出警告；至少所述第二定位设备具有至少第一卫星信号接收信道和第二卫星信号接收信道，并且至少一个处理器单元被布置成：
·
在闭锁模式期间，选择所述第一信道上的足够强大以供使用的卫星信号的发射器，并且在只要由所选发射器传送的信号足够强大就持续的操作模式期间，根据所述信号计算连贯的第一定位值；以及
·
在闭锁模式期间，选择所述第二信道上的足够强大以供使用的信号的发射器并且在操作模式期间，根据所述信号计算至少一个第二定位值，所述处理器单元在计算所述第二信道上与信号功率无关的所述至少一个定位值之后自动返回到闭锁模式。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当所比较的诸值的差值大于预定阈值时，发出所述警告。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，当不处于欺骗情况时，在考虑统计准确度来用于计算所述第一值以及用于计算所述第二值这两者的同时确定所述阈值。4.如权利要求1或权利要求2或权利要求3所述的方法，其特征在于，所述警告是通过广播传输发出的。5.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述警告被发给地面站。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述地面站向被...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y，
申请(专利权)人：赛峰电子与防务公司，
类型：发明
国别省市：