基于被动合成孔径的卫星导航欺骗干扰识别与定位方法技术

本发明专利技术提供一种基于被动合成孔径的卫星导航欺骗干扰识别与定位方法，包括：将天线和欺骗干扰信号接收机搭载在运动载体上并设计运动载体在欺骗干扰源上方进行匀速运动；在水平波束覆盖时间内设计天线不断接收下方欺骗干扰源所发出的欺骗干扰信号；利用接收机对欺骗干扰信号进行处理以获取多普勒信号；利用匹配滤波器在不同匹配滤波器调频率条件下与多普勒信号r

【技术实现步骤摘要】
基于被动合成孔径的卫星导航欺骗干扰识别与定位方法


[0001]本专利技术属于雷达、通信信号处理
，具体涉及一种基于被动合成孔径的卫星导航欺骗干扰识别与定位方法。

技术介绍

[0002]近年来，“导航战”已逐渐成为一种新的作战样式，卫星导航接收机成为了敌军电磁干扰的首要目标之一。
[0003]针对卫星导航的电磁干扰主要包括压制式干扰和欺骗式干扰两类。美国、俄罗斯、中国均具备较强的抗压制式干扰技术能力，压制式干扰所带来的威胁正逐步降低。与压制式干扰相比，欺骗式干扰可以用更小的功率达到干扰效果，且更具有隐蔽性。已有包括美国在内的多个国家发生过武器装备被敌方诱骗的事件。
[0004]传统基于阵列天线的欺骗干扰检测方法主要存在以下两个方面的问题：(1) 受阵元大小、数量限制，能够检测的欺骗干扰数量有限；(2)对于低信噪比的欺骗干扰信号检测概率、测量精度不高。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
[0006]为此，本专利技术提供了一种基于被动合成孔径的卫星导航欺骗干扰识别与定位方法。
[0007]本专利技术的技术解决方案如下：提供一种基于被动合成孔径的卫星导航欺骗干扰识别与定位方法，该方法包括：
[0008]步骤一、将天线和欺骗干扰信号接收机搭载在运动载体上并设计运动载体在欺骗干扰源上方进行匀速运动；
[0009]步骤二、在水平波束覆盖时间内设计天线不断接收下方欺骗干扰源所发出的欺骗干扰信号；
[0010]步骤三、利用接收机对所述欺骗干扰信号进行处理以获取多普勒信号r
″
，其中，r
″
的多普勒频率呈现出线性调频特性；
[0011]步骤四、利用匹配滤波器在不同匹配滤波器调频率条件下与所述多普勒信号r
″
进行匹配滤波，得到不同匹配滤波器调频率、不同时延所对应的滤波结果相关值，并生成调频率
‑
方位向时间二维搜索矩阵；
[0012]步骤五、基于所述调频率
‑
方位向时间二维搜索矩阵获取信号r
″
的调频率，其中，矩阵中最大的相关值对应的匹配滤波器调频率等于信号r
″
的调频率，所述最大的相关值出现的时延位置为零多普勒面下方位向时间t
p
；
[0013]步骤六、基于所述r
″
的调频率和欺骗干扰源的参数以及运动载体的飞行速度解算零多普勒面下接收机与欺骗干扰信号源之间的径向距离；
[0014]步骤七、基于所述零多普勒面下接收机与欺骗干扰信号源之间的径向距离、接收
机零多普勒面时刻下的地理位置、当前接收机与欺骗干扰信号源直接的真实径向距离以及当前接收机真实地理位置解算欺骗干扰源的位置信息；
[0015]步骤八、将步骤七得到的欺骗干扰源的位置信息与欺骗干扰信号所模拟的真实卫星位置进行比较，以确认所收到的信号是否为欺骗干扰信号。
[0016]进一步地，所述天线为宽波束天线，天线波束垂直朝下；所述运动载体为无人机或低轨卫星。
[0017]进一步地，所述步骤三包括：
[0018]3.1、对天线收到的干扰信号进行滤波、放大、下变频、模数转换处理得到数字信号；
[0019]3.2、对所述数字信号进行去调制、去载波处理，得到去载波后的信号；
[0020]3.3、对步骤3.2得到的信号分段截取，得到分段截取的二维调频信号矩阵 r
′
(t)；
[0021]3.4、对所述二维调频信号矩阵的每一行进行平方谱、归一化和去均值处理，得到一个二维调频信号平方谱矩阵；
[0022]3.5、提取所述二维调频信号平方谱矩阵中零频所对应的列信号，所述列信号即为多普勒信号r
″
。
[0023]进一步地，通过下式得到去载波后的信号：
[0024][0025]其中，ω1为去载波后的残余频偏；ω0为欺骗干扰源的载波频率，c为光速，θ为初始相位；t
p
为零多普勒时刻下的方位向时间；j代表复数；t为时间；v为运动载体速度；R0为欺骗干扰源与接收机的径向距离。
[0026]进一步地，通过下式得到分段截取的二维调频信号矩阵r
′
(t)：
[0027][0028]其中，Δt为采样间隔；k为调频信号调频率；Q
×
P代表Q行
×
P列。
[0029]进一步地，所述多普勒信号r
″
通过下式得到：
[0030][0031]进一步地，所述步骤四中，通过下式设计匹配滤波器结构：
[0032][0033]其中，μ为匹配滤波器调频率，T
s
为合成孔径时间；i＝1,2,3,4......
[0034]进一步地，所述利用匹配滤波器在不同匹配滤波器调频率条件下与所述多普勒信号r
″
进行匹配滤波，得到不同匹配滤波器调频率、不同时延所对应的滤波结果相关值，包
括：
[0035]确定搜索步进Δμ；
[0036]确定匹配滤波器调频率μ的取值范围；
[0037]根据搜索步进Δμ和匹配滤波器调频率μ的取值范围确定多个不同的匹配滤波器调频率；
[0038]依次将不同的匹配滤波器调频率带入所述匹配滤波器结构生成若干组滤波器，并分别与接收的多普勒信号r
″
进行匹配滤波，得到不同匹配滤波器调频率、不同时延所对应的滤波结果相关值。
[0039]进一步地，匹配滤波器调频率μ的取值范围为进一步地，匹配滤波器调频率μ的取值范围为均为预设距离阈值；所述搜索步进Δμ为Δμ＝cμ2/ωv2ΔR0，ΔR0为定位误差。
[0040]进一步地，通过下式基于所述r
″
的调频率和欺骗干扰源的参数以及运动载体的飞行速度解算零多普勒面下接收机与欺骗干扰信号源之间的径向距离：
[0041]2k＝ω0v2/cR0。
[0042]上述技术方案利用运动载体搭载天线进行规律运动，在天线飞越欺骗干扰源上空的过程中，在水平波束覆盖时间内天线不断接收欺骗干扰源所发出的信号，通过对欺骗干扰信号去调制处理提取载频信号，其多普勒变化率近似线性，利用这一特性对接收信号相位做长时间的相干积累，根据接收信号零多普勒面和多普勒调频率与目标位置的对应关系，结合地形数据，即可定位出欺骗干扰源的位置坐标，然后与欺骗干扰信号所模拟的真实卫星位置相比较即可判断出信号源是否为欺骗干扰信号。
[0043]也即，该技术方案利用小孔径宽方位向天线波束对欺骗干扰源载波相位进行长时间相干积累，等效合成大孔径侦察定位天线，进而形成宽域覆盖、高灵敏、高精度的多欺骗干扰源识别与定位能力，该技术方案应用前景广阔。
附图说明
[0044]所包括的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本专利技术的实施例，并与文本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于被动合成孔径的卫星导航欺骗干扰识别与定位方法，其特征在于，所述方法包括：步骤一、将天线和欺骗干扰信号接收机搭载在运动载体上并设计运动载体在欺骗干扰源上方进行匀速运动；步骤二、在水平波束覆盖时间内设计天线不断接收下方欺骗干扰源所发出的欺骗干扰信号；步骤三、利用接收机对所述欺骗干扰信号进行处理以获取多普勒信号r
″
，其中，r
″
的多普勒频率呈现出线性调频特性；步骤四、利用匹配滤波器在不同匹配滤波器调频率条件下与所述多普勒信号r
″
进行匹配滤波，得到不同匹配滤波器调频率、不同时延所对应的滤波结果相关值，并生成调频率
‑
方位向时间二维搜索矩阵；步骤五、基于所述调频率
‑
方位向时间二维搜索矩阵获取信号r
″
的调频率，其中，矩阵中最大的相关值对应的匹配滤波器调频率等于信号r
″
的调频率，所述最大的相关值出现的时延位置为零多普勒面下方位向时间t
p
；步骤六、基于所述r
″
的调频率和欺骗干扰源的参数以及运动载体的飞行速度解算零多普勒面下接收机与欺骗干扰信号源之间的径向距离；步骤七、基于所述零多普勒面下接收机与欺骗干扰信号源之间的径向距离、接收机零多普勒面时刻下的地理位置、当前接收机与欺骗干扰信号源直接的真实径向距离以及当前接收机真实地理位置解算欺骗干扰源的位置信息；步骤八、将步骤七得到的欺骗干扰源的位置信息与欺骗干扰信号所模拟的真实卫星位置进行比较，以确认所收到的信号是否为欺骗干扰信号。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述天线为宽波束天线，天线波束垂直朝下；所述运动载体为无人机或低轨卫星。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤三包括：3.1、对天线收到的干扰信号进行滤波、放大、下变频、模数转换处理得到数字信号；3.2、对所述数字信号进行去调制、去载波处理，得到去载波后的信号；3.3、对步骤3.2得到的信号分段截取，得到分段截取的二维调频信号矩阵r
′
(t)；3.4、对所述二维调频信号矩阵的每一行进行平方谱、归一化和去均值处理，得到一个二维调频信号平方谱矩阵；3.5、提取所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘峥，王文博，刘璞，洪诗聘，张燎，庄树峰，赵怡萌，
申请(专利权)人：北京自动化控制设备研究所，
类型：发明
国别省市：