一种同步式GNSS欺骗信号生成方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种同步式GNSS欺骗信号生成方法及装置，基于DSP模块对真实GNSS信号进行捕获及跟踪解调，得到真实GNSS信号的信号参数；基于真实GNSS信号的扩频码周期，计算各个卫星通道对应的附加延时；基于FPGA模块对信号参数和附加延时进行处理，得到GNSS欺骗信号的基带信号，获取GNSS欺骗信号的中频载波，对基带信号和中频载波进行混频处理，得到数字中频信号；对数字中频信号进行信号处理，得到再生GNSS欺骗信号。与现有技术相比，本发明专利技术的技术方案通过GNSS信号扩频码周期来计算各个卫星通道的附加延时，以保证在入侵目标接收机时，GNSS欺骗信号和真实GNSS信号达到精准同步，实现隐蔽式欺骗。现隐蔽式欺骗。现隐蔽式欺骗。

【技术实现步骤摘要】
一种同步式GNSS欺骗信号生成方法及装置


[0001]本专利技术涉及无线电信号的
，特别是涉及一种同步式GNSS欺骗信号生成方法及装置。

技术介绍

[0002]全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)凭借精确的定位、导航和授时能力，已在交通运输、农林渔业、水文监测、气象测报、通信授时、电力调度、救灾减灾、公共安全等领域得到了广泛应用，服务于国家重要基础设施，产生了显著的经济效益和社会效益。随着卫星导航技术的发展，卫星导航系统的完好性、可用性、定位精度等已经得到了很大幅度的提升和完善。在国民关键基础建设对GNSS依赖性越来越大的背景下，如何提高卫星导航系统的安全性，已经成为导航领域的重要议题。GNSS系统在用户段受到的人为恶意干扰主要可以分为两大类：压制干扰和欺骗干扰；压制干扰是以大功率压制干扰机发射单频、扫频、伪码等压制信号使得目标接收机失锁无法正常工作，其首要目标在于使GNSS终端精度下降，欺骗干扰指的是通过产生与真实信号高度相似的欺骗卫星信号或者转发真实卫星信号，其首要目标是在用户接收机无意识状态下得到虚假的时间、位置、速度等信息，达到欺骗目的。相比之下，欺骗干扰不需要太强的功率，隐蔽性好，因此危害性更高。
[0003]近年来，随着软件无线电技术的发展，欺骗干扰攻击的灵活性越来越大且实施成本越来越低，利用虚假卫星信号、无线电干扰信号攻击卫星导航接收机，使其无法接收卫星信号或产生错误的定位和授时信息，已经从理论研究走向现实应用。为了研究接收机的脆弱性，并为GNSS导航终端提供抗欺骗干扰性能评估和检测方法，有必要对欺骗干扰技术进行深入研究，提升行业对于导航安全性的重视。
[0004]当前已有的GNSS欺骗技术中，还存在很大的技术缺陷。对于自主产生式欺骗干扰源(相当于GNSS信号模拟器)，其对欺骗信号的可操作空间不足，不能灵活地更改欺骗信号所携带的导航信息。对于转发式欺骗干扰源，欺骗信号的转发时延不能为负值以及链路固有时延的存在，使得欺骗信号无法和真实GNSS信号达到精准同步的状态，无法隐蔽地入侵目标接收机。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种同步式GNSS欺骗信号生成方法及装置，实现GNSS欺骗信号与真实GNSS信号的精确同步，提高GNSS欺骗信号的隐蔽性。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种同步式GNSS欺骗信号生成方法，包括：
[0007]基于DSP模块对真实GNSS信号进行捕获及跟踪解调，得到所述真实GNSS信号的信号参数；
[0008]获取所述真实GNSS信号的扩频码周期，基于所述扩频码周期，计算各个卫星通道对应的附加延时；
[0009]基于FPGA模块对所述信号参数和所述附加延时进行处理，得到GNSS欺骗信号的基带信号，获取所述GNSS欺骗信号的中频载波，对所述基带信号和所述中频载波进行混频处理，得到数字中频信号；
[0010]对所述数字中频信号进行信号处理，得到再生GNSS欺骗信号。
[0011]在一种可能的实现方式中，获取所述GNSS欺骗信号的中频载波后，还包括：
[0012]获取所述中频载波的中频载波频率，并计算各个卫星通道对一个的附加多普勒偏移；
[0013]基于所述中频载波频率和所述附加多普勒偏移，得到所述中频载波的第一中频载波频率。
[0014]在一种可能的实现方式中，基于DSP模块对真实GNSS信号进行捕获及跟踪解调，得到所述真实GNSS信号的信号参数，具体包括：
[0015]基于带通滤波器对真实GNSS信号进行滤波处理，得到GNSS滤波信号，并获取本地振荡器产生的正弦本振信号，对所述正弦本振信号和所述GNSS滤波信号进行信号处理，得到第一中频信号，并对所述第一中频信号进行模数转换，得到第一数字中频信号；
[0016]基于DSP模块对所述第一数字中频信号进行并行码相位搜索，得到真实GNSS信号的码相位估计值与载波多普勒估计值；
[0017]同时获取本地载波和扩频码，基于载波环和码环对所述本地载波和所述扩频码进行循环调整，得到调整后的第一本地载波和第一扩频码；
[0018]基于所述第一数字中频信号、所述第一本地载波和所述第一扩频码，得到导航电文比特序列。
[0019]在一种可能的实现方式中，基于所述扩频码周期，计算各个卫星通道对应的附加延时，具体包括：
[0020]计算并得到各个卫星通道对应的延时，对所述延时增加所述扩频码周期，得到各个卫星通道对应的附加延时，其中，附加延时计算公式如下所示：
[0021][0022]式中，Δτ
i
为附加延时，为第i颗卫星与欺骗干扰源的接收天线之间的第一伪距，为第i颗卫星与目标欺骗点之间的第二伪距，L为欺骗干扰源的接收天线与目标欺骗点之间的第一距离，c为光速，τ
D
为真实GNSS信号从欺骗干扰源接收天线到欺骗干扰发射天线的整体链路固有时延，T
code
为真实GNSS信号的扩频码周期。
[0023]在一种可能的实现方式中，基于FPGA模块对所述信号参数和所述附加延时进行处理，得到GNSS欺骗信号的基带信号，具体包括：
[0024]基于FPGA模块生成初始扩频码序列，并基于所述附加延时对所述初始扩频码序列进行延时处理，生成本地扩频码序列；
[0025]将所述本地扩频码与所述信号参数进行相乘，得到GNSS欺骗信号的基带信号。
[0026]在一种可能的实现方式中，对所述数字中频信号进行信号处理，得到再生GNSS欺骗信号，具体包括：
[0027]基于DA模块对所述数字中频信号进行数模转换，得到模拟中频信号；
[0028]基于混频器，将所述模拟中频信号与所述中频载波进行相乘，得到第一混频信号；
[0029]基于带通滤波器对所述第一混频信号进行低频滤波处理，得到第一滤波信号；
[0030]对所述第一滤波信号进行正交上变频处理，得到再生GNSS欺骗信号。
[0031]在一种可能的实现方式中，计算并得到各个卫星通道对一个的附加多普勒偏移，其中，所述附加多普勒偏移的计算公式如下所示：
[0032][0033]式中，为第i颗卫星的运动速度，为欺骗干扰源的运动速度，为欺骗速度，为目标接收机的运动速度；表示第i颗卫星相对于欺骗干扰源位置的单位矢量，表示第i颗卫星相对于欺骗目标点位置的单位矢量，表示干扰源相对于目标接收机位置的单位矢量，λ为GNSS信号的载波波长。
[0034]本专利技术还提供了一种同步式GNSS欺骗信号生成装置，包括：真实GNSS信号参数获取模块、附加延时计算模块、基带信号获取模块和GNSS欺骗信号生成模块；
[0035]其中，所述真实GNSS信号参数获取模块，用于基于DSP模块对真实GNSS信号进行捕获及跟踪解调，得到所述真实GNSS信号的信号参数；
[0036]所述附加延时计算模块，用于获取所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种同步式GNSS欺骗信号生成方法，其特征在于，包括：基于DSP模块对真实GNSS信号进行捕获及跟踪解调，得到所述真实GNSS信号的信号参数；获取所述真实GNSS信号的扩频码周期，基于所述扩频码周期，计算各个卫星通道对应的附加延时；基于FPGA模块对所述信号参数和所述附加延时进行处理，得到GNSS欺骗信号的基带信号，获取所述GNSS欺骗信号的中频载波，对所述基带信号和所述中频载波进行混频处理，得到数字中频信号；对所述数字中频信号进行信号处理，得到再生GNSS欺骗信号。2.如权利要求1所述的一种同步式GNSS欺骗信号生成方法，其特征在于，获取所述GNSS欺骗信号的中频载波后，还包括：获取所述中频载波的中频载波频率，并计算各个卫星通道对一个的附加多普勒偏移；基于所述中频载波频率和所述附加多普勒偏移，得到所述中频载波的第一中频载波频率。3.如权利要求1所述的一种同步式GNSS欺骗信号生成方法，其特征在于，基于DSP模块对真实GNSS信号进行捕获及跟踪解调，得到所述真实GNSS信号的信号参数，具体包括：基于带通滤波器对真实GNSS信号进行滤波处理，得到GNSS滤波信号，并获取本地振荡器产生的正弦本振信号，对所述正弦本振信号和所述GNSS滤波信号进行信号处理，得到第一中频信号，并对所述第一中频信号进行模数转换，得到第一数字中频信号；基于DSP模块对所述第一数字中频信号进行并行码相位搜索，得到真实GNSS信号的码相位估计值与载波多普勒估计值；同时获取本地载波和扩频码，基于载波环和码环对所述本地载波和所述扩频码进行循环调整，得到调整后的第一本地载波和第一扩频码；基于所述第一数字中频信号、所述第一本地载波和所述第一扩频码，得到导航电文比特序列。4.如权利要求1所述的一种同步式GNSS欺骗信号生成方法，其特征在于，基于所述扩频码周期，计算各个卫星通道对应的附加延时，具体包括：计算并得到各个卫星通道对应的延时，对所述延时增加所述扩频码周期，得到各个卫星通道对应的附加延时，其中，附加延时计算公式如下所示：式中，Δτ
i
为附加延时，为第i颗卫星与欺骗干扰源的接收天线之间的第一伪距，为第i颗卫星与目标欺骗点之间的第二伪距，L为欺骗干扰源的接收天线与目标欺骗点之间的第一距离，c为光速，τ
D
为真实GNSS信号从欺骗干扰源接收天线到欺骗干扰发射天线的整体链路固有时延，T
code
为真实GNSS信号的扩频码周期。5.如权利要求1所述的一种同步式GNSS欺骗信号生成方法，其特征在于，基于FPGA模块对所述信号参数和所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：许海林，王磊，鄂盛龙，罗颖婷，江俊飞，郭圣，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：