一种基于接收机相关器输出的导航欺骗干扰检测方法技术

本发明专利技术提供一种基于接收机相关器输出的导航欺骗干扰检测方法，利用接收机的六个相关输出结果，即利用同相I支路和正交Q支路的超前、滞后和即时码计算出10个特征用于欺骗干扰预测模型的训练和欺骗干扰的检测，可同时体现I支路与Q支路输出受到欺骗干扰的影响，进而可以提高检测的灵敏度；也就是说，本发明专利技术根据软件接收机对导航信号的跟踪结果进行计算，仅需要利用接收机的跟踪结果中的同相I支路和正交Q支路的输出结果，不需要利用接收过程中的其他信息，也无需利用其它硬件支持，更不需要对接收机内部软件进行修改，即可对欺骗干扰进行有效的检测。有效的检测。有效的检测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于接收机相关器输出的导航欺骗干扰检测方法


[0001]本专利技术属于导航欺骗式干扰检测
，尤其涉及一种基于接收机相关器输出的导航欺骗干扰检测方法。

技术介绍

[0002]随着全球卫星导航系统在日常交通、生活通信、无人机定位导航等方面的普遍应用，其潜在威胁也逐渐暴露出来。由于导航信号到达地面时经过了一段很长的距离，所以信号微弱，导致应用全球卫星导航系统的终端极易受到多径干扰等无意识的干扰和欺骗干扰等的干扰。而干扰的存在使终端接收过程受到不利的影响，尤其是欺骗干扰在导航信号的捕获跟踪过程中会使码跟踪环路偏离，造成接收机输出错误信息导致位置偏离、时间延迟等后果。随着位置和时间信息在各领域重要性的提升，值得信赖的定位和时机服务是保护人们安全和财务的关键。可靠的检测是保证接收方接收安全的第一步，因此对于如何能快速、准确的检测识别出欺骗干扰源是值得研究并且至关重要的。
[0003]通过评估信号相关峰平坦度和对称性的方法是信号质量检测方法，是识别全球导航卫星系统欺骗干扰的有效手段，比较经典的度量方法有Ratio度量和Delta度量。信号质量监测方法是对接收机的相关器输出进行计算，噪声影响大，虚警概率高，性能损失较大。而且当真实信号和欺骗信号的码相位和载波频率相似时，欺骗干扰很难被检测出来。因此，简单的Ratio度量和Delta度量已经无法满足现有的检测要求，需对其进行进一步的改良来应对日益复杂的恶意的欺骗干扰。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本专利技术提供一种基于接收机相关器输出的导航欺骗干扰检测方法，仅需利用接收机的六个相关输出结果进行计算，无需改变接收机内部软件，也无需多余硬件支持，即可对欺骗干扰进行有效的检测。
[0005]一种基于接收机相关器输出的导航欺骗干扰检测方法，包括以下步骤：S1：将接收机捕获的不同跟踪信号分别进行混频和相关处理，对应得到各跟踪信号中同相支路的超前码、滞后码、即时码以及正交支路的超前码、滞后码、即时码；S2：分别根据各同相支路的超前码、滞后码、即时码以及正交支路的超前码、滞后码、即时码获取用于检测欺骗信号的特征，其中，所述特征包括Ratio度量的移动平均和移动方差、Delta度量的移动平均和移动方差、ELP度量的移动平均和移动方差、改进的Delta度量的移动平均和移动方差以及点积功率幅度差的移动平均和移动方差；同时，为每一组特征的取值标注真实信号或欺骗信号的标签；S3：将各组特征以及各组特征对应的标签分别输入到支持向量机模型进行训练，
得到用于欺骗检测的预测模型；S4：采用训练好的预测模型对接收机重新捕获的跟踪信号进行预测，判断重新捕获的跟踪信号是否为欺骗信号。
[0006]进一步地，任一跟踪信号中同相支路的超前码、滞后码、即时码以及正交支路的超前码、滞后码、即时码的计算方法为：的计算方法为：的计算方法为：的计算方法为：的计算方法为：的计算方法为：其中，为跟踪信号的功率，D(n)表示卫星在第n时刻的电文信息，、和分别为超前码相关器、滞后码相关器、即时码相关器对应的自相关函数，、、分别为超前码相关器、滞后码相关器、即时码相关器对应的延时码片，为本地载波和跟踪信号的相位差。
[0007]进一步地，用于检测欺骗信号的Ratio度量的移动平均RatioMA和移动方差RatioMV的计算方法如下：RatioMV的计算方法如下：其中，Ratio(i)为第i时刻的Ratio度量，且，为滑动窗口的长度，k为滑动窗口的步长；Delta度量的移动平均DeltaMA和移动方差DeltaMV的计算方法如下：
其中，Delta(i)为第i时刻的Delta度量；ELP度量的移动平均ELPMA和移动方差ELPMV的计算方法如下：ELP度量的移动平均ELPMA和移动方差ELPMV的计算方法如下：其中，ELP(i)为第i时刻的ELP度量；改进的Delta度量的移动平均Delta
improve
MA和移动方差Delta
improve
MV的计算方法如下：如下：其中，Delta
improve
(i)为第i时刻的改进的Delta度量；点积功率幅度差的移动平均DotMA和移动方差DotMV的计算方法如下：
其中，Dot(i)为第i时刻的点积功率幅度差。
[0008]进一步地，Ratio度量Ratio(n)的计算方法如下：Delta度量Delta(n)的计算方法如下：ELP度量ELP(n)的计算方法如下：改进的Delta度量Delta
improve
(n)的计算方法如下：点积功率幅度差的计算方法如下：的计算方法如下：的计算方法如下：的计算方法如下：其中，、、分别为超前码相关器、滞后码相关器、即时码相关器对应的C/A码自相关幅值。
[0009]进一步地，训练支持向量机模型的数据集为德克萨斯州大学实验室提供的生成式欺骗数据集TEXBAT。
[0010]有益效果：1、本专利技术提供一种基于接收机相关器输出的导航欺骗干扰检测方法，利用接收机的六个相关输出结果，即利用同相I支路和正交Q支路的超前、滞后和即时码计算出10个特征用于欺骗干扰预测模型的训练和欺骗干扰的检测，可同时体现I支路与Q支路输出受到欺
骗干扰的影响，进而可以提高检测的灵敏度；也就是说，本专利技术根据软件接收机对导航信号的跟踪结果进行计算，仅需要利用接收机的跟踪结果中的同相I支路和正交Q支路的输出结果，不需要利用接收过程中的其他信息，也无需利用其它硬件支持，更不需要对接收机内部软件进行修改，即可对欺骗干扰进行有效的检测。
[0011]2、本专利技术提供一种基于接收机相关器输出的导航欺骗干扰检测方法，基于跟踪过程中的载波环输出载波相位差异会影响欺骗干扰检测的缺陷，本专利技术通过改进的点积幅度法使接收机可以忽略载波误差对码跟踪相干积分的影响，进而使检测效果得到大大提升；同时，本专利技术使用多特征向量训练支持向量机模型，并且在检测过程中同时输入多个特征向量，也可以大大提高检测性能，增强检测效率。
[0012]3、本专利技术提供一种基于接收机相关器输出的导航欺骗干扰检测方法，利用六个相关器输出、、、、、，能充分体现相关函数的形变，然后对同相支路和正交支路的相干积分进行平方相加，得到超前码相关器、滞后码相关器、即时码相关器对应的C/A码自相关幅值、、，可以有效屏蔽载波环的影响。
附图说明
[0013]图1为本专利技术提供的一种基于接收机相关器输出的导航欺骗式干扰检测方法的流程图；图2为本专利技术提供的改进的Delta度量的移动平均Delta
improve
MA的结果示意图；图3为本专利技术提供的改进的Delta度量的移动方差Delta
improve
MV的结果示意图；图4为本专利技术提供的点积功率幅度差的移动平均DotMA的结果示意图；图5为本专利技术提供的点积功率幅度差的移动方差DotMV的结果示意图；图6为本专利技术提供的超前、滞后和即时三个支路的C/A码自相关幅值计算过程示意图。
具体实施方式
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于接收机相关器输出的导航欺骗干扰检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将接收机捕获的不同跟踪信号分别进行混频和相关处理，对应得到各跟踪信号中同相支路的超前码、滞后码、即时码以及正交支路的超前码、滞后码、即时码；S2：分别根据各同相支路的超前码、滞后码、即时码以及正交支路的超前码、滞后码、即时码获取用于检测欺骗信号的特征，其中，所述特征包括Ratio度量的移动平均和移动方差、Delta度量的移动平均和移动方差、ELP度量的移动平均和移动方差、改进的Delta度量的移动平均和移动方差以及点积功率幅度差的移动平均和移动方差；同时，为每一组特征的取值标注真实信号或欺骗信号的标签；S3：将各组特征以及各组特征对应的标签分别输入到支持向量机模型进行训练，得到用于欺骗检测的预测模型；S4：采用训练好的预测模型对接收机重新捕获的跟踪信号进行预测，判断重新捕获的跟踪信号是否为欺骗信号。2.如权利要求1所述的一种基于接收机相关器输出的导航欺骗干扰检测方法，其特征在于，任一跟踪信号中同相支路的超前码、滞后码、即时码以及正交支路的超前码、滞后码、即时码的计算方法为：的计算方法为：的计算方法为：的计算方法为：的计算方法为：的计算方法为：其中，为跟踪信号的功率，D(n)表示卫星在第n时刻的电文信息，、和分别为超前码相关器、滞后码相关器、即时码相关器对应的自相关函数，、、分别为超前码相关器、滞后码相关器、即时码相关器对应的延时码片，为本地载波和跟踪信号的相位差。3.如权利要求1所述的一种基于接收机相关器输出的导航欺骗干扰检测方法，其特征在于，用于检测欺骗信号的Ratio度量的移动平均RatioMA和移动方差RatioMV的计算方法
如下：如下：其中，Ratio(i)为第i时刻的Ratio度量，且，为滑...

【专利技术属性】
技术研发人员：付琦玮，倪淑燕，祝新力，陈世淼，雷拓峰，张英健，毛文轩，付琪津，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队航天工程大学，
类型：发明
国别省市：