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电力卫星导航授时安防装置检测方法制造方法及图纸

技术编号：38666210 阅读：11 留言：0更新日期：2023-09-02 22:46
本发明专利技术提供一种电力卫星导航授时安防装置检测方法，通过仿真卫星导航接收天线输出信号，检验卫星导航授时安防装置防控卫星导航异常服务、虚假卫星干扰欺骗的能力。该方法通过将仿真卫星导航天线接收信号接入卫星导航授时安防装置的卫星导航天线接口，采取仿真卫星导航授时的时频迁移和信号强度控制与卫星导航授时安防装置输出信号实时响应，检验卫星导航授时安防装置抵御异常卫星时频迁移、防控虚假卫星干扰欺骗的性能。该方法直接适用于检验时间同步设备抵御异常、虚假卫星导航授时的能力，通用、完整、易溯源，不干扰周边社会环境正常使用卫星导航服务。常使用卫星导航服务。常使用卫星导航服务。

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【技术实现步骤摘要】
电力卫星导航授时安防装置检测方法


[0001]本专利技术涉及电力设备检测领域，具体是一种电力卫星导航授时安防装置检测方法。

技术介绍

[0002]本申请是“基于卫星授时模块输出信号仿真的时间同步设备检测方法”(专利号ZL201811308104.3，以下简称“另案授权”)以及“时间同步设备卫星授时端口仿真信号检测方法”(专利申请号202210377595.7，以下简称“另案申请”)，提出的一种卫星导航授时安防装置检测方法。
[0003]电力监控系统，采用时间同步系统来统一电力系统局域、区域和广域时间。近些年来，依托相关电力时间同步标准不断完善、卫星导航授时方式普及应用，实现了电力系统运行监控，支撑了电网安稳运营、事件分析、故障处置。随着当前卫星导航安全需要，以及卫星导航信号欺骗干扰技术进步，“电力用户侧”有待“全面整体提升”安全风险防控能力。
[0004]电力时间同步系统，由广泛布置在各电力调度机构、变电站、发电厂的时间同步装置组成。为了通过时间同步装置统一各地设备时间，时间源主要采用了全球卫星导航系统(GNSS)授时定位一体化服务。其中，卫星导航授时，物理上标定了标准秒频率1Hz(或称，秒时频)，信息上给出了秒起始时刻标准时钟值。当然，授时精准性也是导航准确性的基本特征，例如，通常而言频差1ns相应动态位置误差约30cm。
[0005]近年来，电力系统也曾因卫星系统异常、卫星信号干扰，引发过电力设备运行故障、区域电网运行告警等安全事件。目前，针对卫星导航授时信号防欺骗、抗干扰，电力时间同步装置大都仅基于判断时钟信息连续性，缺乏防控虚假卫星欺骗、异常卫星攻击导致拉偏时频、带走时钟的能力。故而，现场安全隐患大，防控手段有待创新，相关标准有待更新。
[0006]电力时间同步装置，当前主要采取外接天线方式直接引入GNSS时间源——北斗(BDS)、GPS信号。目前，现场大多采用以“BDS为主、GPS为辅”的两路时钟源应用方案，在役运行装置存量大、型式多、使用年限跨度长、集成应用方式杂、执行标准差异大。因此，基于时间同步装置与卫星天线端口标准化配接模式，可在其两者之间布置防控卫星天线欺骗干扰信号的卫星导航授时安防装置(以下简称“授时安防装置(ASIC)”)，实现“电力用户侧”通用化的卫星导航异常时频迁移与虚假卫星欺骗干扰信号防控。既可为存量巨大在役时间同步装置进行卫星导航授时安全防护，也可满足众多装置生产厂家常规产品的安防适配需要。
[0007]授时安防装置(ASIC)现场适用性方面，应用了GNSS射频通信经卫星接收天线解调而成的GNSS基带载波信号：一是面向现场采取了端口通用化设计，将GNSS输入端口接入的基带载波信号通过GNSS输出端口送出；二是通过在线监测GNSS输入端口、管控GNSS输出端口，防控“异常卫星服务”和“虚假卫星服务”的干扰欺骗风险；三是便于现场布置实施，可采取易安措、易安装、易适配的通用化嵌入模式——将原有天线直接接入GNSS输入端口，以及将GNSS输出端口连接至现场时间同步装置天线端口。
[0008]本申请的专利技术人在实现本专利技术的过程中经过研究发现：授时安防装置(ASIC)防控
干扰欺骗的物理原理，一是“异常卫星服务”指卫星在异常或故障状态发出的GNSS导航授时信号，其信号特征与正常服务在物理频谱上几乎无差异，可基于接收信号的秒时频正确性与时钟信息连续性进行辨识；二是“虚假卫星服务”指由第三方装备仿真生成的GNSS导航信号，一般采用射频信噪比压制(即，虚假信号比正常信号高很多)的方式对卫星通信进行信道劫持，可基于GNSS输入端口信号强度是否存在异常进行辨识。两相结合，既保障安全应用卫星导航授时，又能辨识攻击对象性质，利于快速响应和应急示警。故而，基于“另案授权”的授时信号时频迁移特征检测原理，并结合“另案申请”的时间同步设备卫星授时端口信号仿真，本申请可验证ASIC综合“抵御异常卫星时频迁移”、”防控虚假卫星干扰欺骗”的能力。
[0009]“另案申请”的可控时标频率源(TFM)，可经与GNSS时间同步后：一，通过仿真模式，控制基带仿真信号端口(RF
‑
M)发出与GNSS时间同步或异步的基带仿真信号(RF)；二，通过仿真参数，控制RF发送的基带载波信号强度(I)；三，通过仿真状态标识，发出定时标记脉冲信号(PM)，标度某个标准时刻起始的仿真行为。
[0010]因此，本案申请的“检测回路”，以时间同步测试仪(SCS)输出的标准IRIG
‑
B信号(BS)为基准，采用TFM发出的RF由ASIC输入端口(GNSS2)成为输出端口(GNSSO)的基带载波信号(RFO)，RFO接入卫星授时模块(STM)实现时频迁移防控性能监测，结合TFM标度仿真状态的PM，可由示波器(OSC)通过采用测试线和专用测试夹具(TF)来展示BS、RF、PM、RFO、STM输出的秒脉冲信号(1PPS)和报文信息信号(NS)，从而基于授时信号时频迁移、基带载波信号强度改变等信号响应特征，检验ASIC对异常卫星服务、虚假卫星服务的辨识与处置能力。该仿真卫星接收天线输出基带载波信号的方式，相较国内外一般采取的转发控制卫星导航射频信号的方式，不用担心对周边社会环境正常使用卫星导航服务产生干扰，且防欺骗干扰仿真更易控、更完整、更便捷。
[0011]由于，ASIC“抵御异常卫星时频迁移”的性能，可基于“检测回路”的TFM仿真能导致“时频迁移的卫星导航基带载波信号”并通过OSC监测STM的“1PPS、NS信号时频迁移程度”和ASIC的“抵御时频迁移RFO信号切断时刻”进行检验。故而，在上述“检测回路”实现性能检测：一是“时频迁移的卫星导航基带载波信号”，可采用“另案申请”的TFM仿真信号相对标准时间同步信号的时间同步、时间异步仿真的方式相同方法实现；二是“1PPS、NS信号时频迁移程度”检测，可基于“另案申请”的TFM仿真信号控制标定并采取通过STM检测仿真信号时频迁移特性的类似方式；三是“抵御异常卫星时频迁移”性能，可采取“另案授权”的并与时间同步设备的输出授时信号稳定性、正确性保障能力评价的相似思路，评价“抵御时频迁移RFO信号切断时刻”，差别在：1)“另案授权”时间同步设备若判定时频迁移超差则切为“自守时”方式，2)本申请ASIC若判断时频迁移超差则切断输出信号RFO。故本申请不再敷述。
[0012]至此，ASIC“防控虚假卫星干扰欺骗”的性能，可采取检测自ASIC基带载波信号输入端口(GNSSI)信号RF强度跃升时刻(t
’
)至ASIC的RFO信号关断时刻(t”)的基带载波信号强度异常关断响应时间(Δt
’
)的方式，t
’
可通过RF、RFO的强度I变化或背景噪声增强进行辨识。所以，基于上述“检测回路”，若忽略两组专用测试夹具信号转换迟延及其之间时间差，并令ASIC由RF至RFO基带载波信号传输无迟延，通过RF信号强度控制与RFO响应，检测Δt
’
：一，在TFM，设置基带载波信号RF强度I本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力卫星导航授时安防装置检测方法，其特征在于：用到可控时标频率源(1)、授时安防装置(2)、卫星导航授时模块(3)、示波器(4)、时间同步测试仪(5)、第一卫星天线(6)、第二卫星天线(7)、第一同轴电缆(81)、第二同轴电缆(82)、第一测试夹具(91)、第二测试夹具(92)，可控时标频率源(1)的定时标记脉冲信号输出口(12)连接至示波器(4)的第二通道输入口(42)，可控时标频率源(1)的仿真信号输出端口(13)经第一同轴电缆(81)连接至授时安防装置(2)的卫星天线接口(21)且可控时标频率源(1)的仿真信号输出端口(13)经第一测试夹具(91)连接至示波器(4)的第三通道输入口(43)，授时安防装置(2)的信号输出端口(22)经第二同轴电缆(82)连接至卫星导航授时模块(3)的卫星天线接口(31)且授时安防装置(2)的信号输出端口(22)经第二测试夹具(92)连接至示波器(4)的第四通道输入口(44)，卫星导航授时模块(3)的秒脉冲信号输出口(32)、导航报文信号输出口(33)分别连接至示波器(4)的第五通道输入口(45)、第六通道输入口(46)，时间同步测试仪(5)的时间同步信号输出口(52)连接至示波器(4)的第一通道输入口(41)，第一卫星天线(6)接入可控时标频率源(1)的卫星天线接口(11)，第二卫星天线(7)接入时间同步测试仪(5)的卫星天线接口(51)。2.如权利要求1所述的电力卫星导航授时安防装置检测方法，其特征在于：所测试的授时安防装置(2)的卫星天线接口(21)接收的基带仿真信号(RF)强度改变起始时刻(t
’
)至信号输出端口(22)输出的基带载波信号(RFO)信号关断时刻(t”)的基带载波信号强度异常关断响应时间(Δt
’
)，经过以下步骤检测出：步骤201：在示波器(4)的人机接口(48)，设置显示记录域由第二通道输入口(42)输入的定时标记脉冲信号(PM)的上升沿时刻(tp)锁定并启动等待锁定；步骤202：在可控时标频率源(1)的人机接口(18)，设置仿真信号输出端口(13)输出的基带仿真信号(RF)信号强度控制时间值(T
’
)为“T
’
＝[MM:SS:mmm]”，设置到T
’
时的RF信号强度控制值(I
’
)为“I
’
＝j>C”，设置PM输出时刻时间为T
’
，启动等待T
’
到时；步骤203：在可控时标频率源(1)的人机接口(18)，时间到T
’
锁定显示“T
’
＝[MM:SS:mmm]”、“I
’
＝j”；步骤204：在示波器(4)的人机接口(48)锁定的显示记录域，由tp可辨识出RF和授时安防装置(2)的信号输出端口(22)输出的基带载波信号(RFO)的基带载波信号强度量(I)由“I≈i<C”跃升至“I≈j>C”从而得到t
’
，通过t
’
后RFO信号强度量由“I≈j”跌落至“I≈0”可得到RFO信号关断时刻(t”)，由t
’
可对应辨识出t
’
所在秒时段的时间同步测试仪(5)的时间同步信号输出口(52)每秒钟输出一次的标准IRIG
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宏，黎恒烜，文博，殷建刚，陈祉薇，陈洁，余祥坤，张文刚，郑亮，杨坤，王健，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司国网湖北送变电工程有限公司湖北省电力勘测设计院有限公司广州北极瑞光电子科技有限公司国网湖北省电力有限公司孝感供电公司，
类型：发明
国别省市：

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