卫星扰动环境下的制造技术

本发明专利技术公开了一种卫星扰动环境下的

【技术实现步骤摘要】
卫星扰动环境下的GNSS/SINS组合导航信号检测与抗干扰方法


[0001]本专利技术涉及组合导航抗干扰
，特别是一种卫星扰动环境下的
GNSS/SINS
组合导航信号检测与抗干扰方法
。

技术介绍

[0002]卫星导航系统受到多种因素的影响，包括城市环境
、
压制干扰以及欺骗干扰，这些因素对于卫星导航系统的精度和可靠性提出了巨大挑战，需要进行专门的研究和应对
。
[0003]首先，城市环境是影响卫星导航系统性能的重要因素之一
。
高层建筑
、
狭窄的街道以及其他遮挡物会导致信号衰减
、
多径效应和信号间歇等问题，这些因素使卫星的可用性不断变化，对于定位和导航的精确性造成了不利影响
。
[0004]其次，敌对方或不法分子使用电子干扰设备来干扰卫星信号的接收和处理，也会严重过影响卫星导航系统的性能
。
为了应对这种干扰，需要增强接收机的抗干扰性能，并建立安全可靠的导航认证机制和反欺骗算法，以确保导航系统使用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种卫星扰动环境下的
GNSS/SINS
组合导航信号检测与抗干扰方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤
1、
设置仰角截止角
E0，选取仰角大于仰角截止角
E0的卫星进行权重计算，仰角小于仰角截止角
E0的卫星不进行权重计算；步骤
2、
对每颗卫星分配权重因子
W
i
；步骤
3、
对每颗卫星分配信号置信度
C
i
；步骤
4、
根据卫星权重因子
W
i
和卫星信号置信度
C
i
，进行卫星的可用性计算与选星工作；步骤
5、
采用欺骗干扰信号多级联合检测算法，检测系统是否处于欺骗干扰环境；步骤
6、
通过惯性辅助环路技术，调整惯导对接收机捕获信号功率和跟踪门限的影响程度，使干信比达到系统需求
。2.
根据权利要求1所述的卫星扰动环境下的
GNSS/SINS
组合导航信号检测与抗干扰方法，其特征在于，步骤1所述的设置仰角截止角
E0，选取仰角大于仰角截止角
E0的卫星进行权重计算，仰角小于仰角截止角
E0的卫星不进行权重计算，具体如下：根据应用场景将仰角截止角
E0设置为5～
10
度，当卫星
i
的仰角低于仰角截止角
E0时，将权重因子
W
i
直接设为0，不参与权重计算过程
。3.
根据权利要求2所述的卫星扰动环境下的
GNSS/SINS
组合导航信号检测与抗干扰方法，其特征在于，步骤2所述的对每颗卫星分配权重因子
W
i
，具体如下：为每一颗捕获到的卫星设置权重因子
W
i
，表示该卫星对定位精度影响的大小，权重因子越大则该卫星在当前定位中起到的作用越大；设定当前接收机捕获到
n
颗卫星，观测量矩阵为
H
n
，卫星
i
的观测分量为
h
i
，余下
n
‑1颗卫星的观测量矩阵为
H
n
‑1，得下式：根据
Sherman
‑
Morrison
公式，当
A∈R
n
×
n
为可逆矩阵，
u
，
v∈R
n
为列向量时，该矩阵的逆矩阵为：设根据式
(2)
和式
(3)
，则：令整理式
(4)
得：卫星
i
在当前
n
颗卫星中对卫星分布影响的权重为：式中
Δ
h
ij
，
j
为
Δ
A
i
的对角线元素，其中
j
＝1，2，3，4；
W
i
即为当前时刻卫星
i
的权重因子
。4.
根据权利要求3所述的卫星扰动环境下的
GNSS/SINS
组合导航信号检测与抗干扰方法，其特征在于，步骤3所述的对每颗卫星分配信号置信度
C
i
，具体如下：设置每颗卫星的信号置信度
C
i
，用于表示该卫星的信号真实性，数值越低表示该卫星信号越偏离估计的真实信号，且越难以校正，反之则表示该卫星信号的真实度越高，公式如下：
式中，
C
adaptive_i
为卫星的信号自适应置信度，根据信噪比
SNR、
伪距误差
ρ
err
参数大小和变化情况自适应调整，当信噪比或伪距信息值出现较大跳变时，则降低该颗卫星的置信度
。5.
根据权利要求4所述的卫星扰动环境下的
GNSS/SINS
组合导航信号检测与抗干扰方法，其特征在于，卫星的信号自适应置信度的调整方法，具体如下：根据信噪比
SNR
跳变判断卫星的信号置信度
C
i
方式如下：式中，
dSNR
ave_i
为第
i
颗卫星信噪比平均跳变值，
SNR
cur_i
为第
i
颗卫星当前信噪比值，为第
i
颗卫星上一次信噪比值，
n
为5秒内的计数量；跳变判断门限
dSNR
i
为：
dSNR
i
＝
dSNR
ave_i
*1.2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
将下一次信噪比跳变值与门限
dSNR
i
进行对比，当下一次的信噪比跳变量超过
dSNR
i
，则降低卫星
i
的置信度；每次置信度的降低量
dC
i
为：卫星的原置信度越低，卫星置信度的降低量越大；当信噪比跳变量未超过信噪比平均跳变值，则该颗卫星置信度固定提升
0.05。6.
根据权利要求5所述的卫星扰动环境下的
GNSS/SINS
组合导航信号检测与抗干扰方法，其特征在于，步骤4所述的根据卫星权重因子
W
i
和卫星信号置信度
C
i
，进行卫星的可用性计算与选星工作，具体如下：步骤
4.1、
根据卫星权重因子
W
i
和卫星信号置信度
C
i
，计算卫星的优先度，公式为：式中
Priority
i
表示卫星
i
用于定位的优先度，
n
表示当前可用卫星数；步骤
4.2、
当处于无干扰环境时，卫星权重因子和置信度对选星优先度的影响程度相等；当环境存在干扰时，置信度对选星优先度的影响程度不变，权重因子对选星优先度的影响比重随当前可用卫星数调整，以定位对卫星数量的最低需求4颗星为基准，卫星数量越多，权重因子对选星优先度的影响程度越小
。7.
根据权利要求6所述的卫星扰动环境下的
GNSS/SINS
组合导航信号检测与抗干扰方法，其特征在于，步骤5所述采用欺骗干扰信号多级联合检测算法，检测系统是否处于欺骗干扰环境，具体如下：步骤
5.1、
对信噪比进行检测，具体如下：在无干扰的情况下，卫星信号的信噪比高于设定值；卫星信号受欺骗信号干扰情况下，信噪比的变化为：
式中，
SNR
′
表示接收机受到欺骗信号后的信噪比值，
P
s
为真实卫星信号的功率，
P
i
为欺骗信号的功率，
N0为系统噪声功率谱密度；另一种接收机受到欺骗信号后的信噪比的变化为：式中，
α
是与接收机和卫星之间的距离有关的参数；在欺骗信号干扰下，卫星信号的信噪比会受到欺骗信号功率的影响而降低，欺骗信号功率越高，信噪比越低，
α
P
i
是接收机接收到的该卫星信号噪声基底的增加值，欺骗干扰信号会使接收信号的噪声基底增加；通过接收机实际情况设置相应阈值，判断接收机是否遭受欺骗信号攻击；信噪比阈值设置如下：式中，
SNR0为信噪比阈值，
SNR
i_visible
为第
i
颗可视卫星的信噪比，
N
为可视卫星数；当超出阈值时，给出存在欺骗干扰可能的告警，并按式
(10)
降低卫星
i
的置信度；步骤
5.2、
对接收机钟差进行检测，具体如下：单颗卫星的经过卫星钟差补偿后的伪距方程为：式中，
ρ
i
表示第
i
颗卫星到目标天线的伪距，
(x
s
，
y
s
，
z
s
)
为卫星的三维位置，
(x
u
，
y
u
，

【专利技术属性】
技术研发人员：陈帅，庄舜，徐川，侯志宽，薛超，丁虎山，宋华，丁鹏飞，沈开淦，陈依玲，赵大想，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：