一種基于粒子濾波的改進型raim抗欺騙式干擾方法
【專利摘要】一種基于粒子濾波的改進型RAIM抗欺騙式干擾方法，本發(fā)明涉及改進型RAIM抗欺騙式干擾方法。本發(fā)明是要解決針對單顆衛(wèi)星的測量失效，控制解算流程誤導(dǎo)接收機定位以及RAIM忽略了殘余矢量之間的相關(guān)性和相似性的問題，而提出的一種基于粒子濾波的改進型RAIM抗欺騙式干擾方法。該方法是通過1、組成2、得到ρn，和衛(wèi)星的三維坐標；3、計算4、計算y(m)；5、計算w(m)；6、選取wmax；7計算8、計算最大可見星SLmax；9、計算判決門限γ；10、判斷存在欺騙衛(wèi)星；11、估計干擾衛(wèi)星的序號；12、若欺騙衛(wèi)星標志F＝1，去掉干擾，進行定位解算，若F≠1進行定位解算等步驟實現(xiàn)的。本發(fā)明應(yīng)用于改進型RAIM抗欺騙式干擾領(lǐng)域。
【專利說明】一種基于粒子濾波的改進型RAIM抗欺騙式干擾方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及基于粒子濾波的改進型RAIM抗欺騙式干擾方法。
【背景技術(shù)】
[0002]定位服務(wù)是GNSS (全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))所提供的最基本服務(wù)，同時它也是欺騙式干擾攻擊的首選目標。干擾機通過轉(zhuǎn)發(fā)或者偽造出帶有欺騙星歷信息和偽距信息的虛假信號，然后將這些信號傳輸?shù)浇邮諜C空間中相應(yīng)的頻段上。通常，干擾方會利用壓制式干擾破壞真實GNSS信號鏈路，然后增大干擾信號的功率以提高其被捕獲的概率。被接收機捕獲的欺騙式干擾信號可以破壞 甚至控制解算流程，進而成功的誤導(dǎo)接收機定位。
[0003]通過觀察發(fā)現(xiàn)，有意的欺騙式干擾攻擊和無意的GNSS接收機偽距測量失效非常相似。偽距測量失效是指GNSS接收機在測量可見星偽距時，出現(xiàn)穩(wěn)定的測量偏差，進而破壞定位解算過程。針對偽距測量失效的情況，常用RAM(收機自體完好性監(jiān)控)實現(xiàn)失效衛(wèi)星的檢測和識別。
[0004]傳統(tǒng)RAM技術(shù)最早是基于最小二乘解算算法，通過二乘法的解算殘余實現(xiàn)GNSS完整性檢測。因為GNSS系統(tǒng)中衛(wèi)星失效的概率很低，雙星甚至多顆衛(wèi)星同時失效的概率幾乎為零，因而傳統(tǒng)RAM都是針對單星失效的場景進行討論。它可以在可見星數(shù)量大于等于5顆時，實現(xiàn)衛(wèi)星失效情況的檢測，在可見衛(wèi)星數(shù)量大于等于6顆時，實現(xiàn)失效衛(wèi)星的序號的識別。類似的，傳統(tǒng)RAIM技術(shù)也可以在可見星數(shù)量大于等于5和6的時候，實現(xiàn)干擾的檢測和干擾衛(wèi)星的識別。
[0005]在二十年前，很少有人考慮多顆干擾衛(wèi)星的情況，因為當時技術(shù)限制了這一情況的出現(xiàn)。但隨著集成電子技術(shù)和傳感器技術(shù)的迅速發(fā)展，一個綜合的干擾系統(tǒng)可以準確測量GNSS接收機的位置，并且感知其所有的可見星信息。那么干擾機可以根據(jù)當前的已知信息，模擬產(chǎn)生或者轉(zhuǎn)發(fā)一個或者多個虛假的GNSS信號，因而提出抗多星欺騙式干擾的方案非常必要。傳統(tǒng)RAM最初只是針對單顆衛(wèi)星的測量失效，盡管有人針對多顆衛(wèi)星測量失效的情況對RAM技術(shù)進行修正，但是其忽略了殘余矢量之間的相關(guān)性和相似性，這就給干擾源以可乘之機。干擾機可以利用這一漏洞成功的避開干擾檢測或者擾亂干擾識別過程。本發(fā)明正是為了彌補RAIM方法的這些缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了解決接收機捕獲的欺騙式干擾信號破壞導(dǎo)致控制解算流程誤導(dǎo)接收機定位、傳統(tǒng)RAIM最初只是針對單顆衛(wèi)星的測量失效，以及RAIM忽略了殘余矢量之間的相關(guān)性和相似性，而提出了一種基于粒子濾波的改進型RAM抗欺騙式干擾方法。
[0007]上述的發(fā)明目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0008]步驟一、接收機狀態(tài)的估計值為i = ，%, ^tV )，(4，9υ,會υ )表示接收機三維坐標的估計值，表示接收機時鐘偏差的估計值，在i的鄰域內(nèi)得到M個粒子，組成集合
【權(quán)利要求】
1.一種基于粒子濾波的改進型RA頂抗欺騙式干擾方法，其特征在于一種基于粒子濾波的改進型RAM抗欺騙式干擾方法具體是按照以下步驟進行的: 步驟一、接收機狀態(tài)的估計值為
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于粒子濾波的改進型RAIM抗欺騙式干擾方法，其特征在于:步驟七中根據(jù)步驟六得到的最大觀測向量ymax，計算附加偽距的估計值β為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于粒子濾波的改進型RAIM抗欺騙式干擾方法，其特征在于:步驟八中根據(jù)步驟七得到的附加偽距的估計值6，計算最大可見星聯(lián)合斜率SLmax為:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于粒子濾波的改進型RAIM抗欺騙式干擾方法，其特征在于:步驟九中根據(jù)步驟八得到的最大可見星聯(lián)合斜率SLmax,計算判決門限Y為:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于粒子濾波的改進型RAIM抗欺騙式干擾方法，其特征在于:步驟十一中根據(jù)步驟六得到的最大觀測向量為ymax、步驟七得到的附加偽距的估計值b和殘余矢量矩陣S，估計干擾衛(wèi)星的序號為:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于粒子濾波的改進型RAIM抗欺騙式干擾方法，其特征在于:步驟十二中定位解算具體過程為:去掉欺騙衛(wèi)星后，假設(shè)剩余的衛(wèi)星數(shù)目為M，設(shè)它們的編號為:Sl, s2......，sM(l ( Is1<s2<...<sM≤N)，接收機的坐標為(xu，yu, zu)，編號為S1的衛(wèi)星與接收機之間的測量偽距為P'，則對該衛(wèi)星存在如下的偽距方程:

【文檔編號】G01S19/21GK103983986SQ201410255646
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月10日
【發(fā)明者】韓帥, 鞏紫君, 孟維曉, 羅德巳 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)