基于多普勒頻移的抗欺騙式干擾方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種基于多普勒頻移的抗欺騙式干擾方法。
【背景技術(shù)】
[0002]GNSS可以在全球范圍內(nèi)全天候提供定位、導航和定時服務(wù)，已經(jīng)廣泛應用于軍事裝備、國民生產(chǎn)和居民的日常生活中。但是由于GNSS的信號功率較低，必然使整個系統(tǒng)極易受到干擾，現(xiàn)有的干擾主要分為壓制式干擾和欺騙式干擾。一次成功的欺騙式干擾攻擊將比壓制式干擾帶來更嚴重的后果。欺騙式干擾分為轉(zhuǎn)發(fā)式干擾和產(chǎn)生式干擾。轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙是先用導航信號接收機接收導航衛(wèi)星下行信號，然后直接將接收信號轉(zhuǎn)發(fā)或?qū)邮諏Ш诫娢男畔⒋鄹暮筠D(zhuǎn)發(fā)，使目標接收機解得錯誤的定位定時結(jié)果，這種方式由于與衛(wèi)星導航下行信號一致性很高，不易被受害接收機發(fā)現(xiàn)，后續(xù)我們研究的重點主要是轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾。
[0003]現(xiàn)有的抗欺騙式干擾技術(shù)主要有，應用多天線陣列測得到接收信號的D0A(Direct1n of Arrival)。但是，鑒于衛(wèi)星信號的信噪比較低，在應用天線陣列的D0A估計算法時，精度很低，甚至有檢測不到的可能后果發(fā)生。
[0004]除此之外提出的基于粒子濾波的抗欺騙式干擾方式，提出的基于RELAX算法的抗欺騙式干擾方式，提出的基于子空間投影的抗欺騙式干擾方式，提出的組合導航方式等等。雖然這些方式都能夠比較的有效的去除干擾，但是它們的算法和硬件復雜度都較高，實現(xiàn)較為困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的抗干擾方法的設(shè)計、運行復雜度都較高的問題，而提出一種基于多普勒頻移的抗欺騙式干擾方法。
[0006]—種基于多普勒頻移的抗欺騙式干擾方法，
[0007]—種基于多普勒頻移的抗欺騙式干擾方法，所述抗欺騙式干擾方法通過以下步驟實現(xiàn):
[0008]步驟一、設(shè)單天線接收機接收包括真實GPS信號和欺騙式干擾信號，其中，欺騙式干擾信號分別來自相同或不同的聚合式欺騙干擾源；
[0009]步驟二、對信號進行捕獲、載波跟蹤，記錄下信號的載波頻率Si(k)的變化情況;其中，i表示不同的信號編號，k表示不同抽樣點，Si(k)表示第i個信號第k個抽樣點的載波頻率；
[0010]步驟三、令信號的載波頻率Si(k)減去信號的初始頻偏Si (kQ)，求得第k個抽樣點信號的相對載波頻率為:
[0011]|Si(k)-Si(ko)
[0012]步驟四、將不同時刻信號的相對載波頻率作為抽樣點，選擇其中N個抽樣點，設(shè)定誤差門限為ε;
[0013]步驟五、統(tǒng)計接收到的信號的抽樣點的相對載波頻率滿足下式的個數(shù):
[0014]I I si(ko+n)_si(ko) 1-1 S2(ko+n)_S2(ko) I |<ε，0<η<Ν
[0015]若滿足上式的抽樣點的個數(shù)大于N/2個，則認為不同信號的載波頻率的變化情況一致，表明衛(wèi)星受到干擾，而且干擾來自同一欺騙干擾源；
[0016]若否，則認為不同信號的載波頻率的變化情況不一致，表明衛(wèi)星未受到干擾；
[0017]式中，η用于區(qū)分與第k個抽樣點不同的抽樣點。
[0018]本發(fā)明的有益效果為:
[0019]本發(fā)明設(shè)計的基于多普勒頻移的抗欺騙式干擾方法，首先，根據(jù)聚合式欺騙干擾源所處位置較低的特點，相比較真實的衛(wèi)星，相同的用戶速度下，欺騙式干擾可以帶來更高的多普勒頻移;其次，對于同一個運動的用戶而言，從同一個欺騙源發(fā)出的信號，其多普勒頻移具有相同的變化規(guī)律，而不同衛(wèi)星發(fā)出的信號載波變化規(guī)律不同。利用這兩點，分析PLL跟蹤記錄下的載波變化規(guī)律，找出受聚合式欺騙干擾的接收機。
[0020]當接收機以5/m的初速度作圓周運動的情況下，對比動態(tài)接收機受到了欺騙式干擾和未受到欺騙干擾時的載波變化情況。觀測發(fā)現(xiàn)同一欺騙源來的信號初始頻偏不同但是它們之后的變化趨勢是相同的。由此可以判斷出信號是否是聚合式欺騙干擾。能夠更加快速地發(fā)現(xiàn)干擾，觀測時間只需37秒左右即可，而以往的方法所需時間要多出5-7秒，此法快速易行，應用場景更加廣泛。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為本發(fā)明方法的流程圖；
[0022 ]圖2為本發(fā)明實施例涉及的受到來自不同來波方向時，PRN = 3的載波頻率變化;縱坐標表示載波頻率，單位為HZ，橫坐標表示時間，單位為ms;
[0023]圖3為本發(fā)明實施例涉及的受到來自不同來波方向時，PRN= 25的載波頻率變化；縱坐標表示載波頻率，單位為HZ，橫坐標表示時間，單位為ms;
[0024]圖4為本發(fā)明實施例涉及的受到來自同一欺騙源信號時，PRN=3的載波頻率變化；縱坐標表示載波頻率，單位為HZ，橫坐標表示時間，單位為ms;
[0025]圖5為本發(fā)明實施例涉及的受到來自同一欺騙源信號時，PRN= 25的載波頻率變化;縱坐標表示載波頻率，單位為HZ，橫坐標表示時間，單位為ms。
【具體實施方式】
[0026]【具體實施方式】一:
[0027]本實施方式的基于多普勒頻移的抗欺騙式干擾方法，
[0028]聚合式欺騙干擾源一般所處位置較低，相比較真實的衛(wèi)星，相同的用戶速度下，欺騙式干擾可以帶來更高的多普勒頻移;而且對于同一個運動的用戶而言，從同一個欺騙源發(fā)出的信號，其多普勒頻移具有相同的變化規(guī)律，而不同衛(wèi)星發(fā)出的信號載波變化規(guī)律不同。利用這兩點，可以分析PLL跟蹤記錄下的載波變化規(guī)律，找出受聚合式欺騙干擾的接收機。
[0029]結(jié)合圖1所示，所述抗欺騙式干擾方法通過以下步驟實現(xiàn):
[0030]步驟一、設(shè)單天線接收機接收包括真實GPS信號和欺騙式干擾信號，其中，欺騙式干擾信號分別來自相同或不同的聚合式欺騙干擾源；
[0031]步驟二、對信號進行捕獲、載波跟蹤，記錄下信號的載波頻率Si(k)的變化情況;其中，i表示不同的信號編號，k表示不同抽樣點，Si(k)表示第i個信號第k個抽樣點的載波頻率；
[0032]步驟三、為了方便比較不同信號的載波頻率的變化情況，令信號的載波頻率Si(k)減去信號的初始頻偏Si(ko)，求得第k個抽樣點信號的相對載波頻率為:
[0033]si(k)-Si(ko)
[0034]步驟四、將不同時刻信號的相對載波頻率作為抽樣點，選擇其中N個抽樣點，設(shè)定誤差門限為ε;
[0035]步驟五、統(tǒng)計接收到的信號的抽樣點的相對載波頻率滿足下式的個數(shù):
[0036]| | si(ko+n)_si(ko) | -1 S2(ko+n)_S2(ko) | |<ε，0<η<Ν
[0037]若滿足上式的抽樣點的個數(shù)大于N/2個，則認為不同信號的載波頻率的變化情況一致，表明衛(wèi)星受到干擾，而且干擾來自同一欺騙干擾源；
[0038]若否，則認為不同信號的載波頻率的變化情況不一致，表明衛(wèi)星未受到干擾；
[0039]式中，η用于區(qū)分與第k個抽樣點不同的抽樣點。
[0040]【具體實施方式】二:
[0041]與【具體實施方式】一不