[实用新型]检测虚假卫星导航信号的电路及卫星导航接收设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及卫星导航、定位及授时领域，特别是涉及一种检测虚假导航信号的电路，以及包括该电路的卫星导航接收设备。 

背景技术

随着GPS和“北斗”卫星导航定位以及授时业务在我国的普遍应用，对国民经济有重要影响的行业部门，如通信、电力、交通等，不仅对卫星导航定位及授时业务的精准性有较高要求，对其依赖性也大大增强，主要或完全通过卫星导航定位及授时来提供基础服务和技术支持，因此对卫星导航定位及授时业务的安全性提出了更高要求。 

目前，针对卫星导航信号的干扰主要包括压制性干扰和欺骗性干扰，压制性干扰主要是通过产生高功率的同频干扰信号压制正常信号的接收，这种干扰易于检测发现。而欺骗性干扰则主要是指和正常信号特征相同或相似的虚假信号，具有较强的隐蔽性，当接收机接收到这些虚假信号后很可能会以正常信号来对待，完成对虚假信号的一系列接收处理，如对虚假信号进行捕获和跟踪、解调等，获得虚假信号中包含的各种虚假信息，进而产生各种错误操作指令，影响重要行业部门的安全。 

由于卫星导航信号通常是直接序列扩频信号，对直接序列扩频信号接收通常包括对该信号进行扩频码的同步捕获和跟踪，即先完成扩频码的同步捕获，再转入扩频码的同步跟踪，然后在后一级通过解调环路进行载波跟踪实现对信息的解调。为此，欺骗性的虚假信号也采用直接序列扩频信号，并且采用了与真实的卫星导航信号相同或者码型非常接近的扩频码，这样当接收电路同时接收到真实的卫星导航信号和虚假的卫星导航信号时，特别是对于处于运动状态的卫星导航接收机，若虚假信号通过功率缓变、且能够保证与真实信号的扩频码相位差在1个码片周 期之内时，即可实现对真实卫星导航信号和虚假卫星导航信号的同步解扩，而当虚假信号功率逐步增大时，后一级的解调环路很容易从真实信号上转移而锁定虚假信号，并进行载波跟踪和信息解调，获得其中的虚假信息，而真实的卫星导航信号却没有被载波跟踪和解调。 

图1是现有技术卫星导航信号接收电路的结构示意图。当卫星导航接收设备接收到卫星导航信号，经过射频放大获得一定增益，然后经过下变频单元101将射频信号变为低中频（包括零中频）信号，然后在解扩单元102中对低中频的直接序列扩频信号进行解扩，解扩包括扩频码的跟踪，只有进入扩频码跟踪之后，后一级的解调单元103才能有效解调出卫星导航信号中包含的信息。解调单元103包括载波跟踪环路104，该环路的作用是产生本地载波，理论上该本地载波应该与输入到解调单元103的低中频信号的载波同频同相，这样由载波跟踪环路104输出的本地载波与该低中频信号相乘后才能恢复出信息。但由于多普勒效应、噪声等因素影响，进入到解调单元103中的低中频信号的载波频率存在动态变化，也会出现相位抖动，这就要求载波跟踪环路104输出的本地载波能够同步跟踪这种变化，始终保持与该低中频信号的载波同频同相。载波跟踪环路104包括现有技术中常用的Costas环、平方环等。 

现有技术中的这种接收电路结构，为虚假卫星导航信号进行欺骗干扰提供了可趁之机。这里的虚假卫星导航信号与真实卫星导航信号具有相同的信号体制，包括信息速率、调制方式、编码方式、帧结构等均相同，但导航电文的具体内容不同，利用这种虚假的电文可以达到欺骗甚至攻击的目的。由于虚假信号采用了相同的扩频码编码方式，图1中的解扩单元102在扩频码同步跟踪阶段，当虚假卫星导航信号也被接收进入解扩单元102后，在虚假信号与真实信号之间的扩频码相位差不超过1个码片周期时，解扩单元102也同步对虚假信号进行扩频码跟踪，即对虚假信号解扩。这样，进入解调单元103中的既有真实信号，又有虚假信号。虚假信号的载波与真实信号的载波之间存在一定的频差，或者存在不稳定的相位差，这是由于多普勒频移以及晶振的频率偏差及温度漂移，致使虚假信号与真实信号的载波之间不可能同频同相。当虚假信 号以逐步增大功率的方式进行欺骗干扰时，解调单元103中的载波跟踪环路104会由跟踪真实信号的载波转向跟踪功率较大的虚假信号的载波，进而由解调真实卫星导航信号的信息转为解调虚假卫星导航信号的信息，达到欺骗的目的。 

因此，需要针对这种能够被接收扩频码同步跟踪的虚假卫星导航信号提供一种有效的检测电路。 

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种检测虚假卫星导航信号的电路及卫星导航接收设备，当虚假卫星导航信号与真实卫星导航信号的时间偏差在一个扩频码片之内，并存在频差和/或不稳定的相位差，虚假信号仍能够被有效检测出来。