[发明专利]独立于接收器的欺骗检测设备

说明书

本发明关注于用于检测GNSS信号的欺骗的设备和相关方法。该设备包括：‑RF链(311)，其用于获取和下变频包括由GNSS源发送的一个或多个GNSS信号的信号，所述GNSS信号中的每个GNSS信号包括通过与相关GNSS源相关联的扩频码调制的导航消息，‑模数转换器，其用于将下变频后的信号数字化，以及‑计算机逻辑(312)，其用于：ο对于所述扩频码中的一个或多个扩频码，在扩频码相位延迟和多普勒频移的网格上，计算所述数字化信号与信号的本地生成副本之间的互相关函数，ο识别互相关峰值，以及ο分析互相关峰值以检测欺骗情况。

技术领域

概括地说，本发明涉及基于卫星的定位技术，具体地说，本发明涉及用于检测GNSS(全球导航卫星系统的缩写)信号的欺骗的设备和相关方法。

背景技术

在当今社会，基于定位信息的应用正变得越来越重要。这些应用包括：旨在向用户提供与其位置相关的内容的基于位置的服务(LBS)、增强现实应用、导航系统等等。随着自动驾驶车辆(汽车、卡车、船等等)的新兴市场，预计这一趋势将进一步增加。在现有的定位技术中，基于GNSS的技术已被证明是最佳的选择，这是因为它们在全球范围内都能提供高精度。

GNSS定位技术已经使用和改进了许多年。两种全球导航卫星系统(GNSS)已全面部署了多年(美国全球定位系统(GPS^TM)和俄罗斯GLONASS^TM)，并且还有两种GNSS正在部署中(中国的北斗^TM导航卫星系统和欧洲伽利略^TM系统)。

GNSS系统的操作方式如下：嵌入有高精度原子钟的卫星群，发送由导航消息构成的信号，该信号通过扩频序列(其通常是伪随机噪声(PRN)序列)进行调制，进一步调制和偏移到载波频率。可以在不同的载波频率上提供不同的服务，每个卫星在一个或多个频率上进行发送。不同卫星在相同的载波频率上发送的信号使用不同的伪随机序列，因此接收机可以区分它们。导航消息包括诸如消息发送时间之类的信息、以及有关各个卫星位置的信息。

图1示意性地示出了根据现有技术的GNSS接收器100的主要处理。该设备连接到天线101以接收GNSS信号，该GNSS信号是从接收机角度来看由GNSS卫星进行的所有传输的总和，并且该设备包括用于处理所接收的信号的RF(射频缩写)链102。该RF链对信号进行滤波，将信号转换为基带或中频，调整所接收信号的功率，并将其数字化。

一旦信号被数字化，其就被一组处理通道103处理。通常，其中至少存在24个处理通道。处理通道包含跟踪环。每个跟踪环负责基于相关联的伪随机序列，确定一个特定卫星发送GNSS信号的时间。在考虑适当的伪随机序列的情况下，执行接收信号与期望信号的本地副本之间的互相关。当互相关峰值超过阈值时，使用同步峰值的最大值的位置以及从导航消息中获取的传输时间来计算称为伪距的信息，该信息表示接收器和相关的卫星之间的距离。当接收器可以使用至少四个伪距测量值时，可以计算接收器的位置(即，纬度、经度、高度和时间)。更一般地，可以计算位置、速度和时间(PVT)测量值104。GNSS信号的多径反射和多普勒频移是自然现象的两个示例，这些自然现象分别修改了接收信号的形状和相位。它们需要使用更精细的处理来准确地确定PVT测量值，但是主要原理保持不变。

在接收器的处理通道中，一些专用于GNSS信号的跟踪，这意味着跟踪互相关峰值的位置，以便跟踪卫星和接收器的各自运动。其它的处理通道则专用于新信号的获取：交替地审查各种伪随机序列和多普勒频移，以便从接收机的角度检测新卫星，例如图1的处理信道105。执行信号获取的处理通道聚焦于一个伪随机序列，并与接收到的信号进行互相关，以尝试每个可能的传输延迟(即，伪随机码的相位)和频率误差，其中频率误差归因于多普勒效应和其它环境干扰。如果未检测到互相关峰值，则接收器对另一个伪随机序列执行相同的操作。该处理过程需要一些时间(通常每颗卫星从1秒到数十秒，其取决于接收器的处理能力)来扫描所有PRN序列、编码相位延迟和多普勒频移假定，这就是为什么接收器通常使用多个处理通道以在不同的PRN序列上并行执行信号采集的原因。