[发明专利]一种利用双天线的GNSS欺骗检测方法及系统

说明书

本发明公开了一种利用双天线的GNSS欺骗检测方法及系统，该方法包括步骤：S10、将两个天线放置于任意平面并构成基线向量；S20、分别接收两个天线的GNSS信号，并生成载波相位数据和星历数据；S30、根据所述载波相位数据和星历数据计算得到基线向量的观测值，并根据所述基线向量的观测值和基线长度计算基线向量的估计值；S40、计算所述基线向量的观测值和基线向量的估计值之间的误差平方和；S50、根据所述误差平方和设立门限值来判断当前信号中是否存在欺骗信号。本发明可以检测单个欺骗信号或是多个方向欺骗信号，可以进行实时监测，并具有简单可行，成本低的优点。

技术领域

本发明涉及欺骗检测技术领域，特别涉及一种利用双天线的GNSS欺骗检测方法及系统。

背景技术

随着卫星导航技术不断发展，GNSS技术已经广泛应用于位置服务、气象预报、交通运输、系统授时和应急救援等众多领域。然而，由于GNSS信号到达地面的信号功率非常低，因而很容易受到干扰。2011年12月，伊朗声称利用GPS欺骗干扰技术捕获了一架高度机密的美国无人机。在随后陆续开展的验证性试验中，攻击者成功使用低成本的GNSS欺骗设备，引导处于悬停状态的无人机俯冲向地面。另外一个试验中，在游艇不发出任何警报的前提下，攻击者成功诱导满载着乘客的游艇偏离了航线。因此，针对GNSS反欺骗的研究显得迫在眉睫。

传统的接收机自主完好性检测(RAIM)只考虑伪距的一致性,不足以应对日趋进步的欺骗攻击方法。针对现有的GNSS欺骗技术，目前已经提出了多种检测方法。基于多天线阵列的欺骗检测方法由于其独一无二的几何空间特征，已经成为最有效的欺骗检测方法之一。然而，该方法要么基于所有欺骗信号来自同一方向的假设，要么需要进行多天线姿态解算来获取姿态信息。对于前者，由于真实信号来自于不同的方向，当单个天线播发多路欺骗信号时，能够有效检测出欺骗信号。但当只存在单个欺骗信号或是存在来自多个方向的欺骗信号时，该方法不能有效区分欺骗信号和真实信号；对于后者，欺骗信号要想实现和真实信号一致的到达角，必须和真实信号进行严格的相位同步，并且需要提前知道天线阵列的坐标信息。在目前的技术条件下是几乎不可能实现的，因而是一种非常有效且能够实现快速检测复杂欺骗信号的方法。但由于需要辅助设备或四个以上的天线来获取姿态信息，其硬件成本非常高。

因此，提出一种能够检测出单个欺骗信号或是来自多个方向欺骗信号的欺骗检测方法显得迫在眉睫。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种能够检测单个欺骗信号或是多个方向欺骗信号的利用双天线的GNSS欺骗检测方法。其采用如下技术方案：

一种利用双天线的GNSS欺骗检测方法，其包括以下步骤：

S10、将两个天线放置于任意平面并构成基线向量；

S20、分别接收两个天线的GNSS信号，并生成载波相位数据和星历数据；

S30、根据所述载波相位数据和星历数据计算得到基线向量的观测值，并根据所述基线向量的观测值和基线长度计算基线向量的估计值；

S40、计算所述基线向量的观测值和基线向量的估计值之间的误差平方和；

S50、根据所述误差平方和设立门限值来判断当前信号中是否存在欺骗信号。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S30具体包括：

S31、利用所述载波相位数据和星历数据构建载波相位双差观测方程其中，是载波相位双差矩阵，H是方向余弦矩阵，ΔX_BA是基线向量的观测值，n_rBA是零均值的高斯白噪声，λ是波长；

S32、计算出基线向量的观测值ΔX_BA；