[发明专利]基于多路径信号的欺骗检测方法和装置

说明书

本发明涉及一种基于多路径信号的欺骗检测方法和装置。该方法包括：接收并稳定跟踪第i颗卫星至少一个运动轨迹周期内该卫星在各高度角对应的GNSS直射信号和GNSS多径信号，获取接收机接收所述GNSS直射信号和所述GNSS多径信号时的信噪比估计值SNR，根据所述信噪比估计值SNR形成该卫星的各高度角与接收机的第一短时方差z₁的对应关系，并存储该对应关系；根据所述第一短时方差z₁，设置预设门限值T；在接收该卫星信号时，观测所述接收机接收卫星GNSS信号时的第二短时方差z₂，当z₂T时，判定所述接收机接收的信号中存在欺骗信号。本发明针对压制式注入攻击和诱导式注入攻击两种欺骗手段均具有较好的检测性能。

技术领域

本发明涉及卫星导航技术领域，尤其涉及一种基于多路径信号的欺骗检测方法和装置。

背景技术

当前，全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)采用中高轨星座结构，导致地面所接收到的卫星信号极为微弱，且民用信号均采用开放的信号体制，这就使得地面接收设备很容易受到外界的干扰。欺骗式干扰就属于其中危害性最大的干扰之一。欺骗式干扰源通过播发与真实卫星信号极为相似的欺骗信号，从而使接收机输出错误的定位及授时结果。总体而言，针对卫星导航系统的欺骗手段可分为转发式欺骗方法和生成式欺骗方法两大类；其中，转发式欺骗将真实的卫星信号经过一定时延并放大后转发至目标接收机，而生成式欺骗采用信号模拟器产生出欺骗信号发送至目标接收机区域，其目的均是通过信号功率压制方法使得目标接收机跟踪环路自动锁定欺骗信号，从而产生错误的定位授时结果，达到欺骗目的。

自2001年美国运输部首次系统性的评估了欺骗式干扰对使用卫星定位服务的基础设施的危害性之后，学术界和工业界启动了抗欺骗式干扰技术的研究，并提出了多种不同类型的抗欺骗干扰技术。基于信号加密认证的抗欺骗干扰技术，通过在民用卫星导航信号中引入带有加密认证功能的安全码从而提高信号体制的整体抗欺骗性能，但该方案需要从卫星导航系统顶层设计出发对整个信号体制进行更改，成本高昂，实施难度大，仍处于论证阶段。多天线阵列处理对卫星信号的到达角进行估计，由于欺骗信号的入射角与真实信号存在明显差异，因此可有效检测并分离出欺骗信号，但这类接收机体积大，处理能力要求高，使用范围受限。其他抗欺骗技术还包括：功率联合检测法、伪距及载波一致性检测法、射频自动增益因子检测法、及载波相位检测法等。但这些方法均有很大的局限性，仅利用了欺骗信号产生过程中可能出现的与真实信号的细微差别，而随着欺骗干扰技术的发展，此类检测算法的有效性会逐步下降。另外，类似地基增强站、授时型接收机等静态接收机所面临的欺骗攻击风险显著高于其他类型接收机，静态接收机的位置固定，天线处卫星信号的相关参数易于预测，因此攻击者很容易构建出复杂的欺骗手段，以避开常见的防欺骗方法。

发明内容

本发明实施例的目的在于提出一种基于多路径信号的欺骗检测方法和装置，旨在克服现有技术所存在的缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种基于多路径信号的欺骗检测方法，采用了如下所述的技术方案：

接收并稳定跟踪第i颗卫星至少一个运动轨迹周期内该卫星在各高度角对应的GNSS直射信号和GNSS多径信号；

获取接收机接收所述GNSS直射信号和所述GNSS多径信号时的多个信噪比估计值SNR；

根据多个所述信噪比估计值SNR形成该卫星的各高度角对应的接收机的第一短时方差z₁；

根据所述第一短时方差z₁，设置对应的预设门限值T；

在接收该卫星信号时，观测所述接收机接收卫星GNSS信号时的第二短时方差z₂，当z₂T时，判定所述接收机接收的信号中存在欺骗信号。