导航反欺骗方法、装置和电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种导航反欺骗方法、装置和电子设备，其中方法包括：根据编队网络的通信拓扑约束及空间几何关系构建网络拓扑结构，其中编队网络建立了时频同步及统一坐标转换；从网络拓扑结构中选取若干节点构建反欺骗阵列；计算反欺骗阵列中阵元到信号源之间的距离；将计算的阵元到信号源之间的距离与卫星实际高度信息进行比对，判断所接收的信号是否为干扰信号；基于反欺骗阵列及其测量参数构建定位方程，并利用最小二乘法求解定位方程，得到干扰信号的位置坐标。本发明专利技术能够适应不同终端布局和任务需求下的欺骗干扰检测和干扰源定位，成本更低，高效可靠。高效可靠。高效可靠。

【技术实现步骤摘要】
导航反欺骗方法、装置和电子设备


[0001]本专利技术主要涉及导航欺骗干扰检测
，尤其涉及一种导航反欺骗方法、装置和电子设备。

技术介绍

[0002]随着全球卫星导航系统的日益普及，GNSS(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统)已成为国家重大基础设施的关键组成部分并得到广泛应用，然而卫星导航信号由于接收端信号功率较低，易受到各种有意干扰和无意干扰的影响，尤其是有针对性的欺骗式干扰，由于相对传统的压制式干扰与真实信号的特征参数非常相似，隐蔽性好，不易被发现，造成的危害更大。近些年，GNSS干扰已经从有可能演变为一个严峻的现实。假的GNSS信号被播发到接收机上，造成位置、时间和导航误差，有据可查的典型导航欺骗干扰案例层出不穷。
[0003]早在2001年美国国家运输部就在关于GPS(Global Positioning System，全球定位系统)卫星导航信号安全性风险的技术报告中指出了GPS信号的脆弱性以及民用GPS卫星导航信号传输到地面用户接收机的过程中存在着隐藏性欺骗风险，并提出了包括加密认证的6种抗欺骗干扰方法。随后，国内外学者也相继投入卫星导航系统的防欺骗技术研究中。目前流行的抗欺骗技术大部分集中在单终端的欺骗检测研究上，而干扰信号源定位方法则是针对静态基站，考虑网络协同下的抗欺骗涉及较少。
[0004]现今GNSS卫星导航技术的发展为无人化、自动化大规模军民应用提供了技术支撑，各国也从政策上给与大力扶持，推动自动驾驶、无人机编队爆发式发展。卫星导航对于这些大规模无人编队的动态构型维持具有重要意义，因此，迫切需要针对性提升导航防欺骗技术，保障大型无人编队资源的导航信息安全。
[0005]现有导航欺骗干扰检测方法往往受到使用场景的限制以及欺骗策略的影响，单独使用的可靠性不高，并且大部分方法仅依靠单点获取观测量，有效的欺骗干扰检测技术在降低接收机成本、运算量和实现难度上仍然面临巨大挑战。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是提供一种导航反欺骗方法、装置和电子设备，面向动态无人编队协同应用场景，克服现有单节点模式下硬件成本高、算法复杂且不利于推广等问题，成本更低，高效可靠。
[0007]为解决上述技术问题，第一方面，本专利技术提供了一种导航反欺骗方法，包括：根据编队网络的通信拓扑约束及空间几何关系构建网络拓扑结构，其中所述编队网络建立了时频同步及统一坐标转换；从所述网络拓扑结构中选取若干节点构建反欺骗阵列；计算所述反欺骗阵列中阵元到信号源之间的距离；将计算的所述阵元到所述信号源之间的距离与卫星实际高度进行比对，判断所接收的信号是否为干扰信号；基于所述反欺骗阵列及其测量参数构建定位方程，并利用最小二乘法求解所述定位方程，得到所述干扰信号的位置坐标。
[0008]可选地，从所述网络拓扑结构中选取若干节点构建反欺骗阵列包括：以短基线子阵与长基线阵元共同组成反欺骗阵列；其中所述短基线子阵为选取的短基线簇对应节点组成的集合，所述长基线阵元为至少一节点存在短基线子阵的边的两端节点。
[0009]可选地，所述反欺骗阵列的阵元数量满足确定干扰信号的位置所需要的阵元数量要求。
[0010]可选地，计算所述反欺骗阵列中阵元到信号源之间的距离包括：根据所述反欺骗阵列结构和角度参数计算所述阵元到所述信号源之间的距离，或根据所述反欺骗阵列的距离比例参数计算所述阵元到所述信号源之间的距离。
[0011]可选地，若所述反欺骗阵列中所述长基线两端均存在符合条件的短基线子阵，则长基线两端阵元到所述信号源的距离分别为r
A
和r
B
，具体如下：
[0012][0013][0014]式中，d
AB
为长基线两端阵元A和阵元B之间的距离，γ1和γ2分别为所述长基线两端的阵元入射信号与所述长基线的夹角。
[0015]可选地，若所述反欺骗阵列中所述长基线仅一端存在符合条件的短基线子阵，则测量长基线两端阵元的接收功率对数差值，通过下式计算干扰信号源到两阵元距离的比值k
12
：
[0016][0017]式中，r1和r2分别长基线两端阵元到信号源的距离，ΔP
12,dB
为反欺骗阵列中长基线两端阵元之间的接收功率对数差值。
[0018]第二方面，本专利技术提供了一种导航反欺骗装置，包括：第一构建模块，用于根据编队网络的通信拓扑约束及空间几何关系构建网络拓扑结构，其中所述编队网络建立了时频同步及统一坐标转换；第二构建模块，用于从所述网络拓扑结构中选取若干节点构建反欺骗阵列；计算模块，用于计算所述反欺骗阵列中阵元到信号源之间的距离；判断模块，用于将计算的所述阵元到所述信号源之间的距离与卫星实际高度进行比对，判断所接收的信号是否为干扰信号；定位模块，用于基于所述反欺骗阵列及其测量参数构建定位方程，并利用最小二乘法求解所述定位方程，得到所述干扰信号的位置坐标。
[0019]第三方面，本专利技术提供了一种电子设备，包括：处理器和存储器，所述存储器存储可在所述处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述处理器执行时实现如第一方面所述的导航反欺骗方法方法的步骤。
[0020]第四方面，本专利技术提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现如第一方面所述的导航反欺骗方法方法的步骤。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：首先根据编队网络的通信拓扑约束及空间几何关系构建网络拓扑结构，其中编队网络建立了时频同步及统一坐标转换；再从网络拓扑结构中选取若干节点构建反欺骗阵列；又计算反欺骗阵列中阵元到信号源之间的距
离；又将计算的阵元到信号源之间的距离与卫星实际高度进行比对，判断所接收的信号是否为干扰信号；最后基于反欺骗阵列及其测量参数构建定位方程，并利用最小二乘法求解定位方程，得到干扰信号的位置坐标，能够适应不同终端布局和任务需求下的欺骗干扰检测和干扰源定位，成本更低，高效可靠。
附图说明
[0022]包括附图是为提供对本申请进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本申请的实施例，并与本说明书一起起到解释本申请原理的作用。附图中：
[0023]图1是本专利技术一实施例导航反欺骗方法的流程示意图；
[0024]图2是本专利技术一实施例中短基线子阵测向原理示意图；
[0025]图3是本专利技术一实施例中存在两个短基线子阵的反欺骗阵列及其测量参数关系示意图；
[0026]图4是本专利技术一实施例中存在一个短基线子阵的反欺骗阵列及其测量参数关系示意图；
[0027]图5是本专利技术一实施例中协同定位阵列的长基线阵元构型及定位原理示意图；
[0028]图6是本专利技术一实施例导航反欺骗装置的结构示意图；
[0029]图7是根据本专利技术一实施例示出的电子设备示意图。
具体实施方式
[0030]为了更清楚地说明本申请的实施例的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导航反欺骗方法，其特征在于，包括：根据编队网络的通信拓扑约束及空间几何关系构建网络拓扑结构，其中所述编队网络建立了时频同步及统一坐标转换；从所述网络拓扑结构中选取若干节点构建反欺骗阵列；计算所述反欺骗阵列中阵元到信号源之间的距离；将计算的所述阵元到所述信号源之间的距离与卫星实际高度进行比对，判断所接收的信号是否为干扰信号；基于所述反欺骗阵列及其测量参数构建定位方程，并利用最小二乘法求解所述定位方程，得到所述干扰信号的位置坐标。2.如权利要求1所述的导航反欺骗方法，其特征在于，从所述网络拓扑结构中选取若干节点构建反欺骗阵列包括：以短基线子阵与长基线阵元共同组成反欺骗阵列；其中所述短基线子阵为选取的短基线簇对应节点组成的集合，所述长基线阵元为至少一节点存在短基线子阵的边的两端节点。3.如权利要求2所述的导航反欺骗方法，其特征在于，所述反欺骗阵列的阵元数量满足确定干扰信号的位置所需要的阵元数量要求。4.如权利要求2所述的导航反欺骗方法，其特征在于，计算所述反欺骗阵列中阵元到信号源之间的距离包括：根据所述反欺骗阵列结构和角度参数计算所述阵元到所述信号源之间的距离，或根据所述反欺骗阵列的距离比例参数计算所述阵元到所述信号源之间的距离。5.如权利要求4所述的导航反欺骗方法，其特征在于，若所述反欺骗阵列中所述长基线两端均存在符合条件的短基线子阵，则长基线两端阵元到所述信号源的距离分别为r
A
和r
B
，具体如下：具体如下：式中，d
AB
为长基线两端阵元A和阵元B之间的距离，γ1和...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈苑，陈瑾怡，董日昌，王宇凯，王亚宾，林宝军，
申请(专利权)人：上海微小卫星工程中心，
类型：发明
国别省市：