一种应用于卫星导航系统的反欺骗攻击的方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种应用于卫星导航系统的反欺骗攻击的方法及系统，所述方法包括：S1.对卫星信号进行捕获并处理，获取所述卫星信号的码多普勒信息和载波多普勒信息；S2.对所述码多普勒信息和载波多普勒信息进行一致性检测，得到一致性比对结果；S3.根据所述一致性比对结果，判断所述卫星信号是否为欺骗信号，若是，则发出报警信息，若否，则将当前码相位和载波频率信息送入预设的跟踪环路。本发明的方法及系统不仅能判断接收到的信号中是否存在欺骗信号，而且还能判断出哪个是欺骗信号、哪个是真实信号，即可达到第二层次，具有欺骗信号抑制功能，具有较强的反欺骗能力。
【专利说明】一种应用于卫星导航系统的反欺骗攻击的方法及系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及卫星导航【技术领域】，具体涉及一种应用于卫星导航系统的反欺骗攻击 的方法。
【背景技术】
[0002] 卫星导航系统，包括GPS、GLONASS、Galileo、北斗等，由于能提供精确的时间和位 置信息，已被广泛运用于交通、通信、电力、航空、航天等领域。然而，由于卫星播发的导航信 号功率微弱、无线信道十分复杂以及信号结构公开等因素的影响，卫星导航系统极易受到 干扰和欺骗攻击。欺骗攻击能在不被察觉的情况下使目标接收设备输出错误的位置、时间 信息，因此欺骗攻击对卫星导航系统的安全使用构成了巨大威胁。
[0003] 反欺骗攻击的方法可以分为两个层次。第一次层次是欺骗检测，即判断所接收到 的信号中是否存在欺骗信号；第二层次是欺骗抑制，即识别出所接收信号中哪个是欺骗信 号、哪个是真实信号。
[0004] 现有的反欺骗攻击方法，如"多峰检测"与"信号质量监测"，一般仅能达到反欺骗 攻击第一层次，还无法达到第二层次。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是现有的反欺骗攻击的方法仅能判断接收到的信号 中是否存在欺骗信号，无法识别出哪个是欺骗信号、哪个是真实信号。
[0006] 为此目的，第一方面，本发明提供一种应用于卫星导航系统的反欺骗攻击的方法， 该方法包括：
[0007] S1.对卫星信号进行捕获并处理，获取所述卫星信号的码多普勒信息和载波多普 勒信息；
[0008] S2.对所述码多普勒信息和载波多普勒信息进行一致性检测，得到一致性比对结 果；
[0009] S3.根据所述一致性比对结果，判断所述卫星信号是否为欺骗信号，若是，则发出 报警信息，若否，则将当前码相位和载波频率信息送入预设的跟踪环路。
[0010] 可选地，所述步骤S1包括：
[0011] S11.对卫星信号进行捕获并处理，并将处理后得到的相关值与预设捕获门限进行 对比，记录所有大于所述预设捕获门限的相关值所对应的码相位参数、载波多普勒参数以 及当前时刻；
[0012] S12.每隔预设时间At,重复执行步骤S11，得到集合Q，所述Q = {(tdn)，τ Jn), fx (η)) 11 ^ 1 ^ Ln, 1 ^ η ^ N}；
[0013] 其中，所述Μη)为第η次捕获对应的时刻，所述τι (n)为码相位参数，所述A (n) 为载波多普勒参数；1为大于所述预设捕获门限的相关值数目下标，表示第1个大于所述预 设捕获门限的相关值；L n为第η次捕获中大于所述预设捕获门限的相关值数目，Ν为预设捕 获次数；
[0014] S13.根据所述集合Q，通过霍夫变换HT，得到所述卫星信号的码多普勒信息和载 波多普勒信息。
[0015] 可选地，在步骤S13中，所述卫星信号的码多普勒信息和载波多普勒信息的获取 步骤包括：
[0016] 根据所述集合Q，得到子集合Q,，所述Q, = {(Μη)，τι(η)) |1彡1彡Ln， 1 ^ η ^ N}；
[0017] 根据预设码多普勒最大值dmax、预设码多普勒最小值dmin以及预设码多普勒分辨率 Δ d，得到初始码多普勒集合D，所述D为：
[0018]
【权利要求】
1. 一种应用于卫星导航系统的反欺骗攻击的方法，其特征在于，该方法包括：
51. 对卫星信号进行捕获并处理，获取所述卫星信号的码多普勒信息和载波多普勒信 息；
52. 对所述码多普勒信息和载波多普勒信息进行一致性检测，得到一致性比对结果；
53. 根据所述一致性比对结果，判断所述卫星信号是否为欺骗信号，若是，则发出报警 信息，若否，则将当前码相位和载波频率信息送入预设的跟踪环路。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征还在于，所述步骤S1包括：
511. 对卫星信号进行捕获并处理，并将处理后得到的相关值与预设捕获门限进行对 t匕，记录所有大于所述预设捕获门限的相关值所对应的码相位参数、载波多普勒参数以及 当前时刻；
512. 每隔预设时间At,重复执行步骤S11，得到集合Q，所述Q= {(tdn)，hOi), fx (η)) 11 ^ 1 ^ Ln, 1 ^ η ^ N}； 其中，所述tjn)为第η次捕获对应的时刻，所述τι(η)为码相位参数，所述f^n)为 载波多普勒参数；1为大于所述预设捕获门限的相关值数目下标，表示第1个大于所述预设 捕获门限的相关值；Ln为第η次捕获中大于所述预设捕获门限的相关值数目，Ν为预设捕获 次数；
513. 根据所述集合Q，通过霍夫变换ΗΤ，得到所述卫星信号的码多普勒信息和载波多 普勒信息。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤S13中，所述卫星信号的码多普勒 信息和载波多普勒信息的获取步骤包括： 根据所述集合Q，得到子集合QT，所述QT = Kt?，τι(η))|?彡1彡Ln，l彡η<Ν}; 根据预设码多普勒最大值dmax、预设码多普勒最小值dmin以及预设码多普勒分辨率 Δ d，得到初始码多普勒集合D，所述D为：
其中
，所述
为不小于的最小整数； 根据所述子集合Q τ，得到初始码相位集B = {b (η, 1，m) 11
彡η彡N，1彡1彡Ln， 0彡m〈M}，所述b (η, 1，m)为第η个初始码相位子集：b (η, 1，m) = A (η) X dm+ τ i (η); 根据所述初始码相位集B的最大值bmax和最小值bmin以及预设初始码相位分辨率Λ b， 得到离散的初始码相位集：
其中
为不小于
的最小整数； 根据所述初始码多普勒集合D、所述初始码相位集及离散的初始码相位集，得到卫星信 号的码多普勒信息和载波多普勒信息。
4. 一种应用于卫星导航系统的反欺骗攻击的系统，其特征在于，所述系统包括： 信息获取模块，用于对卫星信号进行捕获并处理，获取所述卫星信号的码多普勒信息 和载波多普勒信息； 一致性检测模块，用于对所述码多普勒信息和载波多普勒信息进行一致性检测，得到 一致性比对结果； 判断模块，用于根据所述一致性比对结果，判断所述卫星信号是否为欺骗信号，若是， 则发出报警信息，若否，则将当前码相位和载波频率信息送入预设的跟踪环路。
5. 根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述信息获取模块包括： 信号处理单元，用于对卫星信号进行捕获并处理，并将处理后得到的相关值与预设捕 获门限进行对比，记录所有大于所述预设捕获门限的相关值所对应的码相位参数、载波多 普勒参数以及当前时刻； 每隔预设时间At，重复执行步骤S11，得到集合Q，所述Q = {(tjn)，τι(η)， fx (η)) 11 ^ 1 ^ Ln, 1 ^ η ^ Ν}； 其中，所述tjn)为第η次捕获对应的时刻，所述τι(η)为码相位参数，所述f^n)为 载波多普勒参数；1为大于所述预设捕获门限的相关值数目下标，表示第1个大于所述预设 捕获门限的相关值；Ln为第η次捕获中大于所述预设捕获门限的相关值数目，Ν为预设捕获 次数； 信息获取单元，用于根据所述集合Q，通过霍夫变换ΗΤ，得到所述卫星信号的码多普勒 信息和载波多普勒信息。
6. 根据权利要求5所述的系统，其特征在于，在所述信息获取单元中，所述卫星信号的 码多普勒信息和载波多普勒信息的获取步骤包括： 根据所述集合Q，得到子集合QT，所述QT = Kt?，τι(η))|?彡1彡Ln，l彡η<Ν}; 根据预设码多普勒最大值dmax、预设码多普勒最小值dmin以及预设码多普勒分辨率 Δ d，得到初始码多普勒集合D，所述D为： D = {dm | dm = dmin+mX Δ d, 0 ^ m<M}； 其中
，所述
为不小于1
的最小整数； 根据所述子集合Q τ，得到初始码相位集B = {b (η, 1，m) 11彡η彡N，1彡1彡Ln， 0彡m〈M}，所述b (η, 1，m)为第η个初始码相位子集：b (η, 1，m) = A (η) X dm+ τ i (η); 根据所述初始码相位集B的最大值bmax和最小值bmin以及预设初始码相位分辨率Λ b， 得到离散的初始码相位集：
其4
为不小于
的最小整数； 根据所述初始码多普勒集合D、所述初始码相位集及离散的初始码相位集，得到卫星信 号的码多普勒信息和载波多普勒信息。
【文档编号】G01S19/21GK104155663SQ201410407419
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月19日 优先权日:2014年8月19日
【发明者】李洪, 袁定波, 陶慧琪, 陆明泉 申请人:清华大学