一种卫星导航信号的认证方法

本发明涉及卫星导航信号领域，尤其涉及一种卫星导航信号的认证方法。

背景技术：

1、在卫星导航技术蓬勃发展的今天，gnss(global navigation satellite system，全球导航卫星系统)已广泛应用于交通、通讯、金融、能源、测绘工程、气象预报、现代农业和国防事务等领域，它深入社会各个层面，大大便利了人民群众的生活，同时还创造出无法估量的价值。但随着人们对卫星导航系统依赖性的增加，其安全风险也显著增加。gnss民用信号是一个开放的信号体系，信号的载频、调制方式、扩频代码、导航电文格式等在接口控制文件中是公开的，很容易受到干扰与欺骗。

2、攻击者根据gnss公开的信号格式，按照真实卫星导航信号从卫星控制端传输到地面接收端的传输过程来模拟伪造的信号。这种欺骗具有隐蔽、不易发现的特点，可能导致被攻击卫星导航信号的精度不降反升，与普通的压制式干扰不同，它会使地面接收端不自觉地接收到伪造信号中错误的位置和时间信息，落入欺骗攻击者设计的“陷阱”。正是由于民用卫星导航信号传输具有这种难以被检测的隐藏特性，而用户接收方则无法有效地鉴别传输的导航电文数据的信息，接收到的信息无法识别真实性，这样的情况使得民用卫星导航信号的安全更具风险。

3、研究者通过在民用信号中引入认证特性，以提高gnss民用信号的信号安全体制。不同于军用或商用的授权服务信号，采用信号认证的方法，并不会影响非认证用户的正常使用，符合信号开放服务的原则。

技术实现思路

1、本发明的实施例提供了一种卫星导航信号的认证方法，以实现有效地对卫星导航信号进行认证。

2、为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

3、一种卫星导航信号的认证方法，包括：

4、选用自相关峰值较低的循环移位序列码作为认证码；

5、用循环移位后的认证码表示需要传输的认证信息，对所述认证信息进行多重码移键控组合的调相处理；

6、在卫星中频信号导航电文的固定位置添加多重码移键控组合的调相处理后的认证信息。

7、优选地，所述的选用自相关峰值较低的循环移位序列码作为认证码，包括：

8、对于任一个n级gold码序列的自相关函数表示为：

9、

10、上式中，xi分别表示gold码序列，t为gold码序列周期，τ为码相位延迟，归一化的自相关函数在τ为整数码片时的输出结果为如下4种结果：

11、

12、式中，k为整数，n为gold码一个周期内的码片数，β(n)用下式表示：

13、

14、式中，[a]表示对a向下取整。

15、根据所述归一化的自相关函数获取全部码片的互相关结果，根据全部码片的互相关结果筛选出全部互相关结果绝对值最低的序列码，将筛选出的序列码与剩余的序列码做互相关，再次筛选出互相关绝对值最低的序列码，不断执行上述处理过程，直到筛选出设定数量的序列码作为认证码。

16、优选地，所述的用循环移位后的认证码表示需要传输的认证信息，对所述认证信息进行多重码移键控组合的调相处理，包括：

17、对认证码进行循环移位，用循环移位后的认证码来表示需要传输的认证信息，对认证信息进行多重码移键控组合的调相处理，如下式所示：

18、

19、其中，表示不添加认证信息的卫星中频信号；c1(t)、c2(t)…cm(t)∈{-1,1}，表示不同的认证码序列，θ为偏移角度。

20、优选地，所述的在卫星中频信号导航电文的固定位置添加多重码移键控组合的调相处理后的认证信息，包括：

21、在卫星中频信号每组电文的同步头的位置添加多重码移键控组合的调相处理后的认证信息；

22、或者；

23、在gpsl1c/a或者bdsb1i的每个子帧的第一个字添加多重码移键控组合的调相处理后的认证信息，其他字则不做改动。

24、由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明方法根据民用gnss卫星导航信号体制，在不影响信号开放服务原则的基础上，提高信号安全性，抵抗针对民用信号可能的欺骗干扰。本发明方法具有认证信息传输速率快、对原有信号影响小的优势，且本发明可以应用于自定义的导航系统如伪卫星等区域导航系统中。

25、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种卫星导航信号的认证方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的选用自相关峰值较低的循环移位序列码作为认证码，包括：

3.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，所述的用循环移位后的认证码表示需要传输的认证信息，对所述认证信息进行多重码移键控组合的调相处理，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的在卫星中频信号导航电文的固定位置添加多重码移键控组合的调相处理后的认证信息，包括：

技术总结
本发明提供了一种卫星导航信号的认证方法。该方法包括：选用自相关峰值较低的循环移位序列码作为认证码；用循环移位后的认证码表示需要传输的认证信息，对认证信息进行多重码移键控组合的调相处理；在卫星中频信号导航电文的固定位置添加多重码移键控组合的调相处理后的认证信息。本发明方法可以有效解决民用GNSS信号播发过程中易受欺骗干扰的问题，提高了发射端的认证信息传输速率以及用户接收端信息解码的正确率，具有认证信息传输速率快、对原有信号影响小的优势，且本发明可以应用于自定义的导航系统如伪卫星等区域导航系统中。

技术研发人员：巴晓辉,王子涵,蔡伯根,王剑,姜维,上官伟,刘江,陆德彪,柴琳果,梁坤
受保护的技术使用者：北京交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13