[发明专利]基于信道差异的转发式GNSS欺骗干扰检测方法

说明书

本发明公开了一种基于信道差异的转发式GNSS欺骗干扰检测方法，按以下步骤：第一步：判定当前导航卫星信道的状态；第二步：基于三种拟合优度方法(Kolmogorov‑Smirnov检测、Cramer‑von Mises检测和Anderson‑Darling检测)进行欺骗干扰检测；第三步：得到转发式GNSS欺骗干扰检测性能。本发明根据GNSS转发式欺骗干扰信道与导航卫星信道存在的统计特性差异，基于Lutz卫星信道模型，提出基于拟合优度的GNSS转发式欺骗干扰检测方法；仿真实验结果表明本发明具有良好的检测性能。

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及欺骗干扰检测方法，具体涉及一种基于信道差异的转发式GNSS欺骗干扰检测。

背景技术

欺骗干扰通常是干扰机发射与真实卫星导航信号相类似的干扰信号，误导卫星导航接收机偏离准确的导航和定位。由于卫星信号功率微弱且民码完全公开，使得卫星信号极易受到干扰和欺骗。如何实现对卫星导航欺骗干扰及时准确的检测成为当前卫星通信安全领域的重要技术问题之一。

现有的卫星导航欺骗干扰检测方法可分为两大类，一类是基于一个或多个常规参数，如载噪比、时钟偏移、电文加密认证等；另一类是依赖辅助设备信息，如辅助天线、参考接收机、惯导系统等。然而，现有的研究忽视了卫星信道与欺骗干扰信道之间存在的统计特性上的差异。当假定欺骗干扰机位于地面时，虽然转发式欺骗干扰能够做到在信息码、扩频码和载波频率等信号参数上与真实卫星信号完全一致，但干扰信道与导航卫星信道的统计特性存在较大差异，因而可以利用信道差异来实现GNSS欺骗干扰检测。

发明内容

为了识别欺骗干扰和真实信号，本发明提出了一种基于信道差异的转发式GNSS欺骗干扰检测方法。导航卫星信道可以用Lutz模型来表述，该模型将卫星与地面之间的信道环境分为“好状态”和“坏状态”两种状态，在“好状态”下，卫星信号存在直射分量，其包络服从Rice分布；在“坏状态”下，卫星信号无直射分量，其包络服从Rayleigh分布与Lognormal分布的组合。假定干扰场景为欺骗干扰信号来自地面干扰机，干扰信道无直射分量，则其包络服从Rayleigh分布。由此可知卫星信号的包络与干扰信号的包络具有不同的统计分布特性。基于这一统计特性上的差异，并考虑到拟合优度检测非常适合检测概率累积分布函数(CDF)不同的信号。因此，本发明基于Lutz卫星信道模型提出基于拟合优度的欺骗干扰检测方法。

本发明采取以下技术方案：

基于信道差异的转发式GNSS欺骗干扰检测方法，按如下步骤进行：

第一步：判定当前导航卫星信道的状态。Lutz模型将卫星与地面之间的信道环境分为“好状态”和“坏状态”两种状态。

1.Lutz卫星信道模型

当卫星信道环境为“好状态”时，假设只存在直射分量和多径分量没有阴影遮蔽，则接收信号的包络服从Rice分布，其概率密度函数(PDF)为

其中，r是信号的包络，是“好状态”下Rice分布的方差，z是直射信号分量，I₀(x)是第一类零阶贝塞尔函数。

当卫星信道环境为“坏状态”时，假设只有多径分量，没有直射分量，并且存在阴影衰落，这种情况下，接收到的信号的包络服从Rayleigh-Lognormal分布。其PDF为

其中，f_Ray(u)和f_Log(u)分别为Rayleigh分布与Lognormal分布，即

其中，为Rayleigh分布的方差，μ、分别为lnu的均值和方差。

2.转发式GNSS欺骗干扰信道模型