[发明专利]使用PVT解估算来检测和消除GNSS欺骗信号

说明书

GNSS欺骗信号检测和消除包括获取和跟踪多个GNSS信号，基于可用的认证信息来认证所获取的信号以确定所获取的信号是否是真实的、未验证的或伪造的，通过移除伪造信号来创建真实的信号的第一列表和未验证的信号的第二列，通过选择至少四个GNSS信号来创建多组信号，使得每一组包括所有真实的信号和至少一个未验证的信号，计算PVT解以及针对每一组的后拟合残差，通过分析PVT解和后拟合残差来估计未验证的信号的真实性，基于估计来估计PVT解的真实性和准确性，并输出具有相应的的真实性所有获取的GNSS信号的列表，以及具有相应的真实性和准确性的所有可能的PVT解的列表。

相关申请

本申请要求2016年12月19日提交的美国临时专利申请No.62/436,323的优先权，其通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及GNSS接收器和GNSS信号处理。更具体地，本发明涉及在GNSS接收器处检测和消除GNSS欺骗信号以及估计PVT(位置、速度以及时间)解。

背景技术

今天可用的全球导航卫星系统(GNSS)包括美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯全球轨道导航卫星系统(GLONASS)、欧盟伽利略、中国区域北斗卫星导航系统(BDS，以前称为指南针)和日本准天顶卫星系统(QZSS)。

GNSS欺骗信号是一种类型的结构化干扰，其足够接近GNSS规范，以便对于信任的GNSS接收器看起来是真实的。故意欺骗者故意试图操纵目标GNSS接收器的PVT(位置、速度和时间)读数。例如，GNSS欺骗攻击可能试图通过以下方式来欺骗GNSS接收器，通过广播不正确的GNSS信号来，该GNSS信号被构造成类似于一组正常GNSS信号，或者通过重新广播在其他地方或在不同时间捕获的真实GNSS信号。可以以这样的方式修改这些欺骗信号，使得GNSS接收器将其位置估计为除了其实际位置之外的某个位置，或者位于由攻击者确定的其所在的位置但是在不同时间。GNSS欺骗攻击的一种常见形式，通常称为携带攻击，通过广播与目标GNSS接收器观测到的真实GNSS信号同步的信号开始。然后，伪造的GNSS信号的功率逐渐增加并从真正的GNSS信号中抽出。

由于低成本的现成软件定义的无线电硬件、低成本GNSS信号模拟器和记录和播放设备等可供有能力的程序员生成现实的民用GNSS信号，因此欺骗已成为一个更普遍的问题。随着对针对运输、定位服务、通信、财务，配电和其他应用的民用GNSS的经济和实际依赖性增加，GNSS欺骗的后果变得更加严重。因此，在GNSS接收器中找到有效的反欺骗措施是紧迫的问题之一。

发明内容

本发明的实施例提供了一种用于利用PVT解检测和消除GNSS欺骗信号的方法。该方法包括(a)获取和跟踪来自所选择的GNSS卫星的多个GNSS信号，(b)基于针对所获取的GNSS信号的可用认证信息来认证每个所获取的GNSS信号，从而将所获取的每个GNSS信号识别为真实的、未验证的或伪造的，(c)生成并存储被识别为真实的GNSS信号的第一列表和被识别为未验证的GNSS信号的第二列表，(d)继续跟踪并进一步处理真实的信号和未验证的信号，同时从跟踪和进一步处理中移除被识别为伪造的GNSS信号，(e)通过从GNSS信号的第一和第二列表中选择至少四个GNSS信号来创建多组GNSS信号，每一组包括第一列表上的全部真实GNSS信号和来自第二列表的至少一个未验证的GNSS信号，(f)基于其中的GNSS信号来计算针对多组中的每一组的位置、速度和时间(PVT)解和后拟合残差，(g)通过分析从包括相对应的未验证的信号的相应组获得的PVT解和后拟合残差来估计每个未验证的信号的真实性，(h)基于未验证的信号的估计的真实性来估计每个PVT解的真实性和准确性，以及(i)生成并输出具有其相应的真实性的所有获取的GNSS信号的列表，以及具有相应的的真实性和准确性的所有可能的PVT解的列表。