[发明专利]一种多维信息联合的卫星导航欺骗式干扰源直接定位方法

说明书

本发明提供了一种多维信息联合的卫星导航欺骗式干扰源直接定位方法，通过最大似然准则建立直接定位模型，可在低干噪比情况下显著提高定位性能，通过多个接收站的天线阵列截获欺骗式干扰源的辐射信号，利用接收信号中的传输时延、多普勒频移和导向矢量信息，结合已知扩频码序列，确定欺骗式干扰源所在的空间位置。本发明解决了传统两步定位方法中参数估计与位置解算相分离带来的定位误差大的问题，联合时、频、空多维域信息，提高观测站接收数据的处理增益，定位性能得以提升；充分利用不同扩频序列的正交性，信息量利用率高，定位多欺骗式干扰源时无需增加观测站数目，增加了定位的自由度和分辨率。

技术领域

本发明涉及无源定位领域，具体涉及一种联合信号到达角度、信号到达时延、多普勒频移和导航信号扩频序列和的欺骗式干扰源直接定位方法和系统。

背景技术

卫星导航信号到达地面终端时极其微弱，通常被噪声淹没，极易受到有意和无意压制式干扰。随着调零天线等技术的逐渐应用，压制式干扰能够被有效地抑制。欺骗式干扰采用与卫星导航相近的信号进行干扰，接收机难以察觉，更具隐蔽性，欺骗式干扰成为了抗干扰接收机所面临的主要威胁之一。因此，如何快速、准确地实现对干扰源的定位和排查是我国北斗卫星导航领域的关键问题。然而，卫星导航反欺骗技术研究主要针对欺骗式干扰的检测或抑制，少有涉及对欺骗式干扰机的定位。因此，在民用场景下不利于对干扰机的举证与取缔；同时，在军用场景下使得我方精确制导武器面临潜在威胁。

现有的卫星导航干扰源定位研究主要针对压制式干扰，其定位方法多采用经典的无源定位技术，即两步定位技术。两步定位先通过接收机截获干扰源的信号，对原始信号进行处理，估计与干扰源位置有关的参数，如到达角度(Direction of Arrival，DOA)、到达时间(Time of Arrival，TOA)、到达时间差(Time Difference of Arrival，TDOA)、到达频差(Frequency Difference of Arrival，FDOA)等；第二步建立中间参数与辐射源位置之间的方程，求解方程即可得到辐射源位置信息。

对于卫星导航干扰源的定位，传统两步定位法的定位精度极大程度上受参数估计精度的影响，其位置解算与参数估计分离，不能有效利用不同接收站接收信号间的关联性，带来了信息量损失、定位参数关联困难、系统灵敏度需求高等问题。尤其在针对欺骗式干扰源定位的低干噪比(Interference to Noise Ratio，INR)条件下，两步定位技术的定位精度较低，甚至无法定位。相比于两步定位，直接定位是一种更有效、快速、精确的定位方式。直接定位方法相比于两步定位方法定位精度更高，但接收信号强度对于直接定位算法的定位精度影响较大，欺骗信号到达接收站时信噪比极低，多数直接定位方法无法收敛至最优值，因此适用性较低。

直接定位(Direct Position Determination，DPD)在2004年由Weiss A J提出(文献Weiss AJ.Direct position determination of narrowband radio transmitters[J].IEEE Signal Processing Letters,2004,11(5):513-516.)，该方法无需估计中间参数，直接对接收站截获的原始信号进行处理，利用信号中与辐射源位置有关的信息，构建目标函数，再通过对目标函数的优化算法实现定位。DPD方法避免了中间参数估计精度带来的位置估计误差传播和定位参数关联困难的问题，故定位精度较高。