卫星导航转发式欺骗攻击防御方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及全球导航卫星系统领域，具体涉及一种卫星导航转发式欺骗攻击防御 方法和装置。
【背景技术】
[0002] 全球导航卫星系统（GlobalNavigationSatelliteSystem，简称GNSS)，包括美 国全球定位系统（GlobalPositioningSystem，简称GPS)、欧盟伽利略（Galileo)、中国北 斗等，能够为全球用户提供准确的定位、导航、授时服务，由于良好的性能和低廉的使用成 本，已经广泛应用于商业、运输、电力、航空、航天、救灾等领域，另外在军事上也有极其重要 的地位。但导航卫星距离地球较远，到达地面的信号功率微弱，民用导航系统结构开放，信 号体制公开，且现有接收机出于历史原因没有加入抗欺骗手段，这些因素使人为欺骗卫星 导航接收机成为可能。欺骗攻击是一种恶意干扰，通过向接收机发送伪造或经过延迟的导 航信号，可以误导接收机产生错误的位置和时间信息。现在已有成功针对轮船、智能电网和 证券交易所数据中心的欺骗试验报道，因此研究实际可用的卫星导航系统欺骗防御方法意 义重大。
[0003] 现在已有的欺骗防御方法大致可分为欺骗检测和欺骗消除两类。欺骗检测主要 目的是鉴别当前所处理信号中是否存在欺骗信号，若存在则给出告警信息；欺骗消除主要 致力于减轻甚至消除欺骗信号的影响，使欺骗攻击无法影响用户接收机的正常工作。在已 经提出的欺骗防御措施中，信号功率监测、信号质量监测不能达到欺骗消除的作用，且对 信号质量要求较高，需要高增益天线对信号进行接收。接收机自主完好性监测（Receiver AutonomousIntegrityMonitoring，RAIM)方法开销小，不需额外的硬件资源，但不适用于 多个欺骗信号存在的情况。基于多天线技术的欺骗检测和消除技术效果较好，但需要增加 额外天线，成本较高。导航信息验证、扩频安全码技术可以防止民用信号伪造，但不能防御 转发式欺骗，同时还需要对现有卫星导航系统进行升级、改造，成本较高。
[0004] 目前常用的欺骗检测方法包括多峰检测和信号质量监测方法。多峰检测方法是比 较常用的一种反欺骗方法，该方法工作在导航接收设备的伪码捕获阶段。在没有欺骗信号 存在的情况下，当设置有合适的捕获门限时，一般仅有一个大于门限的相关峰值；若存在欺 骗信号，则会有多个大于门限的相关峰值。因此，利用该差异性，即当检测出存在多个大于 门限的相关峰时，就可判断当前接收信号中存在欺骗信号。
[0005] 信号质量监测方法工作在导航接收设备的信号跟踪阶段。它是在接收设备跟踪环 路中通过监测信号质量畸变来检测欺骗信号的一种方法。由于某些欺骗信号会影响导航接 收设备接收处理导航信号时的码环和载波环，因此采用合理的信号质量监测机制可以在一 定程度上达到检测欺骗信号的目的。信号质量监测方法通过判断某个监测的度量值是否超 出某个预设门限来判断当前是否存在欺骗信号。其中一种常用的信号质量监测度量标准如 下：
[0006]
C1 )
[0007]其中IE[k]，IP[k]，IJk]分别是接收设备跟踪环路相关器的超前（E)、当前（P)、滞 后（L)三路相关值，a是接收设备延迟锁定环路所用鉴别函数的斜率，k是下标表示第k次 观测值。另一种常见的信号质量监测度量标准如下：
[0008]
( 2 )
[0009] 其中S表示接收设备跟踪环路的超前与滞后路之间的相关器间距。
[0010] 由于卫星导航系统播发的民用信号周期较短，伪码捕获时，经转发延迟后的欺骗 信号既可提前于真实信号到达目标接收设备也可以晚于真实信号到达，因此这种多峰检测 的方法往往无法识别真实信号，易受欺骗攻击影响。信号质量监测方法能在一定程度上检 测出当前是否存在欺骗信号，但同样无法识别出哪些是真实信号、哪些是欺骗信号，易受欺 骗攻击影响。
【发明内容】
[0011] 针对当前技术无法准确识别出真实信号、易被欺骗攻击所影响的问题，本发明提 出一种卫星导航转发式欺骗攻击防御方法和装置。
[0012] 第一方面，本发明提出一种卫星导航转发式欺骗攻击防御方法，包括：
[0013] S1、获取每个卫星号对应的导航信号接收处理通道；
[0014] S2、获取所述接收处理通道中每个信号的信号发射时间，选择信号发射时间最大 的信号，标记为真实信号；并将所述接受处理通道的信号中除信号发射时间最大的信号之 外的其余信号标记为转发式欺骗攻击信号。
[0015] 优选地，步骤S1包括：
[0016] S11、选择同一卫星号至少有两个跟踪通道在进行跟踪处理的卫星号，得到存在转 发式欺骗攻击的卫星号；
[0017] S12、获取每个存在转发式欺骗攻击的卫星号对应的导航信号接收处理通道。
[0018] 优选地，步骤S2包括：
[0019] 根据所述真实信号的信号发射时间，进行定位解算得到接收机正确的位置和时间 fg息。
[0020] 优选地，步骤S2包括：
[0021] 当同一卫星号的导航信号接收处理通道数为2时，根据转发式欺骗攻击信号的信 号发射时间，进行定位解算得到转发式欺骗源的位置。
[0022] 优选地，步骤SI1之前包括：
[0023] S01、对接收信号进行伪码捕获，得到大于等于预设捕获门限的相关值对应的码相 位和载波频率，并利用捕获得到的码相位和载波频率对信号进行牵引处理；
[0024] S02、对所述牵引处理的信号，牵引预设时间后，对环路锁定值大于等于预设牵引 门限的信号进行跟踪处理。
[0025] 第二方面，本发明还提出一种卫星导航转发式欺骗攻击防御装置，包括：
[0026] 处理通道获取模块，用于获取每个卫星号对应的导航信号接收处理通道；
[0027] 欺骗攻击防御模块，用于获取所述接收处理通道中每个信号的信号发射时间，选 择信号发射时间最大的信号，标记为真实信号；并将所述接受处理通道的信号中除信号发 射时间最大的信号之外的其余信号标记为转发式欺骗攻击信号。
[0028] 优选地，所述处理通道获取模块包括：
[0029] 欺骗攻击识别单元，用于选择同一卫星号至少有两个跟踪通道在进行跟踪处理的 卫星号，得到存在转发式欺骗攻击的卫星号；
[0030] 欺骗通道获取单元，用于获取每个存在转发式欺骗攻击的卫星号对应的导航信号 接收处理通道。
[0031] 优选地，所述欺骗攻击防御模块还包括根据所述真实信号的信号发射时间，进行 定位解算得到接收机正确的位置和时间信息。
[0032] 优选地，所述欺骗攻击防御模块还包括当同一卫星号的导航信号接收处理通道数 为2时，根据转发式欺骗攻击信号的信号发射时间，进行定位解算得到转发式欺骗源的位 置。
[0033] 优选地，还包括：
[0034] 信号捕获模块，用于对接收信号进行伪码捕获，得到大于等于预设捕获门限的相 关值对应的码相位和载波频率，并利用捕获得到的码相位和载波频率对信号进行牵引处 理；
[0035] 信号牵引模块，用于对所述牵引处理的信号，牵引预设时间后，对环路锁定值大于 等于预设牵引门限的信号进行跟踪处理。
[0036] 由上述技术方案可知，通过本发明的卫星导航转发式欺骗攻击防御方法和装置， 不仅可以有效防御转发式欺骗攻击，保障用户在即使遭受多个转发式欺骗源同时发起攻击 时还能正常使用卫星导航系统，而且在只有一个转发式欺骗源的情况下还可以反向确定欺 骗源的位置，为进一步实现欺骗源清除提供必要信息，进而达到防御转发式欺骗攻击、提高 导航用户安全性的目的。
【附图说明】
[0037] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些图获得其他的附图。
[0038] 图1为本发明一实施例提供的一种卫星导航转发式欺骗攻击防御方法的流程示 意图；
[0039] 图2为本发明一实施例提供的一种卫星导航转发式欺骗攻击防御装置的结构示 意图；
[0040] 图3为本发明一实施例提供的一种采用本发明方法的GPS接收机在遭受转发欺骗 攻击后输出的定位结果。
【具体实施方式】
[0041] 下面结合附图，对发明的【具体实施方式】作进一步描述