一种用于GNSS接收机的授权信号和公开信号联合抗欺骗方法与流程

本发明涉及导航接收机设备研制领域，具体的说是一种提高导航接收机抗欺骗性能的方法，其可运用在卫星导航系统中接收终端类设备的研制中。

背景技术：

随着全球导航卫星系统(gnss:globalnavigationsatellitesystem)发展，将会为不同类型用户提供各种多样化的服务，如现在的gnss卫星已经在不同频率上同时播发了授权服务(as：authorizedserve)信号和公开服务(os：openserve)信号，其中as信号对信号参数，电文信息等进行了加密授权操作，只有经过授权的用户才可以使用；而os信号的信号格式参数等信息完全已知，用户无需授权就可以免费使用。对于授权用户而言，其既可以接收as信号，也可以接收os信号，因此同时处理不同频的as和os信号可以提高接收机的性能。

在gnss接收机的实际工作环境中，可能面临严重的欺骗干扰。对于as信号而言，由于其信号参数等进行了授权加密处理，其面临的欺骗样式比较单一，欺骗方只能通过透明转发方式对其进行欺骗，而针对这种欺骗信号而言，接收机也很容易利用残留信号检测方法进行检测处理，因此as信号自身具有较好的抗欺骗能力。但是对于os信号而言，其欺骗样式可能多种多样，这是由于欺骗方很容易根据已知的信号参数、电文格式等信息，利用信号生成装置向接收机播发虚假的os信号，以达到欺骗的效果。传统的用于os信号抗欺骗的方法有agc增益法，多普勒检测法，频点间互相关法，多天线到达角法，伪码/载波速率一致检测法，星历/历书检测法，电文时钟检验法，本地时钟检验法等方法。这些方法的有效性往往只能针对特定的欺骗干扰，而实际环境中，又很难知道欺骗方的采用的欺骗手段。当欺骗样式未知时，采用单一的抗欺骗方法会式接收机面临较大的风险，但若同时采用多种抗欺骗方法，无疑会增加接收机的实现复杂性。

技术实现要素：

背景技术中介绍的抗欺骗方法难以满足实际环境中对接收机抗欺骗的要求，针对现有技术存在的缺陷，本发明针对授权用户，提出了一种利用as信号和os信号联合抗欺骗检测的方法。具体的说是先对as信号进行抗欺骗转发式处理，得到真实的as信号，然后在将其和os信号进行一致性检验，以实现对os信号的抗欺骗检测和处理的效果。该方法可以有效的提高授权接收机的抗欺骗性能，降低被欺骗的可能性。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种用于接收gnss授权信号和公开信号的联合抗欺骗方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤101，gnss接收机接收gnss系统播发的as信号，记接收到的as信号为sas1；

步骤102，gnss接收机利用残留信号检测法检测残留信号中是否还存在as信号；

步骤103，若残留信号中存在as信号，gnss接收机则对其进行正常接收，并依次记为sasi，其中i>1，sasi表示接收机接收到的第i个as信号，然后再重复步骤102，直至gnss接收机在残留信号中无法检测到as信号为止；

步骤104，gnss接收机从所有接收到的as信号sas1，sas2，…中选择时延最小的as信号作为接收到的真实授权信号，将该真实授权信号记为sat；

步骤105，gnss接收机接收gnss系统播发的os信号，记接收到的os信号为sos1，下标1表示接收到的第1个os信号；将接收到的os信号sos1作为第1个待验证的os信号；

步骤106，将真实授权信号sast的信号层和信息层参数分别和待验证的os信号的信号层和信息层参数进行一致性检验，判断两个信号是否一致；

步骤107，若一致性检验结果表明待验证的os信号和sast的参数一致，则说明该待验证的os信号为真实os信号，将其记为sost，至此完成了从接收信号中提取出真实的as和os信号的处理，处理流程结束；

步骤108，若一致性检验结果表明待验证的os信号和sast的参数不一致，则说明该待验证的os信号为欺骗信号，此时gnss接收机需要利用残留信号检测法从残留信号中检测是否还存在os信号；

步骤109，若gnss接收机从残留信号中又成功检测到os信号，记接收到的os信号为sos2，下标2表示接收到的第2个os信号，将os信号sos2作为第2个待验证的os信号，并转入步骤106；依此循环；

步骤110，若gnss接收机从残留信号中没有检测到os信号，则说明真实os信号可能被压制或者步骤103获得的sast授权信号可能存在被欺骗的可能，处理流程结束。

根据步骤107和步骤110的结果综合判断当前接收到的信号是否可信。若最终处理流程结束在步骤107，即gnss接收机成功检测并接收到os信号sosj，os信号sosj表示接收到的第j个os信号，j＝1,2，…。并且os信号sosj作为第j个待验证的os信号其与真实授权信号sast经一致性检验后判定为一致信号，则说明该第j个待验证的os信号为真实os信号，将其记为sost。接收到的as信号sast和os信号sost为一致信号，此时认为接收到的真实as信号sast和os信号sost可信，接收机成功完成了抗欺骗处理。若最终处理流程结束在步骤110，此时接收机只能处理sast信号，这种情况表明真实的as信号或os信号可能被压制，此时对后续sast信号的处理结果需要保持一定的怀疑态度。

在步骤106中，将真实授权信号sast的信号层和信息层参数分别和待验证的os信号的信号层和信息层参数进行一致性检验的方法是：分别提取真实授权信号sast和待验证的第j个os信号sosj的参数，其中，j＝1,2，…；os信号sosj表示接收到的第j个os信号；信号层参数包括信号载噪比，信号多普勒和信号伪距等；信息层参数包括电文/星历信息和卫星时钟信息。

选择信号载噪比，信号多普勒和信号伪距中的至少一种参数(可以选择其中的一种、两种或者全部参数)进行一致性检验，以判断真实授权信号sast的信号层参数和待验证的os信号的信号层参数是否一致。

选择电文/星历信息和卫星时钟信息中的至少一种参数(可以选择其中的一种或者两种参数)进行一致性检验，以判断真实授权信号sast的信息层参数和待验证的os信号的信息层参数是否一致。

根据所有选择进行一致性检验的参数的一致性检验结果，获得授权信号sast和待验证的os信号sosj的一致性结果。比较宽松的判决方法是：所有选择进行一致性检验的参数的一致性检验结果中至少一个参数满足一致性的条件，则得到授权信号sast和待验证的os信号sosj为一致性信号的结果。一种较为严格的判决方法是：当且仅当所有选择进行一致性检验的参数的一致性检验结果均满足一致性的条件下，才能得到信号sast和sosj为一致性信号的结果。

信号功率一致性检验(即选择信号载噪比进行一致性检验)的方法是：将sast信号的载噪比cnrast和sosj信号的载噪比cnrosj进行一致性检验，检测量cnrm可以进行灵活设计，包括但不限于如下形式

cnrm＝|cnrast-cnrosj|

设置检测门限cnrth，即若cnrm大于cnrth，则认为两者的信号功率不一致，反之，则认为两者的信号功率一致。

信号多普勒一致性检验的方法是：将sast信号的多普勒测量量fdast和sosj信号的多普勒测量量fdosj进行一致性检验，检测量fdm可以进行灵活设计，包括但不限于如下形式

fdm＝|fdast-fdosj|

设置检测门限fdth，即若fdm大于fdth，则认为两者的信号多普勒不一致，反之，则认为两者的信号多普勒一致。

信号伪距一致性检验的方法是：将sast信号的伪距测量量ρast和ρosj信号的伪距测量量ρosj进行一致性检验，检测量ρm可以进行灵活设计，包括但不限于如下形式

ρm＝|ρast-ρosj|

设置检测门限ρth，即若ρm大于ρth，则认为两者的信号伪距不一致，反之，则认为两者的信号伪距一致。

信号电文信息一致性检验的方法是：从sast信号的电文提取信息，包括但不限于卫星位置信息past。从sosj信号的电文提取信息，包括但不限于卫星位置信息posj。检测量pm可以进行灵活设计，包括但不限于如下形式

pm＝|past-posj|

设置检测门限pth，即若pm大于pth，则认为两者的电文信息不一致，反之，则认为两者的电文信息一致。

需要说明的是信号参数一致性检验方法并不局限于上面所给的四种方法(信号功率一致性检验的方法、信号多普勒一致性检验的方法、信号伪距一致性检验的方法和信号电文信息一致性检验的方法)，其他类似的信号层或信息层参数一致性检验方法也可以增加到一致性检验过程中。

本发明的有益技术效果是：

公开服务的导航信号面临较大欺骗干扰的，传统的抗欺骗方法通常只能针对特定欺骗干扰有效，若接收机采用单一的抗欺骗方法则会使接收机面临较大风险，但若同时采用多种抗欺骗方法，无疑会增加接收机的实现复杂性。针对这一问题，基于授权用户接收机的特点，本发明提出了一种用于gnss接收机的授权信号和公开信号联合抗欺骗方法，该方法先对针对as信号进行抗转发式欺骗处理，得到真实的as信号，然后在将其和os信号进行一致性检验，以实现对os信号的抗欺骗处理。

该方法利用授权信号sast和公开信号sosj联合进行抗欺骗处理，可以简化接收机抗欺骗处理的过程，同时可以有效的提高授权接收机中的抗欺骗性能，降低被欺骗的可能性。

附图说明

图1为本发明的流程图。

图2为信号参数一致性检验处理流程图。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提出了一种用于gnss接收机的授权信号和公开信号联合抗欺骗方法，以提高接收机的抗欺骗干扰能力。

如图1所示，给出了本发明一种用于gnss接收机的授权信号和公开信号联合抗欺骗方法的流程图，图中所涉及的具体实施方式如下所示。

步骤101，gnss接收机接收gnss系统播发的as信号，记接收到的as信号为sas1；

步骤102，gnss接收机利用残留信号检测法检测残留信号中是否还存在as信号；

步骤103，若残留信号中存在as信号，gnss接收机则对其进行正常接收，并依次记为sasi，其中i>1，sasi表示接收机接收到的第i个as信号，然后再重复步骤102，直至gnss接收机在残留信号中无法检测到as信号为止；

步骤104，gnss接收机从所有接收到的as信号sas1，sas2，…中选择时延最小的as信号作为接收到的真实授权信号，将该真实授权信号记为sat。这是由于对于转发式欺骗干扰信号而言，其欺骗信号的延迟总是大于真实信号的延迟。

步骤105，gnss接收机接收gnss系统播发的os信号，记接收到的os信号为sos1，下标1表示接收到的第1个os信号；将接收到的os信号sos1作为第一个待验证的os信号；

步骤106，将真实授权信号sast的信号层和信息层参数分别和待验证的os信号的信号层和信息层参数进行一致性检验，判断两个信号是否一致；

步骤107，若一致性检验结果表明待验证的os信号和sast的参数一致，则说明该待验证的os信号为真实os信号，将其记为sost，至此完成了从接收信号中提取出真实的as和os信号的处理，处理流程结束；

步骤108，若一致性检验结果表明待验证的os信号和sast的参数不一致，则说明该待验证的os信号为欺骗信号，此时gnss接收机需要利用残留信号检测法从残留信号中检测是否还存在os信号；

步骤109，若gnss接收机从残留信号中又成功检测到os信号，记接收到的os信号为sos2，下标2表示接收到的第2个os信号，将os信号sos2作为第2个待验证的os信号，并转入步骤106；依此循环；

步骤110，若gnss接收机从残留信号中没有检测到os信号，则说明真实os信号可能被压制或者步骤103获得的sast授权信号可能存在被欺骗的可能，处理流程结束。

根据步骤107和步骤110的结果综合判断当前接收到的信号是否可信。若最终处理流程结束在步骤107，则说明接收到的as信号sast和os信号sost为一致信号，此时认为接收到的真实as信号sast和os信号sost可信，接收机成功完成了抗欺骗处理；若最终处理流程结束在步骤110，此时接收机只能处理sast信号，这种情况表明真实的as信号或os信号可能被压制，此时对后续sast信号的处理结果需要保持一定的怀疑态度。

图2具体描述了as信号和os信号的一致性检验方法，图中所涉及as信号和os信号的一致性检验方法的具体实施方式如下所示：

步骤201，分别提取真实授权信号sast和待验证的第j个os信号sosj的参数，其中信号层参数包括信号载噪比，信号多普勒，信号伪距等，信息层参数包括电文/星历信息，卫星时钟信息等参数，

步骤202，信号功率一致性检验，将sast信号的载噪比cnrast和sosj信号的载噪比cnrosj进行一致性检验，检测量cnrm可以进行灵活设计，包括但不限于如下形式

cnrm＝|cnrast-cnrosj|

设置检测门限cnrth，即若cnrm大于cnrth，则认为两者的信号功率不一致，反之，则认为两者的信号功率一致。

步骤203，信号多普勒一致性检验，将sast信号的多普勒测量量fdast和sosj信号的多普勒测量量fdosj进行一致性检验，检测量fdm可以进行灵活设计，包括但不限于如下形式

fdm＝|fdast-fdosj|

设置检测门限fdth，即若fdm大于fdth，则认为两者的信号多普勒不一致，反之，则认为两者的信号多普勒一致。

步骤204，信号伪距一致性检验，将sast信号的伪距测量量ρast和ρosj信号的伪距测量量ρosj进行一致性检验，检测量ρm可以进行灵活设计，包括但不限于如下形式

ρm＝|ρast-ρosj|

设置检测门限ρth，即若ρm大于ρth，则认为两者的信号伪距不一致，反之，则认为两者的信号伪距一致。

步骤205，信号电文信息一致性检验，从sast信号的电文提取信息，包括但不限于卫星位置信息past。从sosj信号的电文提取信息，包括但不限于卫星位置信息posj。检测量pm可以进行灵活设计，包括但不限于如下形式

pm＝|past-posj|

设置检测门限pth，即若pm大于pth，则认为两者的电文信息不一致，反之，则认为两者的电文信息一致。

需要说明的是信号参数一致性检验方法并不局限于步骤202～205所给的四种方法，其他类似的信号层或信息层参数一致性检验方法也可以增加到一致性检验过程中。

步骤206，一致性检验结果判决，根据所有一致性检验结果，获得授权信号sast和待验证的os信号sosj的一致性结果，其中一种较为严格的判决方法是当且仅当步骤202～205中所有检验结果均满足一致性的条件下，才能得到信号sast和sosj为一致性信号的结果，当然其他类似的判决方法也可以应当被看做是本发明的保护内容。

综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书界定的范围为准。