基于多频点的GNSS欺骗信号检测方法、装置及设备与流程

本发明涉及卫星导航监测，尤其涉及一种基于多频点的gnss欺骗信号检测方法、装置及设备。

背景技术：

1、随着卫星导航系统使用的普及，各种行业如运输、电力、航空航天、抗震救灾等领域对卫星导航系统的依赖越来越大。但由于导航卫星信号在地面端信号微弱、信号体制结构公开等弱点，极易受到人为的干扰。其中欺骗干扰是一种恶意的、危害性较大的干扰，干扰者通过发射伪造的卫星导航信号，使导航设备解算出错误的定位与授时结果，随着电子科技的不断发展，施加欺骗干扰的成本越来越低廉，受到欺骗干扰损害的消息及报道越来越多，因此研究卫星导航欺骗信号的检测技术的意义重大。

2、现有的欺骗信号检测方法主要有多峰检测法、信号功率检测法等，采用多峰检测方法，在多径信号干扰较为严重的场景，会误将多径信号检测为欺骗信号，信号功率检测法需要根据使用的天线、中频采样等设备做特定的阈值，样本过少时做出的阈值也会引起较高的虚警率。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种基于多频点的gnss欺骗信号检测方法、装置及设备，无需训练样本也能识别gnss欺骗信号。

2、为实现上述目的，本技术实施例的第一方面提供了一种基于多频点的gnss欺骗信号检测方法，包括：

3、从每个导航系统中选出至少三个导航频点并分别对每个选出的导航频点进行单频定位；

4、保存每个导航频点最近多个历元的pvt结算结果；

5、对所述pvt结算结果中的定位结果、速度结果、时间结果分别进行k均值聚类分析，检测出存在欺骗信号的导航频点；

6、追踪存在欺骗信号的导航频点对应的全部卫星最近多个历元的多类导航数据；

7、对所述多类导航数据按照类别分别进行k均值聚类分析，检测出存在欺骗信号的卫星。

8、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述对所述pvt结算结果中的定位结果、速度结果、时间结果分别进行k均值聚类分析，检测出存在欺骗信号的导航频点，具体包括：

9、若对所述pvt结算结果中的定位结果、速度结果、时间结果三个k均值聚类分析结果中有一个k均值聚类分析结果存在异常，将存在异常的pvt结算结果所属导航频点作为存在欺骗信号的导航频点。

10、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述k均值聚类分析结果存在异常，具体是指：

11、设置两个类中心分别表示无欺骗信号的pvt结算结果和有欺骗信号的pvt结算结果；

12、将每一个导航频点的一类pvt结算结果视作一个样本，将每个样本聚集到与其最近的类中心并更新类中心，直至聚类结果不再发生改变；

13、若聚类结果中数据量少的聚类中的pvt结算结果数据量占总数数据量的比例大于预设频点阈值时，k均值聚类分析结果存在异常。

14、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述多类导航数据按照类别分别进行k均值聚类分析，检测出存在欺骗信号的卫星，具体包括：

15、若所述多类导航数据按照类别分别进行k均值聚类分析得到的多个k均值聚类分析结果中有一个k均值聚类分析结果存在异常，将存在异常的多类导航数据所属卫星作为存在欺骗信号的卫星。

16、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述k均值聚类分析结果存在异常，具体是指：

17、设置两个类中心分别表示无欺骗信号的导航数据和有欺骗信号的导航数据；

18、将一个卫星的一类导航数据视作一个样本，将每个样本聚集到与其最近的类中心并更新类中心，直至聚类结果不再发生改变；

19、若聚类结果中数据量少的聚类中的导航数据占总导航数据的比例大于预设卫星阈值时，k均值聚类分析结果存在异常。

20、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述多类导航数据按照类别分别进行k均值聚类分析，检测出存在欺骗信号的卫星，具体包括：

21、若所述多类导航数据按照类别分别进行k均值聚类分析得到的多个k均值聚类分析结果中有一个k均值聚类分析结果存在异常，将存在异常的多类导航数据所属卫星作为存在欺骗信号的卫星。

22、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述k均值聚类分析结果存在异常，具体是指：

23、设置两个类中心分别表示无欺骗信号的导航数据和有欺骗信号的导航数据；

24、将一个卫星的一类导航数据视作一个样本，将每个样本聚集到与其最近的类中心并更新类中心，直至聚类结果不再发生改变；

25、若聚类结果中数据量少的聚类中的导航数据占总导航数据的比例大于预设卫星阈值时，k均值聚类分析结果存在异常。

26、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述多类导航数据的类别包括星历数据、伪距观测值、多普勒和码延时。

27、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述从每个导航系统中选出至少三个导航频点并分别对每个选出的导航频点进行单频定位，具体包括：

28、对每一个选出的导航频点，在跟踪阶段输出多普勒和码延时参数；

29、在星历解调阶段输出星历数据；

30、在pvt解算阶段输出伪距观测值、定位结果、速度结果、时间结果。

31、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述追踪存在欺骗信号的导航频点对应的全部卫星最近多个历元的多类导航数据，具体包括：

32、追踪存在欺骗信号的导航频点能追踪到的所有卫星，并获取每一个卫星最近多个历元的多类导航数据。

33、本技术实施例的第二方面提供了一种基于多频点的gnss欺骗信号检测装置，包括：

34、单频定位模块，用于从每个导航系统中选出至少三个导航频点并分别对每个选出的导航频点进行单频定位；

35、保存模块，用于保存每个导航频点最近多个历元的pvt结算结果；

36、频点检测模块，用于对所述pvt结算结果中的定位结果、速度结果、时间结果分别进行k均值聚类分析，检测出存在欺骗信号的导航频点；

37、追踪模块，用于追踪存在欺骗信号的导航频点对应的全部卫星最近多个历元的多类导航数据；

38、卫星检测模块，用于对所述多类导航数据按照类别分别进行k均值聚类分析，检测出存在欺骗信号的卫星。

39、本技术实施例的第三方面提供了一种计算机设备，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上所述基于多频点的gnss欺骗信号检测方法。

40、相比于现有技术，本发明实施例提供的一种基于多频点的gnss欺骗信号方法、装置及计算机设备，对各个导肮系统每个使用的频点分别进行单频定位，得到不同频点的定位结果，如果没有欺骗信号，那每个频点的定位结果应该是基本一致的，如果有欺骗信号，那有欺骗的那个频点的定位结果会和其他的频点的定位结果相差很大，后续通过聚类分析找到这个异类。每一个单独的参数可以进行聚类分析，所有的参数都聚类后，再进行综合判断。

41、综上，本方案在不需要天线或中频采样等流程进行采样和训练样本，只需要在导航系统正常运行时根据运行情况设置聚类运算的判断阈值，便可有效地识别gnss欺骗信号。