基于DBSCAN聚类算法的双天线载波相位抗欺骗检测方法与流程

本公开实施例涉及数据处理，尤其涉及一种基于dbscan聚类算法的双天线载波相位抗欺骗检测方法。

背景技术：

1、gnss接收机应用于车载领域，可以为车辆提供高精度的位置信息，但是由于gnss民用信号本身的特点，包括其公开的信号接口以及较弱的信号强度，都使得真实信号容易受到伪造的欺骗信号的干扰，从而导致gnss接收机被诱导得到错误的位置结果，这在车载领域容易引发事故或者其他非预期的结果。传统双/多天线抗欺骗方法通常需要预先知道天线的基线矢量，部分方法是通过位置已知的静止天线计算得到，这类方法无法满足动态车载应用场景的需求。部分方法基于惯导获取车辆的姿态信息以及基线长度信息，进而计算得到实时的动态基线矢量，然而在实际应用中，惯导在未进行初始化对准完成前，精度较差，无法准确估计基线矢量，这种情形下，借助惯导计算基线的方法无法生效。

2、可见，亟需一种无需获取天线基线矢量信息却能够有效检测出欺骗信号的抗欺骗检测方法。

技术实现思路

1、有鉴于此，本公开实施例提供一种基于dbscan聚类算法的双天线载波相位抗欺骗检测方法，至少部分解决现有技术中存在检测效率和适用性较差的问题。

2、本公开实施例提供了一种基于dbscan聚类算法的双天线载波相位抗欺骗检测方法，包括：

3、步骤1，标定连接天线的接收机的两个射频前端的硬件通道时延，并标定两根连接天线的射频线缆的时延；

4、步骤2，计算每个卫星的载波相位单差测量值；

5、步骤3，将载波相位单差测量值扣除硬件通道时延、射频线缆时延以及整数部分，得到载波相位单差残差；

6、步骤4，将载波相位单差残差进行多历元累积，得到多历元累积平均残差；

7、步骤5，基于多历元累积平均残差的统计特性，使用dbscan聚类算法识别残差聚集的卫星；

8、步骤6，对聚集卫星数进行门限检验，将聚集卫星数大于阈值的信号标记为欺骗信号，并标记聚集卫星为欺骗卫星。

9、根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述步骤3具体包括：

10、当不存在欺骗干扰信号时，将载波相位单差测量值扣除硬件通道时延、射频线缆时延的表达式为其中，表示单差模糊度，其值为整数，bcos(αi)表示基线矢量在视线矢量上的投影长度，αi表示真实信号卫星视线矢量与基线矢量的夹角，εreal表示真实信号测量误差；

11、当存在欺骗干扰信号时，将载波相位单差测量值扣除硬件通道时延、射频线缆时延的表达式为其中，αspoof表示欺骗信号卫星视线矢量与基线矢量的夹角，εspoof表示欺骗信号测量误差。

12、根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述载波相位单差残差的计算公式为其中，表示载波相位单差测量值，i表示卫星号，u表示主天线，r表示从天线，δt表示硬件通道时延和射频线缆时延。

13、根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述多历元累积平均残差的表达式为其中，n为历元累积数。

14、本公开实施例中的基于dbscan聚类算法的双天线载波相位抗欺骗检测方案，包括：步骤1，标定连接天线的接收机的两个射频前端的硬件通道时延，并标定两根连接天线的射频线缆的时延；步骤2，计算每颗卫星的载波相位单差测量值；步骤3，将载波相位单差测量值扣除硬件通道时延、射频线缆时延以及整数部分，得到载波相位单差残差；步骤4，将载波相位单差残差进行多历元累积，得到多历元累积平均残差；步骤5，基于多历元累积平均残差的统计特性，使用dbscan聚类算法识别残差聚集的卫星；步骤6，对聚集卫星数进行门限检验，将聚集卫星数大于阈值的信号标记为欺骗信号，并标记聚集卫星为欺骗卫星。

15、本公开实施例的有益效果为：通过本公开的方案，基于双天线在接收欺骗信号时不同星之间单差载波相位测量值相近的固有特征，使用dbscan聚类方法识别这一特征，能够有效检测欺骗信号并剔除受影响的卫星，无需获取双天线的基线矢量信息就可以进行欺骗检测，提高了检测效率和适应性。

技术特征：

1.一种基于dbscan聚类算法的双天线载波相位抗欺骗检测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于,所述步骤3具体包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于,所述载波相位单差残差的计算公式为其中，表示载波相位单差测量值，i表示卫星号，u表示主天线，r表示从天线，δt表示硬件通道时延和射频线缆时延。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于,所述多历元累积平均残差的表达式为其中，n为历元累积数。

技术总结
本公开实施例中提供了一种基于DBSCAN聚类算法的双天线载波相位抗欺骗检测方法，属于数据处理技术领域，具体包括：标定连接天线的接收机的两个射频前端的硬件通道时延，并标定两根连接天线的射频线缆的时延；计算每颗卫星的载波相位单差测量值；将载波相位单差测量值扣除硬件通道时延和射频线缆时延以及整数部分，得到载波相位单差残差；将载波相位单差残差进行多历元累积，得到多历元累积平均残差；基于多历元累积平均残差的统计特性，使用DBSCAN聚类算法识别残差聚集的卫星；对聚集卫星数进行门限检验，将聚集卫星数大于阈值的信号标记为欺骗信号，并将聚集的卫星标记为欺骗卫星。通过本公开的方案，提高了检测效率和适应性。

技术研发人员：郑彬,向为,刘寄奴,索光运,王东会
受保护的技术使用者：湖南北云科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16