專利名稱：衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的虛假檢測(cè)方法及衛(wèi)星導(dǎo)航定位接收機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域，特別是涉及衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的虛假檢測(cè)方法及衛(wèi)星導(dǎo)航定位接收機(jī)。
背景技術(shù)：
隨著GPS和“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航定位以及授時(shí)業(yè)務(wù)在我國(guó)的普遍應(yīng)用，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)有重要影響的行業(yè)部門，如通信、電力、交通等，不僅對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航定位及授時(shí)業(yè)務(wù)的精準(zhǔn)性有較高要求，對(duì)其依賴性也大大增強(qiáng)，主要或完全通過衛(wèi)星導(dǎo)航定位及授時(shí)來提供基礎(chǔ)服務(wù)和技術(shù)支持，因此對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航定位及授時(shí)業(yè)務(wù)的安全性提出了更高要求。偽裝成真實(shí)衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)進(jìn)行欺騙性干擾已經(jīng)成為衛(wèi)星導(dǎo)航定位及授時(shí)接收機(jī)面臨的一種重要威脅。如果衛(wèi)星導(dǎo)航定位及授時(shí)接收機(jī)沒有針對(duì)這種經(jīng)過偽裝的虛假欺騙信號(hào)采取有效的識(shí)別、檢測(cè)等措施，那么一旦這種虛假欺騙信號(hào)被接收并對(duì)該信號(hào)進(jìn)行解算獲得虛假導(dǎo)航定位及授時(shí)信息，使得接收機(jī)產(chǎn)生錯(cuò)誤的位置和時(shí)間，那么對(duì)重要國(guó)民經(jīng)濟(jì)部門的負(fù)面影響將會(huì)是巨大的。特別是授時(shí)型衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)，利用這種類型的接收機(jī)可以獲得精準(zhǔn)的時(shí)間信息，滿足對(duì)時(shí)間精度、時(shí)間同步等有較高要求的應(yīng)用領(lǐng)域，但是如果這種時(shí)間信息被虛假欺騙信號(hào)任意篡改、取代和攪亂，那么會(huì)給國(guó)民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)生活帶來混亂，甚至影響社會(huì)穩(wěn)定。在現(xiàn)有技術(shù)中，針對(duì)虛假衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的檢測(cè)方法主要側(cè)重于在信號(hào)層的檢測(cè)研究，即是對(duì)接收的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的載波中心頻率、波形、頻譜、功率等情況進(jìn)行靜態(tài)或動(dòng)態(tài)分析。這些方法為虛假衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的檢測(cè)應(yīng)用提供了參考依據(jù)，但是在一些具體的應(yīng)用領(lǐng)域中，這些方法難以與實(shí)際應(yīng)用條件的緊密結(jié)合，因此在應(yīng)用的靈活性、實(shí)用性、準(zhǔn)確性、有效性以及技術(shù)成本方面不具有優(yōu)勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的虛假檢測(cè)方法及衛(wèi)星導(dǎo)航定位接收機(jī)，能夠基于星歷和衛(wèi)星時(shí)鐘對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)進(jìn)行虛假檢測(cè)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是:提供一種衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的虛假檢測(cè)方法，該方法包括:在接收機(jī)開機(jī)時(shí)，通過該接收機(jī)進(jìn)行初始定位，根據(jù)定位結(jié)果獲得該接收機(jī)的初始位置；接收并跟蹤衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)，從該衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)中獲取星歷和衛(wèi)星時(shí)鐘，根據(jù)該星歷和該接收機(jī)的初始位置，計(jì)算星地距離；根據(jù)該衛(wèi)星時(shí)鐘，計(jì)算修正偽距；計(jì)算該星地距離與該修正偽距的誤差距離；判斷該誤差距離是否大于門限值；在該誤差距離大于該門限值時(shí)，確定該衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)是虛假信號(hào)。在本發(fā)明衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的虛假檢測(cè)方法的另一實(shí)施例中，該檢測(cè)方法還包括:在該誤差距離小于或等于該門限值時(shí)，確定該衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)為真實(shí)信號(hào)，并存儲(chǔ)該星歷和該衛(wèi)星時(shí)鐘。在本發(fā)明衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的虛假檢測(cè)方法的另一實(shí)施例中，該初始位置是對(duì)連續(xù)多次初始定位的定位結(jié)果進(jìn)行均值計(jì)算得到的位置。在本發(fā)明衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的虛假檢測(cè)方法的另一實(shí)施例中，該初始定位至少為10次，該均值計(jì)算的門限條件包括:三維精度幾何因子〈3，衛(wèi)星數(shù)> 5顆，定位解算的最小二乘迭代的殘差〈0.01，多次初始定位的定位結(jié)果之間的經(jīng)緯度、高程之差〈30米。在本發(fā)明衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的虛假檢測(cè)方法的另一實(shí)施例中，該初始位置確定后，將該接收機(jī)外部確定的該接收機(jī)的位置參數(shù)輸入到該接收機(jī)，并對(duì)該初始位置進(jìn)行校正。在本發(fā)明衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的虛假檢測(cè)方法的另一實(shí)施例中，該門限值為30米。本發(fā)明還提供了一種衛(wèi)星導(dǎo)航定位接收機(jī)，該接收機(jī)包括:定位單元，用于該接收機(jī)進(jìn)行初始定位，根據(jù)定位結(jié)果計(jì)算該接收機(jī)的初始位置；信號(hào)單元，用于接收并跟蹤衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)，從該衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)中獲取星歷和衛(wèi)星時(shí)鐘；計(jì)算單元，用于根據(jù)該星歷和該接收機(jī)的初始位置，計(jì)算星地距離；根據(jù)該衛(wèi)星時(shí)鐘，計(jì)算修正偽距；計(jì)算該星地距離與該修正偽距的誤差距離；判斷單元，用于判斷該誤差距離是否大于門限值；執(zhí)行單元，在該判斷單元的判斷結(jié)果為是時(shí)，確定該衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)是虛假信號(hào)；在判斷結(jié)果為否時(shí)，確定該衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)是真實(shí)信號(hào)，并存儲(chǔ)該星歷和該衛(wèi)星時(shí)鐘。在本發(fā)明衛(wèi)星導(dǎo)航定位接收機(jī)的另一實(shí)施例中，該該門限值為30米。本發(fā)明的有益效果是:通過提供衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的虛假檢測(cè)方法，基于衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)中的星歷和衛(wèi)星時(shí)鐘，以及接收機(jī)的初始位置，計(jì)算星地距離和修正偽距并計(jì)算二者的距離誤差，再與門限值比較，從而進(jìn)行虛假信號(hào)的檢測(cè)。該方法具有實(shí)現(xiàn)方法靈活、擴(kuò)展性強(qiáng)、成本低等優(yōu)勢(shì)，增強(qiáng)了衛(wèi)星導(dǎo)航定位接收機(jī)的反欺騙能力。


圖1是根據(jù)本發(fā)明衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的虛假檢測(cè)方法第一實(shí)施例的流程示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的虛假檢測(cè)方法第二實(shí)施例的流程示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明衛(wèi)星導(dǎo)航定位接收機(jī)第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明衛(wèi)星導(dǎo)航定位接收機(jī)第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的虛假檢測(cè)方法第三實(shí)施例的流程示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的虛假檢測(cè)方法第四實(shí)施例的流程示意圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明衛(wèi)星導(dǎo)航定位接收機(jī)第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明衛(wèi)星導(dǎo)航定位接收機(jī)第四實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的虛假檢測(cè)方法第五實(shí)施例的流程示意圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明衛(wèi)星導(dǎo)航定位接收機(jī)第五實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的虛假檢測(cè)方法第六實(shí)施例的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式首先，需要明確指出的是本發(fā)明實(shí)施例采用的方法是基于對(duì)接收的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)進(jìn)行解調(diào)后，能夠獲得其中的導(dǎo)航電文等信息，因此本發(fā)明實(shí)施例是一種在信息層面上的反欺騙方法。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。圖1顯示了本發(fā)明衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的虛假檢測(cè)方法第一實(shí)施例的流程示意圖。該虛假檢測(cè)方法包括以下步驟:步驟SlOl:在接收機(jī)開機(jī)時(shí)，通過接收機(jī)進(jìn)行初始定位，根據(jù)定位結(jié)果獲得接收機(jī)的初始位置。其中，首先要確定衛(wèi)星導(dǎo)航定位接收機(jī)的初始位置。本發(fā)明實(shí)施例中的接收機(jī)通常固定安裝在某一位置，或者是較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不移動(dòng)的授時(shí)型接收機(jī)。因此，該接收機(jī)所處的位置坐標(biāo)，即該接收機(jī)的初始位置既可以利用本機(jī)進(jìn)行定位獲得，也可以根據(jù)已知的準(zhǔn)確位置信息獲得，即利用接收機(jī)外部獲取的準(zhǔn)確位置坐標(biāo)輸入到接收機(jī)內(nèi)部作為參考或校正依據(jù)。當(dāng)進(jìn)行定位時(shí)，通常是在接收機(jī)初次開機(jī)時(shí)進(jìn)行，為了保證初始定位的準(zhǔn)確性，一般需要連續(xù)多次定位，例如取至少10次連續(xù)定位結(jié)果，對(duì)該至少10次初始定位的定位結(jié)果進(jìn)行均值計(jì)算，均值計(jì)算的門限條件包括:Ρ 0Ρ (Position Dilution of Precision,三維精度幾何因子)〈3，衛(wèi)星數(shù)> 5顆，定位解算時(shí)的最小二乘迭代的殘差〈0.01，多次定位結(jié)果相互之間的經(jīng)緯度、高程之差〈30米。以該均值計(jì)算的位置作為該接收機(jī)的初始位置。當(dāng)然，在該初始位置確定后，也可以將該接收機(jī)外部確定的該接收機(jī)的位置參數(shù)輸入到該接收機(jī)，以對(duì)該初始位置進(jìn)行校正，提高初始位置的準(zhǔn)確度。步驟S102:接收并跟蹤衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)，根據(jù)初始位置以及接收機(jī)存儲(chǔ)的參考?xì)v書計(jì)算出與衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星的概略位置參數(shù)。其中，衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)中包含導(dǎo)航電文，導(dǎo)航電文中包含有衛(wèi)星星歷、歷書、衛(wèi)星時(shí)鐘、衛(wèi)星健康狀況與精度等信息。在利用衛(wèi)星進(jìn)行定位時(shí)，事先確定衛(wèi)星在空間的位置是至關(guān)重要的，尤其是接收機(jī)測(cè)量衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)從衛(wèi)星發(fā)射的那個(gè)時(shí)刻的衛(wèi)星空間位置，這需要從導(dǎo)航電文中取出衛(wèi)星軌道參數(shù)，即星歷，計(jì)算衛(wèi)星當(dāng)時(shí)的實(shí)際位置。每個(gè)衛(wèi)星除了廣播自己的星歷外，還在導(dǎo)航電文中廣播星座中所有衛(wèi)星的簡(jiǎn)單星歷，后者稱為歷書。歷書用來估算衛(wèi)星的近似位置，其參數(shù)的精度沒有星歷參數(shù)那樣精確。因此，從用途而言，歷書包括全部衛(wèi)星的大概位置，用于衛(wèi)星位置預(yù)報(bào)；星歷是當(dāng)前接收機(jī)觀測(cè)到的衛(wèi)星的精確位置，用于定位。利用星歷或歷書計(jì)算衛(wèi)星空間位置方程:
權(quán)利要求
1.一種衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的虛假檢測(cè)方法，其特征在于，所述虛假檢測(cè)方法包括: 在接收機(jī)開機(jī)時(shí)，通過所述接收機(jī)進(jìn)行初始定位，根據(jù)定位結(jié)果獲得所述接收機(jī)的初始位置； 接收并跟蹤衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)，從所述衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)中獲取星歷和衛(wèi)星時(shí)鐘，根據(jù)所述星歷和所述接收機(jī)的初始位置，計(jì)算所述衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星的星地距離，根據(jù)所述衛(wèi)星時(shí)鐘，計(jì)算所述衛(wèi)星的修正偽距，計(jì)算所述星地距離與所述修正偽距的誤差距離； 判斷所述誤差距離是否大于門限值； 在所述誤差距離大于所述門限值時(shí)，確定所述衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)是虛假信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛假辨別方法，其特征在于，所述檢測(cè)方法還包括: 在所述誤差距離小于或等于所述門限值時(shí)，確定所述衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)為真實(shí)信號(hào)，并存儲(chǔ)所述星歷和所述衛(wèi)星時(shí)鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的虛假檢測(cè)方法，其特征在于，所述初始位置是對(duì)連續(xù)多次初始定位的定位結(jié)果進(jìn)行均值計(jì)算得到的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的虛假檢測(cè)方法，其特征在于，所述初始定位至少為10次，所述均值計(jì)算的門限條件包括:三維精度幾何因子〈3，衛(wèi)星數(shù)> 5顆，定位解算的最小二乘迭代的殘差〈0.01，多次初始定位的定位結(jié)果之間的經(jīng)緯度、高程之差〈30米。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的虛假檢測(cè)方法，其特征在于，所述初始位置確定后，將所述接收機(jī)外部確定的所述接收機(jī)的位置參數(shù)輸入到所述接收機(jī)，并對(duì)所述初始位置進(jìn)行校正。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的虛假檢測(cè)方法，其特征在于，所述門限值為30米。
7.—種衛(wèi)星導(dǎo)航定位接收機(jī)，其特征在于，所述接收機(jī)包括: 定位單元，用于所述接收機(jī)進(jìn)行初始定位，根據(jù)定位結(jié)果計(jì)算所述接收機(jī)的初始位置； 信號(hào)單元，用于接收并跟蹤衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)，從所述衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)中獲取星歷和衛(wèi)星時(shí)鐘； 計(jì)算單元，用于根據(jù)所述星歷和所述接收機(jī)的初始位置，計(jì)算星地距離；根據(jù)所述衛(wèi)星時(shí)鐘，計(jì)算修正偽距；計(jì)算所述星地距離與所述修正偽距的誤差距離； 判斷單元，用于判斷所述誤差距離是否大于門限值； 執(zhí)行單元，在所述判斷單元的判斷結(jié)果為是時(shí)，確定所述衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)是虛假信號(hào)；在判斷結(jié)果為否時(shí)，確定所述衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)是真實(shí)信號(hào)，并存儲(chǔ)所述星歷和所述衛(wèi)星時(shí)鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的衛(wèi)星導(dǎo)航定位接收機(jī)，其特征在于，所述門限值為30米。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的虛假檢測(cè)方法。該方法基于接收機(jī)的初始位置，通過對(duì)接收的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)中的衛(wèi)星時(shí)鐘和星歷，計(jì)算星地距離和修正偽距，比較二者之間的誤差距離，若大于預(yù)設(shè)的門限值則確定為虛假信號(hào)。本發(fā)明還公開了一種衛(wèi)星導(dǎo)航定位接收機(jī)。通過上述方式，本發(fā)明提供了通過解析導(dǎo)航電文內(nèi)容來檢測(cè)虛假導(dǎo)航信號(hào)的方法，增強(qiáng)了接收機(jī)的反欺騙能力，并具有實(shí)現(xiàn)成本低、擴(kuò)展性強(qiáng)、與接收機(jī)的應(yīng)用方式緊密結(jié)合等優(yōu)勢(shì)。
文檔編號(hào)G01S19/13GK103116171SQ20131002206
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月21日
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