本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種抗轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙的捕獲方法和接收機(jī)。

背景技術(shù)：

隨著全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的日益普及，全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GNSS)已成為了國家重大基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵組成部分，并已廣泛應(yīng)用于人們的日常生活，例如民用航空、時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)、交通運(yùn)輸、電力系統(tǒng)、金融體系等社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施。然而，隨著導(dǎo)航戰(zhàn)技術(shù)的發(fā)展，欺騙干擾逐漸成為全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的重要威脅。通常情況下，用戶接收機(jī)工作的環(huán)境面臨兩種欺騙，一種是直接模擬衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)發(fā)射，一種是轉(zhuǎn)發(fā)式信號(hào)發(fā)射。直接模擬的信號(hào)源通常由于與導(dǎo)航信號(hào)有明顯的特征差異，因此較容易區(qū)分，而轉(zhuǎn)發(fā)式信號(hào)相對(duì)較難區(qū)分。而轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾無需欺騙方獲知導(dǎo)航信號(hào)體制，可以對(duì)具有軍碼解算能力的軍用接收機(jī)進(jìn)行欺騙，成為軍用欺騙干擾的主要形式。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種抗轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙的捕獲方法和接收機(jī)，其能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾的識(shí)別與抑制。

為解決上述問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種抗轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙的捕獲方法，包括如下步驟：

步驟1、對(duì)每一顆衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行碼頻二維搜索，如果搜索出2個(gè)獨(dú)立的高于門限峰值的信號(hào)存在，則認(rèn)為有轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾存在；

步驟2、若認(rèn)定存在轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾，則開啟2個(gè)跟蹤通道分別對(duì)這2個(gè)信號(hào)進(jìn)行跟蹤；

步驟3、對(duì)2個(gè)跟蹤通道進(jìn)行位同步，位同步完成后得到2個(gè)信號(hào)的碼相位和碼周期數(shù)；將碼相位和碼周期數(shù)拼裝成信號(hào)時(shí)延；

步驟4、比較2個(gè)信號(hào)的信號(hào)時(shí)延；信號(hào)時(shí)延大的信號(hào)為轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾信號(hào)，并關(guān)閉該信號(hào)的跟蹤通道；信號(hào)時(shí)延小的信號(hào)為真實(shí)衛(wèi)星信號(hào)，并繼續(xù)開啟該信號(hào)的跟蹤通道，進(jìn)行信號(hào)的幀同步電文解算，并利用其定位。

在步驟1之前，還進(jìn)一步包括捕獲模式控制步驟，即：當(dāng)冷啟動(dòng)或衛(wèi)星信號(hào)失鎖時(shí)間大于等于設(shè)定的門限時(shí)，進(jìn)入盲捕模式，此時(shí)沒有先驗(yàn)信息，需要搜索整個(gè)碼頻二維域；當(dāng)冷啟動(dòng)或衛(wèi)星信號(hào)失鎖時(shí)間小于設(shè)定的門限時(shí)，進(jìn)入重捕模式，此時(shí)根據(jù)失鎖前的碼相位和多普勒頻率位置為依據(jù)，進(jìn)行小范圍碼頻二維搜索。

在重捕模式下，小范圍碼頻二維搜索的范圍是碼相位搜索前后100碼片，多普勒頻率搜索左右1000Hz。

在步驟1中，如果沒有搜索出高于門限峰值的信號(hào)存在，則認(rèn)定為沒有信號(hào)。此時(shí)步驟2中，不開啟任何跟蹤通道；如果僅搜索出1個(gè)高于門限峰值的信號(hào)存在，則認(rèn)定信號(hào)為真實(shí)信號(hào)；此時(shí)步驟2中，僅開啟1個(gè)跟蹤通道。

一種抗轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙的捕獲接收機(jī)，包括干擾捕獲模塊、欺騙識(shí)別模塊和通道控制模塊；

干擾捕獲模塊，對(duì)衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行碼頻二維搜索，并根據(jù)搜索所得的相關(guān)峰的個(gè)數(shù)判斷轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾存在是否存在；即當(dāng)相關(guān)峰的個(gè)數(shù)為2個(gè)時(shí)，認(rèn)為有轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾存在；

通道控制模塊，根據(jù)干擾捕獲模塊的判定結(jié)果，開啟對(duì)應(yīng)數(shù)量的跟蹤通道，即當(dāng)存在轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾時(shí)，開啟2個(gè)跟蹤通道；

欺騙識(shí)別模塊，對(duì)2個(gè)跟蹤通道進(jìn)行位同步獲得2個(gè)信號(hào)的信號(hào)時(shí)延，通過比較2個(gè)信號(hào)的信號(hào)時(shí)延判別出轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾信號(hào)和真實(shí)衛(wèi)星信號(hào)，并據(jù)此開啟或關(guān)閉相應(yīng)的跟蹤通道；即信號(hào)時(shí)延大的信號(hào)為轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾信號(hào)，并關(guān)閉該信號(hào)的跟蹤通道；信號(hào)時(shí)延小的信號(hào)為真實(shí)衛(wèi)星信號(hào)，并繼續(xù)開啟該信號(hào)的跟蹤通道，進(jìn)行信號(hào)的幀同步電文解算，并利用其定位。

作為改進(jìn)，上述捕獲接收機(jī)還進(jìn)一步包括捕獲控制模塊，捕獲控制模塊根據(jù)冷啟動(dòng)或衛(wèi)星信號(hào)失鎖時(shí)間控制捕獲模式，即

當(dāng)冷啟動(dòng)或衛(wèi)星信號(hào)失鎖時(shí)間大于等于設(shè)定的門限時(shí)，進(jìn)入盲捕模式，此時(shí)沒有先驗(yàn)信息，需要搜索整個(gè)碼頻二維域；

當(dāng)冷啟動(dòng)或衛(wèi)星信號(hào)失鎖時(shí)間小于設(shè)定的門限時(shí)，進(jìn)入重捕模式，此時(shí)根據(jù)失鎖前的碼相位和多普勒頻率位置為依據(jù)，進(jìn)行小范圍碼頻二維搜索。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下特點(diǎn)：

1、能夠在不改變衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的天線結(jié)構(gòu)的前提下，有效檢測(cè)并抑制轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾；

2、能夠在不增加額外的欺騙跟蹤通道的前提下，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾的檢測(cè)與抑制，具有硬件復(fù)雜度低、算法靈活的特點(diǎn)。

附圖說明

圖1是一種抗轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙的捕獲方法的干擾捕獲流程圖。

圖2是一種抗轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙的捕獲方法的通道控制流程圖。

圖3是一種抗轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙的捕獲方法的欺騙識(shí)別流程圖。

具體實(shí)施方式

一種抗轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙的捕獲方法，包括如下步驟：

步驟1、捕獲控制。

當(dāng)冷啟動(dòng)或衛(wèi)星信號(hào)失鎖時(shí)間大于等于設(shè)定的門限時(shí)，進(jìn)入盲捕模式。當(dāng)冷啟動(dòng)或衛(wèi)星信號(hào)失鎖時(shí)間小于設(shè)定的門限時(shí)，進(jìn)入重捕模式。

步驟2、干擾捕獲。

對(duì)每一顆衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行碼頻二維搜索，在盲捕模式下，由于接收機(jī)沒有捕獲先驗(yàn)信息，需要搜索整個(gè)碼頻二維域；在重捕模式下，根據(jù)失鎖前的碼相位和多普勒頻率位置為依據(jù)，進(jìn)行小范圍碼頻二維搜索，即碼相位搜索前后100碼片，多普勒頻率搜索左右1000Hz。

根據(jù)碼頻二維搜索結(jié)果，對(duì)信號(hào)進(jìn)行初步判定：如果沒有搜索出高于門限峰值的信號(hào)存在即存在0個(gè)相關(guān)峰，則認(rèn)定為沒有信號(hào)；如果僅搜索出1個(gè)的高于門限峰值的信號(hào)存在即存在1個(gè)相關(guān)峰，則認(rèn)為僅存在真實(shí)衛(wèi)星信號(hào)；如果搜索出2個(gè)獨(dú)立的高于門限峰值的信號(hào)存在即存在2個(gè)相關(guān)峰，則認(rèn)為真實(shí)衛(wèi)星信號(hào)和轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾信號(hào)同時(shí)存在。

針對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例，干擾捕獲過程如圖1所示，包括：

1)對(duì)1ms的輸入電文x(n)與本地載波c_i(n)進(jìn)行混頻，得到輸出z_i(n)，其中i為通道數(shù)；

2)產(chǎn)生本地偽碼l_si(n)，其中i為通道數(shù)，s為搜索頻率步進(jìn)；

3)將l_si(n)與z_i(n)進(jìn)行相關(guān)，得到輸出為r_si(n)；

4)將r_si(n)進(jìn)行FFT，變換到頻域中的值為R_si(k)，并求出絕對(duì)值|R_si(k)|，總共有S×N個(gè)|R_si(k)|，這里n＝k＝0,1,...,N；

5)對(duì)|r_si(n)|的S×N個(gè)值進(jìn)行二維搜索，與設(shè)定的檢測(cè)門限相比較，高于門限則認(rèn)為有信號(hào)存在，如果有2個(gè)獨(dú)立的高于門限的峰值則認(rèn)為有轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾存在。

步驟3、通道控制。

根據(jù)干擾捕獲模塊的初步判定結(jié)果，開啟對(duì)應(yīng)數(shù)量的跟蹤通道：如果不存在信號(hào)，則不開啟跟蹤通道；如果認(rèn)定僅存在真實(shí)衛(wèi)星信號(hào)時(shí)，則僅開啟1個(gè)跟蹤通道來對(duì)這個(gè)信號(hào)進(jìn)行跟蹤；如果認(rèn)定同時(shí)存在真實(shí)衛(wèi)星信號(hào)和轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾信號(hào)時(shí)，則開啟2個(gè)跟蹤通道分別對(duì)這2個(gè)信號(hào)進(jìn)行跟蹤。

針對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例，通道控制過程如圖2所示，包括：

1)當(dāng)某顆衛(wèi)星信號(hào)不存在轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙時(shí)，對(duì)該顆衛(wèi)星信號(hào)開啟一個(gè)跟蹤通道進(jìn)行跟蹤。當(dāng)某顆衛(wèi)星信號(hào)存在轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙時(shí)，開啟2個(gè)跟蹤通道，對(duì)2個(gè)信號(hào)同時(shí)進(jìn)行跟蹤；

2)2個(gè)跟蹤通道對(duì)2個(gè)信號(hào)跟蹤直至位同步，位同步完成后由欺騙識(shí)別器判定哪路跟蹤通道為轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙信號(hào)；

3)欺騙識(shí)別器對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙識(shí)別完成后將轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾通道關(guān)閉，保持對(duì)真實(shí)衛(wèi)星信號(hào)跟蹤并進(jìn)行定位解算。

步驟4、欺騙識(shí)別。

分別對(duì)2個(gè)跟蹤通道進(jìn)行位同步，位同步完成后得到2個(gè)信號(hào)的碼相位和碼周期數(shù)，并將碼相位和碼周期數(shù)拼裝成信號(hào)時(shí)延。

通過比較2個(gè)信號(hào)的信號(hào)時(shí)延，對(duì)信號(hào)進(jìn)行最終判定：將信號(hào)時(shí)延大的信號(hào)為轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾信號(hào)，并關(guān)閉該信號(hào)的跟蹤通道；信號(hào)時(shí)延小的信號(hào)為真實(shí)衛(wèi)星信號(hào)，并繼續(xù)開啟該信號(hào)的跟蹤通道，進(jìn)行信號(hào)的幀同步電文解算，并利用其定位。

針對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例，欺騙識(shí)別過程如圖3所示，包括：

1)當(dāng)轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙存在時(shí)，開啟2個(gè)跟蹤通道，對(duì)2個(gè)信號(hào)同時(shí)進(jìn)行跟蹤；

2)2個(gè)跟蹤通道對(duì)2個(gè)信號(hào)跟蹤直至位同步，位同步完成后將碼周期數(shù)和碼相位拼裝成信號(hào)時(shí)延；

3)對(duì)比2個(gè)通道的信號(hào)時(shí)延，信號(hào)時(shí)延較大的判定為轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾信號(hào)，關(guān)閉跟蹤轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾信號(hào)的通道，保持跟蹤真實(shí)衛(wèi)星信號(hào)。

根據(jù)上述方法所設(shè)計(jì)的一種抗轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙的捕獲接收機(jī)，包括捕獲控制模塊、干擾捕獲模塊、通道控制和欺騙識(shí)別模塊。

捕獲控制模塊，用于控制捕獲的模式。捕獲模式分為盲捕和重捕。當(dāng)接收機(jī)冷啟動(dòng)或衛(wèi)星信號(hào)失鎖時(shí)間較長(信號(hào)失鎖超過30秒)的情況，接收機(jī)捕獲沒有先驗(yàn)信息，故捕獲模塊需要搜索整個(gè)碼頻二維域，此模式為盲捕模式；當(dāng)接收機(jī)衛(wèi)星信號(hào)失鎖時(shí)間較短(信號(hào)失鎖少于30秒)的情況下，接收機(jī)捕獲模塊可根據(jù)接收機(jī)失鎖前的碼相位和多普勒頻率位置為依據(jù)，進(jìn)行小范圍碼頻二維搜索，碼相位搜索前后100碼片，多普勒頻率搜索左右1000Hz，此模式為重捕模式。

干擾捕獲模塊，對(duì)衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行碼頻二維搜索，并根據(jù)搜索所得的相關(guān)峰的個(gè)數(shù)判斷轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾存在是否存在。對(duì)衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行二維搜索，其目的是為了找到信號(hào)粗略的載波頻率和碼相位，其主要過程是通過檢查相關(guān)器的輸出功率在何種復(fù)制載波頻率和碼相位下達(dá)到最大來實(shí)現(xiàn)的。干擾捕獲模塊包括降采樣模塊、FFT模塊和非相干累加及檢測(cè)模塊。降采樣模塊用于對(duì)射頻輸出的中頻信號(hào)進(jìn)行降采樣，目的是使中頻數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)數(shù)符合FFT模塊的運(yùn)算要求。FFT模塊用于對(duì)中頻數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅里葉變換，使捕獲為并行頻率搜索。非相干累加及檢測(cè)模塊用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行非相干累加并在對(duì)累加結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)有三種結(jié)果。捕獲失敗、捕獲成功、捕獲成功但存在欺騙信號(hào)。

通道控制模塊，負(fù)責(zé)分配跟蹤通道用以跟蹤衛(wèi)星信號(hào)，即根據(jù)干擾捕獲模塊的判定結(jié)果，開啟對(duì)應(yīng)數(shù)量的跟蹤通道。當(dāng)某顆衛(wèi)星存在轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾時(shí)，需要跟蹤通道控制器為其分配2個(gè)跟蹤通道對(duì)其進(jìn)行跟蹤直至位同步完成，根據(jù)欺騙識(shí)別模塊判定哪路跟蹤通道為轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾信號(hào)將該路跟蹤通道關(guān)閉，對(duì)真實(shí)衛(wèi)星信號(hào)保持跟蹤，保障接收機(jī)根據(jù)真實(shí)衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行定位解算。當(dāng)欺騙信號(hào)存在時(shí)，需要用2個(gè)通道跟蹤一顆衛(wèi)星以實(shí)現(xiàn)信號(hào)到達(dá)時(shí)檢測(cè)。

欺騙識(shí)別模塊，用以分辨真實(shí)衛(wèi)星信號(hào)與轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾信號(hào)，即對(duì)2個(gè)跟蹤通道進(jìn)行位同步獲得2個(gè)信號(hào)的信號(hào)時(shí)延，通過比較2個(gè)信號(hào)的信號(hào)時(shí)延判別出轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾信號(hào)和真實(shí)衛(wèi)星信號(hào)，并據(jù)此開啟或關(guān)閉相應(yīng)的跟蹤通道。根據(jù)2個(gè)信號(hào)的時(shí)延為判定依據(jù)，轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾具有到達(dá)時(shí)間上的滯后性，所以時(shí)延較大的信號(hào)為欺騙式干擾信號(hào)。欺騙識(shí)別模塊通過對(duì)比跟蹤同一顆衛(wèi)星的2個(gè)信號(hào)的信號(hào)時(shí)延來判定欺騙式干擾信號(hào)，時(shí)延較大的為欺騙式干擾信號(hào)，關(guān)閉該跟蹤通道。

以上所述，僅為本發(fā)明的一具體實(shí)施例，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可理解想到的變換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的包涵范圍內(nèi)。