CN106405584A - 一种防单频段射频欺骗的卫星定位接收***及其防骗方法 - Google Patents

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殷明
何文涛
甘业兵
钱敏
徐建华
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Abstract

本发明公开了一种防单频段射频欺骗的卫星定位接收***及其防骗方法，涉及卫星导航***领域，包括卫星导航接收天线、卫星导航定位接收机和一致性算法模块，其中，所述一致性算法模块被配置为侦测多个频段中定位信号并比较其一致性，通过所述一致性判断是否存在射频欺骗，卫星导航接收天线和所述卫星导航定位接收机为双频段或三频段或多频段。所述比较其一致性是指比较频段中的定位信号参数的一致性。本发明涉及卫星导航***领域，尤其涉及一种防单频段射频欺骗的卫星定位接收***及其防骗方法，利用卫星导航定位***信号在不同频段的一致性，侦测单频段射频欺骗信号，实现定位不被欺骗的目标。

Description

一种防单频段射频欺骗的卫星定位接收***及其防骗方法
技术领域
本发明涉及卫星导航***领域，尤其涉及一种防单频段射频欺骗的卫星定位接收***及其防骗方法。
背景技术
卫星导航定位***可实现无遮挡的任何地点，任何时间的定位。卫星导航定位***包括中国的北斗第二代卫星导航定位***，美国的GPS全球卫星导航定位***、俄罗斯的格洛纳斯卫星导航定位***，欧盟的伽利略卫星导航定位***信号，以及其他区域卫星导航定位***信号。
所述之北斗卫星导航定位***，包含三个频点的射频信号，简称为B1频点，B2频点，B3频点。所述之GPS卫星导航定位***，包含三个频点的射频信号，简称为L1频点，L2频点，L5频点。所述之格洛纳斯卫星导航定位***，包含两个频点的射频信号，简称为G1频点，G2频点。所述之伽利略卫星导航定位***，包含三个频点的射频信号，简称为E1频点，E5频点，E6频点。一般将频点相似的射频信号总称为频段。例如L1频段可包含B1频点，L1频点，G1频点，E1频点。L2频段可包含L2频点，G2频点，B2频点。L5频段可包含L5频点，B3频点，E5频点，E6频点。
卫星导航定位接收机容易受到虚假的卫星射频信号的欺骗，做出错误的定位结果，向应用***上报错误定位，导致依赖卫星定位的安全***受到欺骗，产生安全漏洞。一种常见的射频欺骗方法是仅仅播发常用的民用频段的欺骗信号，如L1信号+B1信号+G1信号+E1信号。这种只有一个频段的射频欺骗信号，相比多频段的射频欺骗信号，成本较低，在欺骗设备中较为流行。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种防单频段射频欺骗的卫星定位接收***及其防骗方法，利用卫星导航定位***信号在不同频段的一致性，侦测单频段射频欺骗信号，实现定位不被欺骗的目标。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何侦测单频段射频欺骗信号。
为实现上述目的，本发明提供了一种防单频段射频欺骗的卫星定位接收***，包括卫星导航接收天线、卫星导航定位接收机和一致性算法模块，其中，所述一致性算法模块被配置为侦测多个频段中定位信号并比较其一致性，通过所述一致性判断是否存在射频欺骗。
进一步地，所述卫星导航接收天线和所述卫星导航定位接收机为双频段或三频段或多频段。
进一步地，所述比较其一致性是指比较频段中的定位信号参数的一致性。
进一步地，所述卫星导航接收天线和所述卫星导航定位接收机兼容北斗卫星导航定位***、GPS全球卫星导航定位***、格洛纳斯卫星导航定位***、伽利略卫星导航定位***信号或区域性卫星导航定位***中的一种或多种。
进一步地，所述双频段为L1频点+L2频点，或L1频点+L5频点，或L1频点+L2频点+L5频点，或L1频点+B1频点+G1频点+E1频点+L5频点+B3频点+E5频点。
本发明还提供了一种用于卫星定位接收***的防单频段射频欺骗的方法，包括以下步骤：
步骤1、卫星导航接收天线接收卫星导航信号；
步骤2、卫星导航定位接收机解算所述卫星导航信号；
步骤3、一致性算法模块侦测多个频段中定位信号并比较其一致性；
步骤4、一致性算法模块通过所述一致性判断是否存在射频欺骗。
进一步地，所述卫星导航接收天线和所述卫星导航定位接收机为双频段或三频段或多频段。
进一步地，所述比较其一致性是指比较频段中的定位信号参数的一致性。
进一步地，所述卫星导航接收天线和所述卫星导航定位接收机兼容北斗卫星导航定位***、GPS全球卫星导航定位***、格洛纳斯卫星导航定位***、伽利略卫星导航定位***信号或区域性卫星导航定位***中的一种或多种。
进一步地，所述双频段为L1频点+L2频点，或L1频点+L5频点，或L1频点+L2频点+L5频点，或L1频点+B1频点+G1频点+E1频点+L5频点+B3频点+E5频点。
本发明提出的采用双频段接收卫星定位接收机，并内置侦测算法，通过检查两个频段中的定位信号参数的一致性，侦测出单频段的虚假卫星射频信号，并做出对应的安全措施，实现定位不被欺骗的目标。
对于常见的单频段射频欺骗信号，只能压制同频段的卫星导航定位信号，对于另外频段的卫星导航定位信号无明显影响。单频接收的卫星导航定位接收机将收到欺骗射频信号，导致定位被欺骗；双频段接收的卫星定位接收机在此种欺骗环境中，将接收到一个欺骗射频信号和一个正常射频信号，因而具备侦测虚假信号的机会。
双频段接收的卫星定位接收机，内置各类侦测算法，通过处理欺骗射频信号与正常射频信号，从中提取卫星定位信号的各项内部参数，从二者的不一致性中，判断有虚假信号的存在。
双频段接收的卫星定位接收机，可以使用欺骗射频信号独立定位，也可以使用正常射频信号独立定位，不论采用单***定位，亦或是多***联合定位，二者定位的明显差异可以作为虚假信号存在的判据。
双频段接收的卫星定位接收机，可以从欺骗射频信号中提取伪距测量值，也可以从正常射频信号中提取伪距测量值，两个频点的测量值在同一地点同一时刻具有相似性，在不同地点不同时刻存在明显偏差，可以作为虚假信号存在的判据。
双频段接收的卫星定位接收机，可以从欺骗射频信号中提取卫星信息与导航电文，也可以从正常射频信号中提取卫星信息与导航电文，对于同一卫星导航定位***而言，两个频点的卫星信息与导航电文在同一地点同一时刻具有一致性，在不同地点不同时刻存在明显偏差，可以作为虚假信号存在的判据。
双频段接收的卫星定位接收机，可以从两个频段的射频信号中差分提取电离层偏差以及射频信号群延时。从欺骗射频信号与正常射频信号中差分提取的电离层偏差以及射频信号群延时，将与两个正常射频信号中差分提取的电离层偏差以及射频信号群延时，存在明显的偏离与不协调，可以作为虚假信号存在的判据。
双频段接收的卫星定位接收机，仍有很多可能供比较的内部参数，作为一致性算法的判断依据。这些算法方法都是利用了欺骗信号与正常信号的不一致性，都是本发明的不同实现方式。
三频接收的卫星定位接收机，具有双频段接收的卫星定位接收机的所有特性，因而也是本发明的不同实现方式。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的一个较佳实施例的处理框架的结构图；
图2是本发明的第一个较佳实施例的示意图；
图3是本发明的第二个较佳实施例的示意图；
图4是本发明的第三个较佳实施例的示意图；
图5是本发明的第四个较佳实施例的示意图。
具体实施方式
以下对本发明的处理框架做详细阐述：。
图1是本发明一个较佳实施例的处理框架的构架图。所述架构由一个双频段接收的卫星导航接收天线1，一个双频段接收的卫星导航定位接收机2，多个用于侦测两个频段中定位信号的一致性算法模块3共同组成。
图2是本发明的第一个较佳实施例的示意图。所述架构由一个L1+L2的卫星导航接收天线4，一个L1+L2接收的卫星导航定位接收机5，多个用于侦测L1、L2频段中定位信号的一致性算法模块6共同组成。
图3是本发明的第二个较佳实施例的示意图。所述架构由一个L1+L5的卫星导航接收天线7，一个L1+L5接收的卫星导航定位接收机8，多个用于侦测L1、L5频段中定位信号的一致性算法模块9共同组成。
图4是本发明的第三个较佳实施例的示意图。所述架构由一个L1+B1+G1+E1+L5+B3+E5的卫星导航接收天线10，一个L1+B1+G1+E1+L5+B3+E5接收的卫星导航定位接收机11，多个用于侦测L1+B1+G1+E1、L5+B3+E5两个频段中定位信号的一致性算法模块12共同组成。
图5是本发明的第四个较佳实施例的示意图。所述架构由一个L1+L2+L5的卫星导航接收天线13，一个L1+L2+L5接收的卫星导航定位接收机14，多个用于侦测L1、L2、L5三个频段中定位信号的一致性算法模块15共同组成。这种实现方式不仅可以识别单射频频段的射频欺骗信号，而且可以识别双频段射频欺骗信号。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种防单频段射频欺骗的卫星定位接收***，其特征在于，包括卫星导航接收天线、卫星导航定位接收机和一致性算法模块，其中，所述一致性算法模块被配置为侦测多个频段中定位信号并比较其一致性，通过所述一致性判断是否存在射频欺骗。
2.如权利要求1所述的防单频段射频欺骗的卫星定位接收***，其特征在于，所述卫星导航接收天线和所述卫星导航定位接收机为双频段或三频段或多频段。
3.如权利要求1所述的防单频段射频欺骗的卫星定位接收***，其特征在于，所述比较其一致性是指比较频段中的定位信号参数的一致性。
4.如权利要求1所述的防单频段射频欺骗的卫星定位接收***，其特征在于，所述卫星导航接收天线和所述卫星导航定位接收机兼容北斗卫星导航定位***、GPS全球卫星导航定位***、格洛纳斯卫星导航定位***、伽利略卫星导航定位***信号或区域性卫星导航定位***中的一种或多种。
5.如权利要求2所述的防单频段射频欺骗的卫星定位接收***，其特征在于，所述双频段为L1频点+L2频点，或L1频点+L5频点，或L1频点+L2频点+L5频点，或L1频点+B1频点+G1频点+E1频点+L5频点+B3频点+E5频点。
6.一种用于卫星定位接收***的防单频段射频欺骗的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、卫星导航接收天线接收卫星导航信号；
步骤2、卫星导航定位接收机解算所述卫星导航信号；
步骤3、一致性算法模块侦测多个频段中定位信号并比较其一致性；
步骤4、一致性算法模块通过所述一致性判断是否存在射频欺骗。
7.如权利要求6所述的用于卫星定位接收***的防单频段射频欺骗的方法，其特征在于，所述卫星导航接收天线和所述卫星导航定位接收机为双频段或三频段或多频段。
8.如权利要求6所述的用于卫星定位接收***的防单频段射频欺骗的方法，其特征在于，所述比较其一致性是指比较频段中的定位信号参数的一致性。
9.如权利要求6所述的用于卫星定位接收***的防单频段射频欺骗的方法，其特征在于，所述卫星导航接收天线和所述卫星导航定位接收机兼容北斗卫星导航定位***、GPS全球卫星导航定位***、格洛纳斯卫星导航定位***、伽利略卫星导航定位***信号或区域性卫星导航定位***中的一种或多种。
10.如权利要求6所述的用于卫星定位接收***的防单频段射频欺骗的方法，其特征在于，所述双频段为L1频点+L2频点，或L1频点+L5频点，或L1频点+L2频点+L5频点，或L1频点+B1频点+G1频点+E1频点+L5频点+B3频点+E5频点。
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