一種防單頻段射頻欺騙的衛星定位接收系統及其防騙方法與流程

2023-06-15 02:54:31

本發明涉及衛星導航系統領域，尤其涉及一種防單頻段射頻欺騙的衛星定位接收系統及其防騙方法。

背景技術：

衛星導航定位系統可實現無遮擋的任何地點，任何時間的定位。衛星導航定位系統包括中國的北鬥第二代衛星導航定位系統，美國的GPS全球衛星導航定位系統、俄羅斯的格洛納斯衛星導航定位系統，歐盟的伽利略衛星導航定位系統信號，以及其他區域衛星導航定位系統信號。

所述之北鬥衛星導航定位系統，包含三個頻點的射頻信號，簡稱為B1頻點，B2頻點，B3頻點。所述之GPS衛星導航定位系統，包含三個頻點的射頻信號，簡稱為L1頻點，L2頻點，L5頻點。所述之格洛納斯衛星導航定位系統，包含兩個頻點的射頻信號，簡稱為G1頻點，G2頻點。所述之伽利略衛星導航定位系統，包含三個頻點的射頻信號，簡稱為E1頻點，E5頻點，E6頻點。一般將頻點相似的射頻信號總稱為頻段。例如L1頻段可包含B1頻點，L1頻點，G1頻點，E1頻點。L2頻段可包含L2頻點，G2頻點，B2頻點。L5頻段可包含L5頻點，B3頻點，E5頻點，E6頻點。

衛星導航定位接收機容易受到虛假的衛星射頻信號的欺騙，做出錯誤的定位結果，向應用系統上報錯誤定位，導致依賴衛星定位的安全系統受到欺騙，產生安全漏洞。一種常見的射頻欺騙方法是僅僅播發常用的民用頻段的欺騙信號，如L1信號+B1信號+G1信號+E1信號。這種只有一個頻段的射頻欺騙信號，相比多頻段的射頻欺騙信號，成本較低，在欺騙設備中較為流行。

因此，本領域的技術人員致力於開發一種防單頻段射頻欺騙的衛星定位接收系統及其防騙方法，利用衛星導航定位系統信號在不同頻段的一致性，偵測單頻段射頻欺騙信號，實現定位不被欺騙的目標。

技術實現要素：

有鑑於現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是如何偵測單頻段射頻欺騙信號。

為實現上述目的，本發明提供了一種防單頻段射頻欺騙的衛星定位接收系統，包括衛星導航接收天線、衛星導航定位接收機和一致性算法模塊，其中，所述一致性算法模塊被配置為偵測多個頻段中定位信號並比較其一致性，通過所述一致性判斷是否存在射頻欺騙。

進一步地，所述衛星導航接收天線和所述衛星導航定位接收機為雙頻段或三頻段或多頻段。

進一步地，所述比較其一致性是指比較頻段中的定位信號參數的一致性。

進一步地，所述衛星導航接收天線和所述衛星導航定位接收機兼容北鬥衛星導航定位系統、GPS全球衛星導航定位系統、格洛納斯衛星導航定位系統、伽利略衛星導航定位系統信號或區域性衛星導航定位系統中的一種或多種。

進一步地，所述雙頻段為L1頻點+L2頻點，或L1頻點+L5頻點，或L1頻點+L2頻點+L5頻點，或L1頻點+B1頻點+G1頻點+E1頻點+L5頻點+B3頻點+E5頻點。

本發明還提供了一種用於衛星定位接收系統的防單頻段射頻欺騙的方法，包括以下步驟：

步驟1、衛星導航接收天線接收衛星導航信號；

步驟2、衛星導航定位接收機解算所述衛星導航信號；

步驟3、一致性算法模塊偵測多個頻段中定位信號並比較其一致性；

步驟4、一致性算法模塊通過所述一致性判斷是否存在射頻欺騙。

進一步地，所述衛星導航接收天線和所述衛星導航定位接收機為雙頻段或三頻段或多頻段。

進一步地，所述比較其一致性是指比較頻段中的定位信號參數的一致性。

進一步地，所述衛星導航接收天線和所述衛星導航定位接收機兼容北鬥衛星導航定位系統、GPS全球衛星導航定位系統、格洛納斯衛星導航定位系統、伽利略衛星導航定位系統信號或區域性衛星導航定位系統中的一種或多種。

進一步地，所述雙頻段為L1頻點+L2頻點，或L1頻點+L5頻點，或L1頻點+L2頻點+L5頻點，或L1頻點+B1頻點+G1頻點+E1頻點+L5頻點+B3頻點+E5頻點。

本發明提出的採用雙頻段接收衛星定位接收機，並內置偵測算法，通過檢查兩個頻段中的定位信號參數的一致性，偵測出單頻段的虛假衛星射頻信號，並做出對應的安全措施，實現定位不被欺騙的目標。

對於常見的單頻段射頻欺騙信號，只能壓制同頻段的衛星導航定位信號，對於另外頻段的衛星導航定位信號無明顯影響。單頻接收的衛星導航定位接收機將收到欺騙射頻信號，導致定位被欺騙；雙頻段接收的衛星定位接收機在此種欺騙環境中，將接收到一個欺騙射頻信號和一個正常射頻信號，因而具備偵測虛假信號的機會。

雙頻段接收的衛星定位接收機，內置各類偵測算法，通過處理欺騙射頻信號與正常射頻信號，從中提取衛星定位信號的各項內部參數，從二者的不一致性中，判斷有虛假信號的存在。

雙頻段接收的衛星定位接收機，可以使用欺騙射頻信號獨立定位，也可以使用正常射頻信號獨立定位，不論採用單系統定位，亦或是多系統聯合定位，二者定位的明顯差異可以作為虛假信號存在的判據。

雙頻段接收的衛星定位接收機，可以從欺騙射頻信號中提取偽距測量值，也可以從正常射頻信號中提取偽距測量值，兩個頻點的測量值在同一地點同一時刻具有相似性，在不同地點不同時刻存在明顯偏差，可以作為虛假信號存在的判據。

雙頻段接收的衛星定位接收機，可以從欺騙射頻信號中提取衛星信息與導航電文，也可以從正常射頻信號中提取衛星信息與導航電文，對於同一衛星導航定位系統而言，兩個頻點的衛星信息與導航電文在同一地點同一時刻具有一致性，在不同地點不同時刻存在明顯偏差，可以作為虛假信號存在的判據。

雙頻段接收的衛星定位接收機，可以從兩個頻段的射頻信號中差分提取電離層偏差以及射頻信號群延時。從欺騙射頻信號與正常射頻信號中差分提取的電離層偏差以及射頻信號群延時，將與兩個正常射頻信號中差分提取的電離層偏差以及射頻信號群延時，存在明顯的偏離與不協調，可以作為虛假信號存在的判據。

雙頻段接收的衛星定位接收機，仍有很多可能供比較的內部參數，作為一致性算法的判斷依據。這些算法方法都是利用了欺騙信號與正常信號的不一致性，都是本發明的不同實現方式。

三頻接收的衛星定位接收機，具有雙頻段接收的衛星定位接收機的所有特性，因而也是本發明的不同實現方式。

以下將結合附圖對本發明的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本發明的目的、特徵和效果。

附圖說明

圖1是本發明的一個較佳實施例的處理框架的結構圖；

圖2是本發明的第一個較佳實施例的示意圖；

圖3是本發明的第二個較佳實施例的示意圖；

圖4是本發明的第三個較佳實施例的示意圖；

圖5是本發明的第四個較佳實施例的示意圖。

具體實施方式

以下對本發明的處理框架做詳細闡述：。

圖1是本發明一個較佳實施例的處理框架的構架圖。所述架構由一個雙頻段接收的衛星導航接收天線1，一個雙頻段接收的衛星導航定位接收機2，多個用於偵測兩個頻段中定位信號的一致性算法模塊3共同組成。

圖2是本發明的第一個較佳實施例的示意圖。所述架構由一個L1+L2的衛星導航接收天線4，一個L1+L2接收的衛星導航定位接收機5，多個用於偵測L1、L2頻段中定位信號的一致性算法模塊6共同組成。

圖3是本發明的第二個較佳實施例的示意圖。所述架構由一個L1+L5的衛星導航接收天線7，一個L1+L5接收的衛星導航定位接收機8，多個用於偵測L1、L5頻段中定位信號的一致性算法模塊9共同組成。

圖4是本發明的第三個較佳實施例的示意圖。所述架構由一個L1+B1+G1+E1+L5+B3+E5的衛星導航接收天線10，一個L1+B1+G1+E1+L5+B3+E5接收的衛星導航定位接收機11，多個用於偵測L1+B1+G1+E1、L5+B3+E5兩個頻段中定位信號的一致性算法模塊12共同組成。

圖5是本發明的第四個較佳實施例的示意圖。所述架構由一個L1+L2+L5的衛星導航接收天線13，一個L1+L2+L5接收的衛星導航定位接收機14，多個用於偵測L1、L2、L5三個頻段中定位信號的一致性算法模塊15共同組成。這種實現方式不僅可以識別單射頻頻段的射頻欺騙信號，而且可以識別雙頻段射頻欺騙信號。

以上詳細描述了本發明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術無需創造性勞動就可以根據本發明的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員依本發明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護範圍內。