北斗卫星导航欺骗与抗欺骗技术现状探讨

作为全球四大卫星导航系统之一,北斗也容易遭受恶意欺骗干扰。在北斗赋能各行各业的时代,守护北斗就是守护我们的家园。对欺骗技术和抗欺骗技术原理分别进行了介绍,讨论了不同的欺骗手段对接收机的影响,从接收机捕获通道和跟踪通道的欺骗特征详细介绍了几种抗欺骗技术,并重点阐述了当前欺骗和抗欺骗技术的现状,最后展望了未来的欺骗技术和欺骗防御技术,希望对卫星导航接收机的抗欺骗干扰技术工程化应用提供思路。

部分卫星欺骗对GNSS民用接收机的定位影响分析

欺骗干扰给卫星导航接收机带来巨大威胁,为了更好的研究抗欺骗技术,必须要对欺骗的机理进行深入的了解。本文假设了一种部分卫星欺骗模型,理论上分析了部分卫星伪距的改变对GNSS民用接收机的定位影响,并通过仿真证实了接收机的定位影响与所选择的欺骗卫星的空间几何构型息息相关,该研究对卫星导航接收机抗欺骗技术的研究具有一定的参考价值。

MEDLL辅助的GNSS/INS系统欺骗信号辨识方法

受欺骗的卫星导航信息与惯导系统组合滤波,会导致错误的惯性器件误差修正量,最终组合导航系统也会被欺骗干扰影响。针对这一问题,提出了一种基于MEDLL算法的改进的GNSS/INS组合导航模式,能够实现欺骗信号的辨识和抑制,保证组合导航信息的可靠性。GNSS接收机通过MEDLL算法同时估计接收的全部卫星信号参数,当欺骗干扰存在时,MEDLL算法可同时估计出两路信号参数,并判定欺骗干扰存在;MEDLL估计的信号参数生成两组输出伪距信息与惯导系统定位信息提供的参考伪距进行比较,实现欺骗信号的辨识。在200次实验测试中,对于牵引速率大于2 m/s的牵引式欺骗信号,4 s内成功辨识的次数为200次。同时,与传统的GNSS/INS组合导航系统相比,提出的MEDLL辅助的组合导航模式能够有效减小欺骗信号的影响,定位结果稳定在真实位置附近。

欺骗环境下GNSS信号估计与定位修正技术

欺骗信号以其极强的隐蔽性使卫星导航接收机难以察觉并迅速定位到错误位置,严重影响了卫星导航的安全性。现有抗欺骗技术需要其他导航系统辅助来修正受欺骗影响的定位解算,针对该问题,本文提出了一种GNSS欺骗信号参数估计与辨识方法,能够在欺骗干扰环境下估计并辨识出真实信号所对应的伪距,进而解算出接收机真实位置。该方法通过研究欺骗干扰下接收机相关值模型,在信号跟踪阶段建立真实与欺骗双信号状态模型与基于九路相关器输出的观测模型,利用扩展卡尔曼滤波(EKF)估计真实信号与欺骗信号的伪码延时与信号相关幅值,进而获得真实与欺骗伪距,在定位解算阶段利用改进观测量残差检测方法辨识出真实与欺骗伪距,最终使用真实伪距定位获得真实位置。仿真结果表明对相对码延时介于0.3~0.9chip之间且欺骗/真实信号幅度比介于1~5之间的隐蔽欺骗攻击,所提方法的码延时估计误差约0.1chip,可有效估计真实信号与欺骗信号参数,辨识出真实伪距,并使被欺骗的定位结果重新回到真实位置结果,改善GNSS接收机抗欺骗能力,提高卫星导航安全性。