利用旋转天线载波相位双差进行欺骗干扰检测技术

有效的欺骗干扰检测,是卫星导航接收机实施欺骗干扰抑制,防止产生错误定位、测速和定时信息的前提。提出了一种基于旋转天线载波相位双差的卫星导航接收机欺骗干扰检测技术,在对接收机天线匀速旋转时输出载波相位测量值进行平动消除和非相关差分处理后,利用广义似然比检验实现了对单一发射天线输出欺骗干扰信号的检测。进一步分析了旋转半径、转速和数据长度对检测性能的影响,指出增加数据长度是提升检测性能的必然选择,并定义了比较全局检测性能和限制检测性能下降的检测盲区。最后,通过蒙特卡洛方法进行了仿真验证,结果验证了所提检测方法和检测性能分析的正确性。     

基于信号模拟器的接收机抗干扰测试方法研究

为了衡量导航终端接收机的抗干扰性能,满足产品测试需求,针对干扰信号的复杂特点,研究了导航终端接收机的抗干扰性能测试方法。针对几种典型的干扰信号进行分析和仿真,得到最佳干扰效果。同时利用软件的信号模拟发生器,改变干扰类型、干扰强度以及干扰频段,对卫星导航软件接收机的抗干扰能力进行了测试,仿真实验验证了测试方法的可行性。     

卫星导航信号电文加密技术研究与评估

全球导航卫星系统民用信号的信号结构公开等特点,使得民用接收机受到了各种欺骗干扰的威胁。针对不同的欺骗干扰攻击,对比分析了不同电文加密技术的鲁棒性。分析表明,电文加密技术不能应对转发式干扰攻击。在对比了椭圆曲线数字签名(ECDSA)和时间效应流丢失认证(TESLA)的基础上,提出了ECDSA和TESLA组合的导航信息认证(NMA)方案。该方案解决了传统NMA的运算量和时间同步等问题。以扩频码身份认证(SCA)技术为例,仿真评估了电文加密身份认证技术的性能。仿真表明,参与身份认证能大大提高接收机的抗干扰性能。      

卫星导航系统防欺骗技术的回顾与展望

卫星导航信号容易受到无意或恶意的干扰。欺骗攻击是一种隐蔽性强的干扰,其危害及相应的防护手段已成为人们日益关心的话题。首先介绍了卫星导航欺骗攻击原理及欺骗信号的产生方式,然后从信号体制、终端设备、外部辅助三个方面介绍了各种类型的防欺骗方法,并在成本、有效性、适用场景等方面进行对比,最后对未来卫星导航防欺骗研究工作提出建议。     

基于密度聚类的北斗卫星导航弱信号自动捕获方法

在外界射频信号、导航接收机混频处理噪声的影响下，为了有效捕获北斗卫星导航弱信号信息，提出基于密度聚类的北斗导航弱信号自动捕获方法.使用密度聚类得到BDS信号来源的聚类中心，结合聚类中心设计卫星波束方向，约束卫星导航信号接收范围，抵御干扰信号的空域干扰；通过基于小波阈值方法去除波束抗干扰作用下导航信号的噪声信息；采用相关函数模值计算方法计算去噪后导航信号和已知弱信号之间相关性，相关性大于门限值时说明去噪后导航信号为弱信号.实验结果表明，在外界射频信号和混频器干扰下，此方法具备自动捕获北斗卫星导航弱信号的能力.     

导航信息对抗技术研究

卫星导航手段的成功应用深刻地影响着现代信息化条件下的作战模式,针对卫星导航的信息对抗对未来战争影响巨大。研究了GNSS框架下导航信息对抗方案和需要解决的关键技术问题,并利用卫星导航信号模拟器、GNSS接收机、组合导航设备等进行了相关技术试验,得到了有意义的结论,为导航战提供了参考。      

基于星基导航完好性监测及其海上应用系统的探讨

由于卫星导航信号强度弱易被干扰,可以通过人为手段（如GPS的SA）播发欺骗信息,使海上船只的导航信号容易被干扰、蒙蔽和控制。通过对星基导航完好性监测方法的探讨,介绍了通过建立一个卫星导航系统信息源完好性监测数据库,并利用地球同步卫星,将监测结果实时地传输到监控中心,来建立一套可靠性高、实时性强的海上卫星导航信息源完好性监测系统,解决我国海上特殊用户星基导航可靠性保障的问题。     

卫星导航接收机抗欺骗干扰方法研究

在分析各种可能的欺骗干扰方法的基础上,研究了欺骗干扰信号的特性,并从信号体制设计和接收机信号处理两个不同层面提出了一系列通用的抗欺骗措施,可直接用于关键民用基础设施GNSS接收机的抗欺骗设计。     

卫星导航接收机中多波束抗干扰技术

抗干扰是卫星导航接收机中一项重要的技术。提出了一种卫星导航接收机中的新型多波束抗干扰方法,该方法能够较好地兼顾零陷深度与卫星信号增益的矛盾,达到抑制干扰的同时增强卫星信号强度的目的。通过大量仿真实验分析了波束数目、波束分配方式以及波束指向偏差对抗干扰性能的影响。仿真结果和性能分析验证了该方法的有效性和可行性。     

卫星信号模拟器研究现状及发展趋势

卫星信号模拟器是一种高精度的标准信号源,可以产生卫星导航信号,为导航接收机的研制开发、测试提供仿真环境,是导航接收机设计的必备辅助工具。详细介绍了卫星信号模拟器的国内外研究动态,总结了国内外在该领域的技术现状,最后,对卫星信号模拟器的未来发展趋势做了探讨。     

Efficient spoofing identification using baseline vector information of multiple receivers

In a spoofing environment, a Global Navigation Satellite System (GNSS) receiver must employ anti-spoofing techniques for obtaining a normal navigation solution from the GNSS signal. We propose a new method for identifying spoofing signals using the norm of the difference of baseline vectors (NDB) obtained from multiple receivers. The main focuses of this research are to reduce the initial time required to identify the spoofing signal and to mitigate the physical constraints on multiple antennas placement. First, the multi-correlators of each receiver track both GNSS and spoofing signals simultaneously and classify them into two signal groups. Then, the baseline vectors are generated from the double-differenced carrier phase measurements of the classified signal groups, and the NDB is calculated. If the target positions of the spoofing signal groups are almost the same, the NDB has a fairly small value when the base position of the selected baseline vectors is calculated from one of the GNSS groups and the rover positions of the baseline vectors are calculated from each spoofing group of the multiple receivers. Using the NDB, a hypothesis is established, and a hypothesis test is conducted for identifying the spoofing signal. The performance of the proposed test statistics is analyzed with respect to the distance between the GPS antennas and the tuning parameter. Our experimental results show that the proposed method effectively performs spoofing identification with a short baseline. Additionally, the method exhibits a very low probability of fault detection and fast response time. This means that the immediate anti-spoofing can work properly in spoofing environments.     

基于定位坐标的多节点欺骗干扰检测算法分析

欺骗干扰由于其功率小、隐蔽性强等优点,逐渐成为干扰卫星导航信号的重要手段。本文使用基于定位位置的多节点欺骗干扰检测中常用的模型,通过Neyman Pearson方法推导出了基于定位坐标的多节点欺骗干扰检测算法,该算法可以得到不同欺骗条件下的观测量阈值和检测概率的表达式,这为基于多节点实地检测欺骗提供理论依据。      

基于功率变化的移动终端欺骗干扰检测方法

对欺骗信号的功率检测是目前最常用的欺骗检测方法之一,但欺骗源可以通过调整发射的信号功率,仍然可实现对环形范围内所有终端的欺骗攻击．针对该问题,本文提出了一种基于信号功率变化的移动终端欺骗干扰检测方法,该方法利用了真实卫星和欺骗源与终端在距离上差异的本质属性,通过终端运动情况下真实信号与欺骗信号在相同距离上信号功率变化的不同,实现对近距离欺骗干扰源的有效检测．本文建立了移动终端导航信号功率变化模型,并在此基础上给出了针对欺骗信号的二元假设检验方法．通过理论分析和仿真实验,验证了本文提出的基于信号功率变化的移动终端欺骗干扰检测技术的有效性,当干扰源距离终端小于2 000 m,终端运动距离大于200 m即可实现在1％的虚警概率下实现对97％以上欺骗攻击的有效检测．      

Hypothesis testing methods to detect spoofing attacks: a test against the TEXBAT datasets

GPS Solutions - The hazardous effects of spoofing attacks on the global navigation satellite system (GNSS) receiver are well known. Technologies and algorithms to increase the awareness of GNSS...     

无人机GNSS诱骗与反诱骗技术论述

基于无人机及导航系统的特点，[JP2]论述了无人机在现代战争中的地位和作用,分析了无人机在不同工作模式下的全球卫星导航系统(GNSS)可欺骗性.介绍了压制干扰和欺骗干扰组合使用诱骗无人机的工作原理和流程,并论述了抗压制式干扰和抗欺骗式干扰等反诱骗技术.      

一种SINS/GPS深组合导航系统技术问题分析

为了满足高动态用户及强干扰条件下的应用需求,提出了一种基于卫星信号矢量跟踪的SINS/GPS深组合导航方法,设计了基于FPGA硬件平台的实施方案。利用组合卡尔曼滤波器反馈回路取代了传统接收机中独立、并行的跟踪环路,能够同时完成所有可视卫星信号的跟踪和导航信息处理;通过矢量跟踪算法对所有可视卫星信号进行集中处理,能够增强跟踪通道对信号载噪比变化的适应能力,从而提高接收机在强干扰或信号中断条件下的跟踪性能;根据SINS导航参数和星历信息推测GPS伪码相位和多普勒频移等参数,用以辅助卫星信号的捕获和跟踪,能够大大缩短接收机的搜索捕获时间,并增强接收机在高动态条件下的跟踪性能。基于矢量跟踪的深组合方法不仅在GPS信号短暂中断期间,能够保证系统的导航精度和可靠性,而且在强干扰环境中能够维持较好的伪码相位和载波频率跟踪性能。     

A new evil waveforms evaluating method for new BDS navigation signals

With the advent of new global navigation satellite systems (GNSSs) and new signals, GNSS users will rely more on them to obtain higher-accuracy positioning. Evil waveform monitoring and assessment are of great importance for GNSS to achieve its positioning, velocity, and timing service with high accuracy. However, the advent of new navigation signals introduces the necessity to extend the traditional analyzing techniques already accepted for binary phase-shift keying modulation to new techniques. First, the well-known second-order step thread model adopted by the International Civil Aviation Organization is introduced. Then the extended new general thread models are developed for the new binary offset carrier modulated signals. However, no research has been done on navigation signal waveform symmetry yet. Simulation results showed that, waveform asymmetry may also cause tracking errors, range biases, and position errors in GNSS receivers. It is thus imperative that the asymmetry be quantified to enable the design of appropriate error budgets and mitigation strategies for various application fields. A novel evil waveform analysis method, called waveform rising and falling edge symmetry (WRaFES) method, is proposed. Based on this WRaFES method, the correlation metrics are provided to detect asymmetric correlation peaks distorted by received signal asymmetry. Then the statistical properties of the proposed methods are analyzed, and a proper deformation detection threshold is calculated. Finally, both simulation results and experimentally measured results of Beidou navigation satellite system (BDS) M1-S B1Cd signal are given, which show the effectiveness and robustness of the proposed thread models.