專利名稱：衛(wèi)星導航信號的虛假檢測方法及衛(wèi)星導航定位接收機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及衛(wèi)星導航領(lǐng)域，特別是涉及衛(wèi)星導航信號的虛假檢測方法及衛(wèi)星導航定位接收機。
背景技術(shù)：
隨著GPS和“北斗”衛(wèi)星導航定位以及授時業(yè)務在我國的普遍應用，對國民經(jīng)濟有重要影響的行業(yè)部門，如通信、電力、交通等，不僅對衛(wèi)星導航定位及授時業(yè)務的精準性有較高要求，對其依賴性也大大增強，主要或完全通過衛(wèi)星導航定位及授時來提供基礎(chǔ)服務和技術(shù)支持，因此對衛(wèi)星導航定位及授時業(yè)務的安全性提出了更高要求。偽裝成真實衛(wèi)星導航信號對衛(wèi)星導航接收機進行欺騙性干擾已經(jīng)成為衛(wèi)星導航定位及授時接收機面臨的一種重要威脅。如果衛(wèi)星導航定位及授時接收機沒有針對這種經(jīng)過偽裝的虛假欺騙信號采取有效的識別、檢測等措施，那么一旦這種虛假欺騙信號被接收并對該信號進行解算獲得虛假導航定位及授時信息，使得接收機產(chǎn)生錯誤的位置和時間，那么對重要國民經(jīng)濟部門的負面影響將會是巨大的。特別是授時型衛(wèi)星導航接收機，利用這種類型的接收機可以獲得精準的時間信息，滿足對時間精度、時間同步等有較高要求的應用領(lǐng)域，但是如果這種時間信息被虛假欺騙信號任意篡改、取代和攪亂，那么會給國民經(jīng)濟、社會生活帶來混亂，甚至影響社會穩(wěn)定。在現(xiàn)有技術(shù)中，針對虛假衛(wèi)星導航信號的檢測方法主要側(cè)重于在信號層的檢測研究，即是對接收的衛(wèi)星導航信號的載波中心頻率、波形、頻譜、功率等情況進行靜態(tài)或動態(tài)分析。這些方法為虛假衛(wèi)星導航信號的檢測應用提供了參考依據(jù)，但是在一些具體的應用領(lǐng)域中，這些方法難以與實際應用條件的緊密結(jié)合，因此在應用的靈活性、實用性、準確性、有效性以及技術(shù)成本方面不具有優(yōu)勢。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種衛(wèi)星導航信號的虛假檢測方法及衛(wèi)星導航定位接收機，能夠基于星歷和衛(wèi)星時鐘對衛(wèi)星導航信號進行虛假檢測。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是:提供一種衛(wèi)星導航信號的虛假檢測方法，該方法包括:在接收機開機時，通過該接收機進行初始定位，根據(jù)定位結(jié)果獲得該接收機的初始位置；接收并跟蹤衛(wèi)星導航信號，從該衛(wèi)星導航信號中獲取星歷和衛(wèi)星時鐘，根據(jù)該星歷和該接收機的初始位置，計算星地距離；根據(jù)該衛(wèi)星時鐘，計算修正偽距；計算該星地距離與該修正偽距的誤差距離；判斷該誤差距離是否大于門限值；在該誤差距離大于該門限值時，確定該衛(wèi)星導航信號是虛假信號。在本發(fā)明衛(wèi)星導航信號的虛假檢測方法的另一實施例中，該檢測方法還包括:在該誤差距離小于或等于該門限值時，確定該衛(wèi)星導航信號為真實信號，并存儲該星歷和該衛(wèi)星時鐘。在本發(fā)明衛(wèi)星導航信號的虛假檢測方法的另一實施例中，該初始位置是對連續(xù)多次初始定位的定位結(jié)果進行均值計算得到的位置。在本發(fā)明衛(wèi)星導航信號的虛假檢測方法的另一實施例中，該初始定位至少為10次，該均值計算的門限條件包括:三維精度幾何因子〈3，衛(wèi)星數(shù)> 5顆，定位解算的最小二乘迭代的殘差〈0.01，多次初始定位的定位結(jié)果之間的經(jīng)緯度、高程之差〈30米。在本發(fā)明衛(wèi)星導航信號的虛假檢測方法的另一實施例中，該初始位置確定后，將該接收機外部確定的該接收機的位置參數(shù)輸入到該接收機，并對該初始位置進行校正。在本發(fā)明衛(wèi)星導航信號的虛假檢測方法的另一實施例中，該門限值為30米。本發(fā)明還提供了一種衛(wèi)星導航定位接收機，該接收機包括:定位單元，用于該接收機進行初始定位，根據(jù)定位結(jié)果計算該接收機的初始位置；信號單元，用于接收并跟蹤衛(wèi)星導航信號，從該衛(wèi)星導航信號中獲取星歷和衛(wèi)星時鐘；計算單元，用于根據(jù)該星歷和該接收機的初始位置，計算星地距離；根據(jù)該衛(wèi)星時鐘，計算修正偽距；計算該星地距離與該修正偽距的誤差距離；判斷單元，用于判斷該誤差距離是否大于門限值；執(zhí)行單元，在該判斷單元的判斷結(jié)果為是時，確定該衛(wèi)星導航信號是虛假信號；在判斷結(jié)果為否時，確定該衛(wèi)星導航信號是真實信號，并存儲該星歷和該衛(wèi)星時鐘。在本發(fā)明衛(wèi)星導航定位接收機的另一實施例中，該該門限值為30米。本發(fā)明的有益效果是:通過提供衛(wèi)星導航信號的虛假檢測方法，基于衛(wèi)星導航信號中的星歷和衛(wèi)星時鐘，以及接收機的初始位置，計算星地距離和修正偽距并計算二者的距離誤差，再與門限值比較，從而進行虛假信號的檢測。該方法具有實現(xiàn)方法靈活、擴展性強、成本低等優(yōu)勢，增強了衛(wèi)星導航定位接收機的反欺騙能力。
圖1是根據(jù)本發(fā)明衛(wèi)星導航信號的虛假檢測方法第一實施例的流程示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明衛(wèi)星導航信號的虛假檢測方法第二實施例的流程示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明衛(wèi)星導航定位接收機第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明衛(wèi)星導航定位接收機第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明衛(wèi)星導航信號的虛假檢測方法第三實施例的流程示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明衛(wèi)星導航信號的虛假檢測方法第四實施例的流程示意圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明衛(wèi)星導航定位接收機第三實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明衛(wèi)星導航定位接收機第四實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明衛(wèi)星導航信號的虛假檢測方法第五實施例的流程示意圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明衛(wèi)星導航定位接收機第五實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明衛(wèi)星導航信號的虛假檢測方法第六實施例的流程示意圖。
具體實施例方式首先，需要明確指出的是本發(fā)明實施例采用的方法是基于對接收的衛(wèi)星導航信號進行解調(diào)后，能夠獲得其中的導航電文等信息，因此本發(fā)明實施例是一種在信息層面上的反欺騙方法。下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細說明。圖1顯示了本發(fā)明衛(wèi)星導航信號的虛假檢測方法第一實施例的流程示意圖。該虛假檢測方法包括以下步驟:步驟SlOl:在接收機開機時，通過接收機進行初始定位，根據(jù)定位結(jié)果獲得接收機的初始位置。其中，首先要確定衛(wèi)星導航定位接收機的初始位置。本發(fā)明實施例中的接收機通常固定安裝在某一位置，或者是較長時間內(nèi)不移動的授時型接收機。因此，該接收機所處的位置坐標，即該接收機的初始位置既可以利用本機進行定位獲得，也可以根據(jù)已知的準確位置信息獲得，即利用接收機外部獲取的準確位置坐標輸入到接收機內(nèi)部作為參考或校正依據(jù)。當進行定位時，通常是在接收機初次開機時進行，為了保證初始定位的準確性，一般需要連續(xù)多次定位，例如取至少10次連續(xù)定位結(jié)果，對該至少10次初始定位的定位結(jié)果進行均值計算，均值計算的門限條件包括:Ρ 0Ρ (Position Dilution of Precision,三維精度幾何因子)〈3，衛(wèi)星數(shù)> 5顆，定位解算時的最小二乘迭代的殘差〈0.01，多次定位結(jié)果相互之間的經(jīng)緯度、高程之差〈30米。以該均值計算的位置作為該接收機的初始位置。當然，在該初始位置確定后，也可以將該接收機外部確定的該接收機的位置參數(shù)輸入到該接收機，以對該初始位置進行校正，提高初始位置的準確度。步驟S102:接收并跟蹤衛(wèi)星導航信號，根據(jù)初始位置以及接收機存儲的參考歷書計算出與衛(wèi)星導航信號對應的衛(wèi)星的概略位置參數(shù)。其中，衛(wèi)星導航信號中包含導航電文，導航電文中包含有衛(wèi)星星歷、歷書、衛(wèi)星時鐘、衛(wèi)星健康狀況與精度等信息。在利用衛(wèi)星進行定位時，事先確定衛(wèi)星在空間的位置是至關(guān)重要的，尤其是接收機測量衛(wèi)星導航信號從衛(wèi)星發(fā)射的那個時刻的衛(wèi)星空間位置，這需要從導航電文中取出衛(wèi)星軌道參數(shù)，即星歷，計算衛(wèi)星當時的實際位置。每個衛(wèi)星除了廣播自己的星歷外，還在導航電文中廣播星座中所有衛(wèi)星的簡單星歷，后者稱為歷書。歷書用來估算衛(wèi)星的近似位置，其參數(shù)的精度沒有星歷參數(shù)那樣精確。因此，從用途而言，歷書包括全部衛(wèi)星的大概位置，用于衛(wèi)星位置預報；星歷是當前接收機觀測到的衛(wèi)星的精確位置，用于定位。利用星歷或歷書計算衛(wèi)星空間位置方程:
權(quán)利要求
1.一種衛(wèi)星導航信號的虛假檢測方法，其特征在于，所述虛假檢測方法包括: 在接收機開機時，通過所述接收機進行初始定位，根據(jù)定位結(jié)果獲得所述接收機的初始位置； 接收并跟蹤衛(wèi)星導航信號，從所述衛(wèi)星導航信號中獲取星歷和衛(wèi)星時鐘，根據(jù)所述星歷和所述接收機的初始位置，計算所述衛(wèi)星導航信號對應的衛(wèi)星的星地距離，根據(jù)所述衛(wèi)星時鐘，計算所述衛(wèi)星的修正偽距，計算所述星地距離與所述修正偽距的誤差距離； 判斷所述誤差距離是否大于門限值； 在所述誤差距離大于所述門限值時，確定所述衛(wèi)星導航信號是虛假信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛假辨別方法，其特征在于，所述檢測方法還包括: 在所述誤差距離小于或等于所述門限值時，確定所述衛(wèi)星導航信號為真實信號，并存儲所述星歷和所述衛(wèi)星時鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述衛(wèi)星導航信號的虛假檢測方法，其特征在于，所述初始位置是對連續(xù)多次初始定位的定位結(jié)果進行均值計算得到的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述衛(wèi)星導航信號的虛假檢測方法，其特征在于，所述初始定位至少為10次，所述均值計算的門限條件包括:三維精度幾何因子〈3，衛(wèi)星數(shù)> 5顆，定位解算的最小二乘迭代的殘差〈0.01，多次初始定位的定位結(jié)果之間的經(jīng)緯度、高程之差〈30米。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述衛(wèi)星導航信號的虛假檢測方法，其特征在于，所述初始位置確定后，將所述接收機外部確定的所述接收機的位置參數(shù)輸入到所述接收機，并對所述初始位置進行校正。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述衛(wèi)星導航信號的虛假檢測方法，其特征在于，所述門限值為30米。
7.—種衛(wèi)星導航定位接收機，其特征在于，所述接收機包括: 定位單元，用于所述接收機進行初始定位，根據(jù)定位結(jié)果計算所述接收機的初始位置； 信號單元，用于接收并跟蹤衛(wèi)星導航信號，從所述衛(wèi)星導航信號中獲取星歷和衛(wèi)星時鐘； 計算單元，用于根據(jù)所述星歷和所述接收機的初始位置，計算星地距離；根據(jù)所述衛(wèi)星時鐘，計算修正偽距；計算所述星地距離與所述修正偽距的誤差距離； 判斷單元，用于判斷所述誤差距離是否大于門限值； 執(zhí)行單元，在所述判斷單元的判斷結(jié)果為是時，確定所述衛(wèi)星導航信號是虛假信號；在判斷結(jié)果為否時，確定所述衛(wèi)星導航信號是真實信號，并存儲所述星歷和所述衛(wèi)星時鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的衛(wèi)星導航定位接收機，其特征在于，所述門限值為30米。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種衛(wèi)星導航信號的虛假檢測方法。該方法基于接收機的初始位置，通過對接收的衛(wèi)星導航信號中的衛(wèi)星時鐘和星歷，計算星地距離和修正偽距，比較二者之間的誤差距離，若大于預設(shè)的門限值則確定為虛假信號。本發(fā)明還公開了一種衛(wèi)星導航定位接收機。通過上述方式，本發(fā)明提供了通過解析導航電文內(nèi)容來檢測虛假導航信號的方法，增強了接收機的反欺騙能力，并具有實現(xiàn)成本低、擴展性強、與接收機的應用方式緊密結(jié)合等優(yōu)勢。
文檔編號G01S19/13GK103116171SQ20131002206
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月21日
發(fā)明者不公告發(fā)明人 申請人:江蘇指南針導航通信技術(shù)有限公司