卫星导航接收机捕获阶段抗欺骗干扰技术研究

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1、·工程应用·航天电子对抗2016年第2期0引言卫星导航接收机捕获阶段抗欺骗干扰技术研究董斌，莫家文，涂卫军，朱微波(洪都航空工业集团公司，江西南昌330024)摘要：卫星导航欺骗干扰信号依靠功率优势可以使接收机误捕获欺骗信号，从而进入跟踪、解算环节，使接收机解算出错误结果。在捕获阶段采取抗欺骗干扰措施，可以有效降低接收机在后续环节抗干扰处理的压力。研究了欺骗干扰对接收机捕获阶段的影响，总结了基于上下限阈值和外部信息辅助的捕获阶段欺骗干扰检测与抑制方法，可为导航接收机抗欺骗干扰设计提供技术参考。关键词：卫星导航；欺骗干扰；信号捕获；上下限阈值；外部辅助中图分类号：TN973

2、文献标识码：AResearchontheGNSSanti‘spoofingforsignalacquisitionDongBin，MoJiawen，TuWeijun，ZhuWeibo(HongduAviationIndustryGroupCorporation，Nanchang330024，Jiangxi，China)Abstract：SpoofingsignalswithhigherabsolutepowercanbeacquiredbyGNSSreceivers．Acquiredbythetargetreceivers，spoofingsignalsthenbetra

3、ckedandderiveinaccuratePVTinformation．Detectingandeliminatingspoofingsignalscanreducetheanti—spoofingpressureinfollowingprocessing．Coherentprocessingareconsideredtoexplaintheacquisitionwhilethereceiversfacingspoofingsignals．Themethodofantispoofingtechniquesbasedonthelow—highthresholdsetti

4、ngandexternalaidareproposed，whichcanbedesignreferencetoanti—spoofingincivilianGNSSreceiver．Keywords：GNSS；spoofing；signalacquisition；low—highthreshold；externalaid卫星导航欺骗干扰设备通过发播欺骗干扰信号，诱导接收机捕获、跟踪欺骗信号，使接收机解算出错误的位置、时间信息[1]。GNSSICD文件公开民用导航信号体制，使干扰方产生并实施欺骗干扰成为可能【2】。2012年，美国德州大学奥斯汀分校DrHumphreys的研

5、究团队成功进行了对大型游轮、无人直升机卫星导航系统的劫持试验，使欺骗干扰成为现实威胁∞]。目前对抗欺骗干扰研究主要集中在跟踪环路和解算环节o。引，信号捕获阶段的抗干扰研究较少。本文提出了一系列捕获阶段抗欺骗干扰方法，可为导航接收机抗欺骗干扰提供技术参考。1欺骗干扰对接收机信号捕获影响欺骗信号存在时，接收机中频信号为收稿日期：2015—12—15；2016—02—28修回。作者简介：董斌(1979一)．男，高级工程师，主要从事制导、导航与控制研究。，．(t)一(P。ulh／2)12C(t—r。。。h)COS(27c．厂。uIht+0。。。h)+(PⅢ，。f／2)。2C(tZ

6、'spoof)cos(27c厂∽。ft+&poof)+行(f)(1)式中，P为信号功率，C(t—z-)表示信号扩频伪码及初始相位，厂为信号载波频率，0为载波初始相位，行(f)为有限带宽下的噪声模型。欺骗干扰存在时，接收机进行并行码相位捕获，可能检测到卫星信号与欺骗干扰相关峰。欺骗干扰信号依靠功率优势，使接收机进行非相干积分选大判决时，误捕获欺骗干扰，如图1所示。磐06必墨0．2Sr多普真实信号图1真实、欺骗干扰信号非相干输出相关峰航天电子对抗2捕获阶段抗欺骗干扰方法2．1基于上下限阈值的捕获算法卫星导航接收机进行信号捕获时，信号(真实或欺骗干扰信号)的非相干检测包络72的

7、概率密度函数服从中心参量为预检测信噪比C／N的莱斯分布：P，(z)一(z／a：)e“2。沱8；H。州’·j。(z(2C／N)1⋯／a。)(2)式中，C／N一口2／ai表示预检测信噪比(无量纲)，，。(z)≈e。／(2nx)1『2为零阶修正项的贝赛尔函数。欺骗干扰存在的环境下，接收机可以同时捕获到真实、欺骗信号的非相干积分值。干扰方为了保证接收机可以捕获到欺骗干扰信号，倾向于产生干信比JSR较大的欺骗干扰信号，这为干扰信号检测提供了可能。欺骗干扰较大的JSR导致(C／N)。。r高于(C／N)。。，从而使得真实信号、欺骗干扰预检测