具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为便于对本实施例进行理解，首先对本申请实施例所公开的一种用于欺骗式GNSS干扰信号测向定位方法进行详细介绍，本申请是通过在不同方向上接收并解码欺骗式GNSS信号，从解码后的信号中提取信号强度信息，利用不同方向上GNSS信号强度的区别来对干扰源进行定位。相比较于传统的基于频谱仪或监测接收机的测向方法，本发明可以充分利用GNSS信号的基带处理增益，具有极高的灵敏度。本发明的核心是利用GNSS接收机实现对欺骗式GNSS干扰源的快速发现和定位，要完成这一核心目标，需要解决的关键问题包括了：

(1)如何识别欺骗式GNSS信号；

(2)欺骗式GNSS干扰信号测向；

(3)在GNSS终端受到欺骗式干扰无法提供准确位置的情况下，实现对干扰源的交汇定位。

请参考图1，其示出了本申请实施例提供的一种用于欺骗式GNSS干扰信号测向定位方法的流程图，该方法可以包括以下步骤：

S1、在目标区域的全方向搜索监测目标干扰信号。

S2、将搜索到的目标干扰信号进行解码并进行信息回传，将解码提取到的GNSS卫星信号强度数据与电子罗盘的方位角数据、GNSS位置和时间信息相关联。

在本申请实施例中，移动定位系统(欺骗式GNSS干扰设备)至目标区域，在全方向搜索监测目标信号。

欺骗式GNSS干扰设备多设计为覆盖某一区域的固定式设备，能够产生针对GPS、北斗、GLONASS、GALILEO中的一种或多种制式的欺骗信号，其发射功率较低，多为1mW～10mW，发射频率与GNSS信号相同：GPS L1 1575MHz，北斗B1 1561MHz，GLONASS G1 1600MHz，GALILEO E1 1575MHz。由于欺骗式GNSS干扰同正常GNSS信号特性完全相同(欺骗式GPS信号频谱图如图2所示)，首先需要确定在目标区域是否存在欺骗式GNSS干扰。若存在欺骗式GNSS干扰，改变天线指向，否则继续进行搜索监测。通过以上步骤S1和S2可以解决本发明的关键问题(1)，即“如何识别欺骗式GNSS信号。

S3、判断是否存在欺骗式GNSS干扰信号。

在本申请实施例中，判断的方法具体为通过专用高增益定向天线接收信号并馈入GNSS接收机，接收机对信号进行解调和定位解算，并将处理后的信息发送至数据处理单元，包括UTC时间、位置信息、GNSS卫星信号强度。对于正常GNSS信号来说，由于导航卫星的轨位不同，定向天线在不同卫星卫星方向上的增益不同，再加上每颗导航卫星发射的信号到达地面GNSS终端的传播链路也不相同，导致GNSS终端接收到的不同导航卫星信号的载噪比有较大差异，终端接收不同导航卫星信号的载噪比差异很大。而对于欺骗式GNSS信号来说，其信号亦包含多颗导航卫星信号，然而这些信号均来自于同一个发射源，对GNSS终端来说天线增益和传播链路均相同，因此，GNSS终端接收到的不同导航卫星信号的载噪比也相同。若GNSS终端接收到的多颗导航卫星信号载噪比接近(相差小于2dB)，即可判断存在欺骗式GNSS干扰，同样可以判断这些卫星信号来自于同一个发射源。

S4、当存在欺骗式GNSS干扰信号，则通过改变天线指向，对各个方向上对干扰信号的强度进行采集和测量，对采集时间内各个方向上干扰信号的强度进行累加并平均，得到不同方向上干扰信号的强度的均值，以此确定干扰信号最大强度的来波方向。

具体地，在本申请实施例中，在判断存在欺骗式GNSS干扰后，通过人为改变定向天线角度，在各个方向上对导航卫星信号载噪比进行测量，该载噪比的大小即反映了欺骗式GNSS干扰信号的强度，定向天线具有方向性(本发明实施例中使用的天线水平方向图如图3所示)，在天线增益最大的方向上干扰信号的强度最大。数据处理单元将来自于同一个发射源的导航卫星编号、信号载噪比和当前时间保存至数据库，同步记录三轴电子罗盘回传的方位角数据，并与导航卫星载噪比数据在时间维度上进行实时匹配，也就是将干扰信号强度与方位角度关联起来。当完成所有方位(360°)的匹配后，计算每个方位(精确到1°)上导航卫星载噪比的平均值，找出最大值所在的方位，即为欺骗式GNSS干扰信号的来波方向。可以看出，本步骤针对于欺骗式GNSS干扰信号测向提出了解决方法。

S5、改变测向定位系统的位置，进行多次干扰信号方位测量，并保存测量结果；

S6、根据S5中得到的各个方位角测量结果，结合位置信息进行优化定位。

在完成了对欺骗式GNSS信号的识别的测向，由于在测试点存在欺骗式GNSS干扰，GNSS终端无法提供准确定位，而移动运营商提供的“移动位置服务”基于基站与终端之间通信时差来计算终端当前的位置，不受GNSS干扰影响。通信单元提供网络服务和移动位置服务，并将定位的经纬度回传至数据处理单元，数据处理单元将测试点经纬度与步骤二中得到的干扰信号方位角保存至数据库。移动欺骗式GNSS干扰信号测向定位系统至另一位置，重复之前步骤，再次对干扰信号进行测向，并保存测向结果和测试点经纬度。根据前述的测向结果和经纬度，计算测向线的交汇点，即可得到干扰源的位置估计。当测向次数大于2次，可对多个测向线交汇点进行融合优化处理，本发明采用最小二乘法对目标位置进行优化定位，可进一步提高精度，图4给出了测向定位系统软件交汇定位界面。该步骤针对本发明中涉及到的在GNSS终端受到欺骗式干扰无法提供准确位置的情况下，实现对干扰源的交汇定位，提供了有效的解决办法。

综上，本发明是通过在不同方向上接收并解码欺骗式GNSS信号，从解码后的信号中提取信号强度信息，利用不同方向上GNSS信号强度的区别来对干扰源进行定位。相比较于传统的基于频谱仪或监测接收机的测向方法，本发明可以充分利用GNSS信号的基带处理增益，具有极高的灵敏度。本发明中开发的欺骗式GNSS干扰信号测向定位系统及配套软件算法能够达到预期目标，满足目前对欺骗式GNSS干扰信号测向定位的需求。该发明创造性地提出利用GNSS接收机输出的导航卫星信号强度信息对欺骗式GNSS干扰进行测向定位，突破了传统监测手段面对欺骗式GNSS干扰时的局限性，从根本上解决了对欺骗式GNSS干扰排查的难题。本发明体积小、重量轻、成本低，可节约大量人力及资金，具有重要的实际意义。

请参考图5，其示出了本申请实施例提供的一种用于欺骗式GNSS干扰信号测向定位系统的框图。本实施例提出了使用GNSS接收机输出的导航卫星信号强度作为测向依据这一颠覆性理念，设计开发了集专用GNSS天线、信号采集和分析计算等功能于一体的新型测向定位系统，该系统可充分利用GNSS信号处理的基带增益，突破性地提高了欺骗式GNSS干扰监测的灵敏度，解决了欺骗式干扰查找的难题。

本发明提供的欺骗式GNSS干扰信号测向定位系统，包括信号接收单元、通信单元和数据处理单元。信号接受单元负责接收干扰信号，并对不同方向上欺骗式GNSS干扰信号的能量进行测量。数据处理单元与信号接收单元通过COM口连接，负责对数据接收单元进行控制，接收数据并计算测向和定位结果。系统架构如图5所示。

信号接收单元包括GNSS接收机，GNSS接收机的功能为接收并解码GNSS信号，输出包含UTC时间、定位结果、GNSS卫星轨位、GNSS卫星信号强度的数据流。

信号接受单元还包括天线、电子罗盘。天线为定向天线，可接收GNSS频段干扰信号，为GNSS接收机提供信号输入；电子罗盘将天线的方位角数据传输到数据处理单元。

通信单元中实现的功能包括：接入移动运营商网络，提供基站定位与数据服务功能。

数据处理单元中实现的功能包括：处理GNSS接收机回传的数据流，提取并保存UTC时间、位置信息、GNSS卫星信号强度；欺骗式GNSS干扰信号识别；对提取到的GNSS卫星信号强度数据进行处理；实时将GNSS卫星信号强度数据与电子罗盘的方位角数据、GNSS位置和时间信息关联起来；根据在各个方向上对GNSS卫星信号强度的测量，确定最大信号强度出现的来波方向，根据测向线计算干扰源的位置。

对本发明的定位系统中的硬件具体要求如下：

专用监测接收天线参数要求：定向天线，增益(1575MHz±50MHz)≥12dBi，驻波比(1150-1600MHz)≤1.5。

GNSS接收机性能要求：支持GPS、北斗、Galileo、GLONASS，支持NMEA通讯协议，数据输出速率≥10Hz，冷启动捕获灵敏度≤-140dBm，跟踪灵敏度≤-160dBm。

电子罗盘要求：方位角精度≤0.1°，数据输出速率≥10Hz。

数据处理单元要求：至少配备USB2.0或USB3.0端口2个，内存≥4GB。

通信单元要求：能够适配移动运营商网络，提供网络服务和移动位置服务。

如图5所示，天线接收在频率范围内的信号，通过馈线将信号馈入GNSS接收机，GNSS接收机对信号进行解码并将解码后的数据(UTC时间、位置信息、GNSS卫星信号强度)发送到数据处理单元，电子罗盘将测得的方位角数据发送到数据处理单元。数据处理单元对接收到的数据进行处理，判断是否存在欺骗式干扰信号；若存在干扰信号，则实时将GNSS卫星信号强度数据与电子罗盘的方位角数据关联起来，根据在各个方向上对目标信号能量的测量，确定最大能量出现的来波方向，根据测向线计算干扰源的位置。

本申请实施例中，设计开发的测向定位系统配有方向性天线、平板电脑、GNSS接收机，系统总重不超过2kg，无需外接电源即可连续工作3小时，适合单兵携带，可以说，本发明中研制的测向定位系统时方便灵活、易于便携式监测。近期民航GPS干扰层出不穷，严重威胁了飞行安全，本发明中开发的测向定位系统已在山东、湖南等地得到了应用，在排查民航GPS干扰上取得了较好的效果。

可以看出，本发明根据实际需求提出创造性地提出利用GNSS接收机输出的导航卫星信号强度信息对欺骗式GNSS干扰进行精确、快速的定位，克服了传统监测手段灵敏度低、无法区分干扰信号从而难以对欺骗式GNSS干扰信号进行测向与定位的问题，从根本上解决了对欺骗式GNSS干扰排查的难题。本发明体积小、重量轻、成本低，适合单兵携带，机动性强，可节约大量人力及资金，具有重要的实际意义。

关于用于欺骗式GNSS干扰信号测向定位系统的具体限定可以参见上文中对于用于欺骗式GNSS干扰信号测向定位方法的限定，在此不再赘述。上述用于欺骗式GNSS干扰信号测向定位系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。