导航欺骗干扰源的定位方法及系统

文档序号:681241 发布日期:2021-04-30 浏览:8次 >En<

阅读说明:本技术 导航欺骗干扰源的定位方法及系统 (Positioning method and system of navigation deception jamming source ) 是由 刘志俭 明德祥 钟小鹏 乔纯捷 于 2021-03-30 设计创作,主要内容包括:本发明涉及卫星导航领域,具体提供一种导航欺骗干扰源的定位方法及系统。通过至少两个时间同步的测量装置,在不同的位置接收并处理欺骗干扰信号,输出导航欺骗信号中包含卫星的伪距信息。针对导航欺骗干扰源中的同一颗卫星,以某一个测量装置作为参考装置,其它测量装置测量的伪距值与参考装置测量的伪距值相减,得到伪距距离差。以导航欺骗干扰源为未知量,基于距离差和已知测量装置的位置建立方程组,得到导航欺骗干扰源的位置。本发明通过多个时间同步的测量装置,可快速确定静态或动态的微弱的导航欺骗干扰源的位置。(The invention relates to the field of satellite navigation, and particularly provides a positioning method and a positioning system for a navigation deception jamming source. And receiving and processing deception jamming signals at different positions through at least two measuring devices synchronized in time, and outputting pseudo range information of the navigation deception signals including satellites. And for the same satellite in the navigation deception jamming source, taking a certain measuring device as a reference device, and subtracting pseudo-range values measured by other measuring devices from the pseudo-range values measured by the reference device to obtain a pseudo-range distance difference. And establishing an equation set by taking the navigation deception jamming source as an unknown quantity based on the distance difference and the position of the known measuring device to obtain the position of the navigation deception jamming source. The invention can quickly determine the position of a static or dynamic weak navigation deception jamming source through a plurality of measuring devices with synchronous time.)

导航欺骗干扰源的定位方法及系统

技术领域

本发明涉及卫星导航领域,尤其涉及一种导航欺骗干扰源的定位方法及系统。

背景技术

卫星导航欺骗干扰源是一种低功率的卫星导航干扰设备,其发射功率仅为毫瓦级,在经过一定距离的空间传播后,欺骗信号功率甚至低于环境噪声,但是仍然高于真实的卫星导航信号,可以对正在使用中的卫星导航设备进行干扰,使其输出错误的位置和时间,从而带来较大的安全隐患。

现有的欺骗干扰源定位技术,主要包括到达角(AOA)、接收信号强度(RSS)、到达时间差(TDOA)、到达频率差(FDOA)等,但这些技术主要针对高功率压制干扰,而欺骗干扰由于功率较低,则这些技术无法定位欺骗干扰源,如传统的无线电定向定位设备可通过频谱分析的方法来发现明显高于噪底的非正常信号,而对于微功率的导航欺骗干扰信号,当无线电定向定位设备与干扰源存在一定距离时,欺骗干扰信号的功率仅略高于噪底,甚至低于噪底,导致传统的无线电探测设备无法定位该干扰源;同时现有导航对抗技术主要致力于在对导航欺骗信号的识别和消除上,无法对干扰源进行有效定位。因此迫切需要一种能够对导航欺骗干扰源的定位方法。

发明内容

针对现有技术的不足,本发明提供一种操作简单又高效的导航欺骗干扰源的定位方法和系统,可以通过至少两个时间同步的测量装置对导航欺骗信号源进行定位,具体采用以下技术方案:

一种导航欺骗干扰源的定位方法,包括:

S1.个时间同步的测量装置,在不同位置接收导航欺骗干扰信号,其中N≧2;

S2. 所述测量装置对所述导航欺骗信号进行处理,输出测量装置到卫星的伪距信 息,记为,其中为测量装置编号,为所述导航欺骗信号中的卫星编号,为导航欺骗信号中包含卫星的数量,其中M≧1;

S3. 任意选择第个测量装置作为参考测量装置,计算非参考测量装置与 所述参考测量装置对所述号卫星的伪距的距离差,其中

S4. 以导航欺骗干扰源位置为未知量,基于所述距离差和已知测量装置的位置建立方程组,得到导航欺骗干扰源的位置。

进一步地,在步骤S1中,所述时间同步还包括频率同步。

进一步地,在步骤S1中,所述时间同步包括与GNSS系统的时间同步。

进一步地,在步骤S3中,当导航欺骗信号中包括颗卫星信号时,对第个非 参考测量装置、所述参考测量装置分别输出到颗卫星的伪距进行求差得到个距离差, 计算个距离差的均值,其中

进一步地,当N=2时,所述导航欺骗干扰源的位置确定在一个三维空间的曲面上;当N=3时,所述导航欺骗干扰源的位置确定在一条曲线上;当N≧4时,所述导航欺骗干扰源的位置确定在两个以内的点位上。

进一步地,若N<4时,通过移动非参考测量装置在不同的点位测量,得到多个伪距,基于与参考测量装置输出的伪距得到的多个距离差,对导航欺骗干扰源定位。

本发明,还进一步提供一种导航欺骗干扰源的定位系统,包括依次连接的时间同 步单元、测量导航欺骗干扰信号的N个不同位置的测量装置,其中N≧2,和处理单元;所述个不同位置的测量装置基于所述时间同步单元对导航欺骗干扰信号的接收,并输出导 航欺骗信号中包含的至少一颗卫星的伪距信息;所述处理单元收集个测量装置处理得到 的伪距信息,计算得到导航欺骗干扰源的位置。

进一步地,所述时间同步单元基于自身的频率基准或同步GNSS系统时间频率。

进一步地,所述不同位置包括等距位置或非等距位置;所述测量装置与所述处理单元为有线或无线连接。

进一步地,所述时间同步单元向各测量装置的时频传递采用星型、菊花链拓扑结构或者分布式结构。

与现有技术相比,本发明的优点及积极效果在于:

1. 对微弱的导航欺骗干扰信号的定位:本发明提出利用基于基准频率同步的两个以上的定位装置在不同的测量位置对同一导航欺骗干扰信号进行伪距测量,通过伪距差与测量位置的计算,实现导航欺骗干扰源欺骗源定位,不论是产生式欺骗干扰源还是转发式欺骗干扰源,均能快速有效对以上欺骗干扰源进行定位,相对现有导航欺骗干扰源定位中的到达角(AOA)、接收信号强度(RSS)、到达时间差(TDOA)、到达频率差(FDOA)等技术,克服了传统的频谱测量技术无法对弱信号进行处理的问题,实现对微弱的导航欺骗干扰信号的定位;

2. 通过多个时间同步的测量装置,可快速确定干扰源的所在区域/位置,可有效解决动态、静态的导航欺骗干扰源定位。

附图说明

图1为本发明实施例的方法流程示意图;

图2为本发明实施例的系统构成示意图;

图3为本发明实施例的系统构成示意图;

图4为本发明实施例的系统构成示意图;

图5为本发明实施例的系统构成示意图;

图6为本发明实施例的系统构成示意图;

图7为本发明实施例的测量装置示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅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,都应当属于本发明保护的范围。

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

本发明提供的一种导航欺骗干扰源的定位方法,图1示出了该实施例的方法流程示意图,包括:

S1. 个时间同步的测量装置,在不同位置接收导航欺骗干扰信号;

具体在步骤S1中,个测量装置的时间同步可以通过多种方式,包括星型结构、菊 花链结构或者分布式结构。在星型结构、菊花链结构中由统一的时频单元生成本地的PPS 和/或基准频率信号,然后以有线或无线的方式传递到各个测量装置;进一步的,本地的时 频单元可以通过接收GNSS信号实现对本地时钟的驯服,实现本地卫星导航时频的同步。在 分布式结构中,每一个测量装置都配备一个本地的时频单元,具体地说,只需要同步基准频 率,既可以实现本发明中的同步,该时频单元通过接收GNSS信号实现对本地时钟的驯服完 成与GNSS时频的同步,从而实现所有测量装置的时间同步。

在本实施例中,在步骤S1中,各测量装置布置在不同位置,接收导航欺骗信号,测量装置布置的位置为已知,且均可正常接收欺骗导航干扰信号;当存在3个以上的测量装置时,优选通过无线方式实现时频同步。时间同步单元中布置多个时间同步模块,每个时间同步模块分别对应不同的测量装置,多个时间同步模块之间相互同步。

S2. 测量装置对导航欺骗信号进行处理,输出导航欺骗信号包含的至少一颗卫星 的伪距信息,记为,其中为测量装置编号,为导航欺骗信号中的卫星编号,为导航欺骗信号中包含的卫星信号的数量。

具体在步骤S2中,测量装置对欺骗导航信号进行处理,通常导航欺骗信号中会包含不止一颗卫星导航信号,测量装置可对其中一颗或多颗卫星的信号进行处理,并输出一个或多个伪距;当仅处理一颗卫星导航信号时,则在本实施例中,要求所有的测量装置输出导航欺骗信号中的同一颗卫星导航信号的伪距。

S3. 任意选择第个测量装置作为参考测量装置,计算其它非参考测量装 置与参考测量装置对号卫星的距离差,其中

具体在S3步骤中,可以得到个距离差。

在另一本实施例中,在步骤S3中,若导航欺骗信号中存在颗卫星信号,对 第个非参考测量装置、所述参考测量装置分别输出到颗卫星的伪距进行求差得到 个距离差,且取个距离差的平均值,即,作为第个非 参考测量装置、所述参考测量装置输出到颗卫星的伪距的距离差,更可以减少测距误 差,求得的导航欺骗干扰源的定位更精确。

S4. 以导航欺骗干扰源位置为未知量,基于距离差和已知各测量装置的位置,建立方程组,即可得到导航欺骗干扰源的位置,该位置可以是区域,也可以是具体的坐标点位。

具体计算方式如下:

以第一测量装置为原点,建立笛卡尔三维直角坐标系,令导航欺骗干扰源在该 坐标系内的位置为

S11. 在坐标系中,将第二测量装置放置在第一位置为已知,且,第一测量装置与第二测量装置时间同步;

S12. 第一测量装置和第二测量装置同时对导航欺骗信号进行处理,输出导航欺 骗信号包含的至少一颗卫星的伪距信息,分别为为导航欺骗信号中的卫星编 号,为导航欺骗信号中包含的卫星信号的数量;

S13. 计算第一测量装置与第二测量装置对号卫星的伪距差

S14.当有2个以上的测量装置时,已知第三测量装置、第四测量装置、第五测量装 置分别在第二位置、第三位置、第四位置与第一测量装置同时对 导航欺骗信号中的号卫星进行处理后得到伪距差

S15. 根据测量结果获得的伪距差,建立方程组:

方程(2)-方程(1)、方程(4)-方程(3)分别得到

方程(6)-方程(5)即可求解,将代入方程(5)或(6)即可求解

同理方程(3)-方程(1)、方程(4)-方程(2)得到

已知或方程(8)-方程(7)求解,将代入方程(7)或(8)即可求解;已知 代入方程(0)即可求解

更优选地是,重复步骤S11、S12、S13、S14三次以上,取各伪距差的均值代入步骤S15中,构成方程组,减少测距误差,求得的导航欺骗干扰源的定位更精确。

具体在步骤S3中,当时,仅存在一个伪距差,可以确定导航欺骗干扰源的位置 在一个三维空间曲面上,曲面上的任一点到两个测量装置的距离差相等;当时,存在 两个距离差,可以确定导航欺骗干扰源的位置在一个三维空间曲线上,曲线上的任一点到 三个测量装置的距离差满足S3步骤所述方程;当时,存在三个距离差,可以确定导航 欺骗干扰源的位置在两个以内的点位上,所述点位到四个测量装置的距离差满足S3步骤所 述方程;当时,可以确定唯一的导航欺骗干扰源位置,该位置个测量装置的距离差 满足S3步骤所述方程。

在另一实施例中,当测量装置的数量小于四个时,可以通过移动非参考测量装置在不同的点位测量,得到多个伪距,基于与参考测量装置输出的伪距得到的多个距离差,等效于大于四个测量装置对导航欺骗干扰源的定位,基于多个距离差求得导航欺骗干扰源的位置。如当只有2个测量装置时,按照步骤S15,将第二测量装置分别移动不同位置,同样可以获得多个伪距差,详细过程如下:

S151. 重复步骤S12、S13、S14三次,第二测量装置分别在第二位置、第三位 置、第四位置与第一测量装置同时对导航欺骗信号中的号卫星进行处理 后得到伪距差

S16. 根据测量结果获得的伪距差,建立方程组:

方程(2)-方程(1)、方程(4)-方程(3)分别得到

方程(6)-方程(5)即可求解,将代入方程(5)或(6)即可求解

同理方程(3)-方程(1)、方程(4)-方程(2)得到

已知或方程(8)-方程(7)求解,将代入方程(7)或(8)即可求解;已知 代入方程(0)即可求解

在本发明的以上计算过程中,仅以最直接简单的坐标字母表示,任意字母均可按照实际数值进行计算。

本发明提供的一种导航欺骗干扰源的定位系统,图2示出了该实施例的系统构成 示意图,定位系统包括时间同步单元、个布置在不同位置的测量装置,如测量装置 1……测量装置2,和处理单元。其中,时间同步单元为个测量装置提供时间频率信号,可 以通过有线或无线传输;个测量装置基于相同的时间频率信号输出导航欺骗信号中至少 一颗相同导航卫星的伪距;处理单元根据获取的卫星伪距信息,以其中一个测量装置作为 参考测量装置,计算其它非参考测量装置与参考测量装置对号导航卫星的伪距距离差, 根据距离差和已知各测量装置的位置建立方程组,计算导航欺骗干扰源的位置,即完成定 位。

具体地,在本实施例中,时间同步单元可以基于自身的频率基准,也可以同步GNSS系统的时间频率,只要各测量装置的时间频率保持一致即可。

在另一实施例中,各测量装置布置的位置不同,可以等距位置或非等距位置布置;所述测量装置与所述时间单元、所述处理单元为有线或无线连接;也可以在其他实施例中,各测量装置分别包括时间同步单元,各时间同步单元通过无线进行同步;或者当其中一个测量装置为包括时间同步单元的测量装置,其他测量装置均连接所述包括时间单元的测量装置,测量装置之间也可以形成一个拓扑结构。

当然在另一实施例中,时间同步单元向各测量装置的时频传递采用星型、菊花链拓扑结构或者分布式结构,保证每个测量装置直接同时同频。

按照图3所示,一个时间同步单元中包括个时间同步模块,各时间同步模块分别 对应各测量装置:时间同步模块1对应测量装置1……时间同步模块对应测量装置,分 别传输同步的时间频率信号给各测量装置,各时间同步模块之间相互传递。

如图4所示,一个时间同步单元中包括个时间同步模块,每个时间同步模块分别 对应每个测量装置:时间同步模块1对应测量装置1……时间同步模块对应测量装置, 分别传输同步的时间频率信号给各测量装置,各个时间同步模块都以GNSS系统时间为基 准,相互之间无传递关系,各测量装置连接同一个处理单元。

图5所示,某一个测量装置1含有时间同步模块,其他测量装置则以该含有时间同 步模块的测量装置为主,如时间同步模块与测量装置2……测量装置都进行连接,传输同 步的时间频率信号给各测量装置,保证各测量装置的时间/频率同步,各测量装置连接同一 个处理单元。

图6所示,是各测量装置都分别配置有时间同步模块,全部接收并同步GNSS系统的时间频率信息,各测量装置连接同一个处理单元。

同时,在本发明中,如图7所示,测量装置,包括接收模块,接收模块用于接收导航欺骗信号,测距模块基于时间同步模块的时间/频率基准,对导航欺骗信号进行测距处理,输出的伪距发给处理单元进行计算处理,获得导航欺骗干扰源的定位。

本发明中的处理单元,可以是一个PC主机,或移动终端,平板,电脑,手机APP软件,具体地本处理单元,还有控制各测量装置的时间同步,以及控制各测量装置输出同一颗卫星信号的伪距,或者是多颗卫星信号的伪距。

综上,本发明采用与处理卫星导航信号类似的测距技术,克服了传统的频谱测量技术无法对弱信号进行处理的问题;通过多个时间同步的测量装置,可快速确定导航欺骗干扰源的所在位置,以进一步为消除导航欺骗干扰源奠定基础。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上,然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围的情况下,都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均应落在本发明技术方案保护的范围内。

15页详细技术资料下载
上一篇:一种医用注射器针头装配设备
下一篇:一种联合GNSS导航星座与接收机的同步模拟系统

网友询问留言

已有0条留言

还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!

精彩留言,会给你点赞!

技术分类