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基于新型SQM的GNSS欺骗式干扰检测技术

邓敏 廖欣璐 郭莹莹 姚志强

邓敏, 廖欣璐, 郭莹莹, 姚志强. 基于新型SQM的GNSS欺骗式干扰检测技术[J]. 全球定位系统, 2024, 49(4): 56-65. doi: 10.12265/j.gnss.2024017
引用本文: 邓敏, 廖欣璐, 郭莹莹, 姚志强. 基于新型SQM的GNSS欺骗式干扰检测技术[J]. 全球定位系统, 2024, 49(4): 56-65. doi: 10.12265/j.gnss.2024017
DENG Min, LIAO Xinlu, GUO Yingying, YAO Zhiqiang. A novel GNSS spoofing interference detection technology based on SQM[J]. GNSS World of China, 2024, 49(4): 56-65. doi: 10.12265/j.gnss.2024017
Citation: DENG Min, LIAO Xinlu, GUO Yingying, YAO Zhiqiang. A novel GNSS spoofing interference detection technology based on SQM[J]. GNSS World of China, 2024, 49(4): 56-65. doi: 10.12265/j.gnss.2024017

基于新型SQM的GNSS欺骗式干扰检测技术

doi: 10.12265/j.gnss.2024017
基金项目: 湖南创新型省份建设专项经费资助(2023GK1040);湖南省教育厅项目(22C0055);国家自然科学基金青年项目(62103348)
详细信息
    作者简介:

    邓敏:(1987—),女,副教授,研究方向为导航干扰与抗干扰技术、资源调度、认知无线电. E-mail: iemdeng@xtu.edu.cn

    廖欣璐:(2000—),女,硕士研究生,研究方向为导航干扰与抗干扰技术. E-mail: 202221623157@smail.xtu.edu.cn

    郭莹莹:(1997—),女,硕士研究生,研究方向为导航干扰检测技术. E-mail: 2221027024@qq.com

    姚志强:(1975—),男,教授,研究方向为研究方向为导航定位、下一代宽带无线通信. E-mail: yaozhiqiang@xtu.edu.cn

    通信作者:

    姚志强 E-mail:yaozhiqiang@xtu.edu.cn

  • 中图分类号: P228;TN972.3

A novel GNSS spoofing interference detection technology based on SQM

  • 摘要: GNSS在基础设施应用的定位、导航、授时领域具有重要的战略意义. 鉴于GNSS信号落地功率极低、民码结构透明等特点,民用卫星信号极易受到干扰和欺骗攻击,使得GNSS在获得广泛应用的同时也受到严重的干扰问题. 本文针对传统信号质量监测(signal quality monitoring,SQM )检测量检测概率低和可靠性差的问题,提出一种无需使用跟踪支路载波相位信息的新型SQM检测量,将检测数据值进行滑动平均处理,减少异常波动值造成检测虚警率增高的情况,并推导了检测量的统计分布特性,设置在无先验信息下的计算门限与测量门限,能够避免出现在欺骗与真实导航卫星信号相对载波相位为π的整数倍时,检测失效的情况. 在美国德克萨斯大学奥斯汀分校的公共数据库TEXBAT (texas spoofing test battery)的实采信号上进行的对比实验结果表明,所提基于IQ支路能量变化的双重门限SQM检测算法在不同实采信号场景下均能够在较短的时间内以较优的准确度检测出欺骗攻击. 研究成果对未来抗欺骗通信设备开发具有一定的参考价值,不仅能够有效提高检测性能,且无需对接收机硬件结构进行大规模的改变.进行大规模的改变.

     

  • 图  1  导航欺骗干扰原理示意图

    图  2  新型SQM检测量$ M\mathrm{_{value}} $的直方图与理论PDF曲线

    图  3  场景2中所提SQM检测量$ M_{\mathrm{value}} $时域瞬态响应

    图  4  场景2中的各检测量时域瞬态响应

    图  5  场景3中的新型SQM检测量$ {M_{{\text{value}}}} $时域瞬态响应

    图  6  不同场景下的新型SQM检测量$ {M_{{\text{value}}}} $欺骗判决结果图

    图  7  不同场景下的欺骗检测概率图

    图  8  ELP与新型SQM在相位差为$ {\text{π }} $的整数倍时的检测效果对比图

    表  1  数据集场景说明

    场景 功率优势/dB 频率锁定 起飞时间/s
    静态开关 - 不锁定 -
    静态超负荷时间推移 10.0 不锁定 133
    静态匹配功率时间推移 1.3 锁定 195
    静态匹配动力推移 0.4 锁定 225
    动态超负荷时间推移 9.9 不锁定 199
    动态匹配动力推移 0.8 锁定 199
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-01-30
  • 录用日期:  2024-01-30
  • 网络出版日期:  2024-07-15

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