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基于牛顿迭代法的GNSS欺骗干扰参数估计

王佳奇 唐小妹 孙广富

王佳奇, 唐小妹, 孙广富. 基于牛顿迭代法的GNSS欺骗干扰参数估计[J]. 全球定位系统, 2022, 47(6): 86-90. doi: 10.12265/j.gnss.2022171
引用本文: 王佳奇, 唐小妹, 孙广富. 基于牛顿迭代法的GNSS欺骗干扰参数估计[J]. 全球定位系统, 2022, 47(6): 86-90. doi: 10.12265/j.gnss.2022171
WANG Jiaqi, TANG Xiaomei, SUN Guangfu. GNSS spoofing signal parameters estimation based on Newton’s method[J]. GNSS World of China, 2022, 47(6): 86-90. doi: 10.12265/j.gnss.2022171
Citation: WANG Jiaqi, TANG Xiaomei, SUN Guangfu. GNSS spoofing signal parameters estimation based on Newton’s method[J]. GNSS World of China, 2022, 47(6): 86-90. doi: 10.12265/j.gnss.2022171

基于牛顿迭代法的GNSS欺骗干扰参数估计

doi: 10.12265/j.gnss.2022171
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(U20A0193)
详细信息
    作者简介:

    王佳奇:(1997—),男,硕士,研究方向为卫星导航对抗技术

    唐小妹:(1982—),女,博士,研究员,研究方向为卫星导航信号处理技术和接收机设计

    孙广富:(1970—),男,博士,研究员,研究方向为卫星导航信号接收技术

    通信作者:

    唐小妹 E-mail: txm_nnc@126.com

  • 中图分类号: P228.4

GNSS spoofing signal parameters estimation based on Newton’s method

  • 摘要: 欺骗干扰是全球卫星导航系统(GNSS)发展面临的重要挑战,针对小时延场景下欺骗干扰参数估计方法计算量大的问题,提出了一种基于牛顿迭代法的参数估计方法. 该方法以码相位估计为核心,通过构建欺骗场景下信号参数的非线性估计模型,采用牛顿迭代法对信号码相位进行估计,在此基础上采用最小二乘法对信号幅度和载波相位进行估计. 实验结果表明:该方法的平均迭代次数在10次左右,相比于传统参数估计方法,算法有效性大幅提升. 在准确性方面,该方法能够有效提高小时延场景下的信号参数估计精度.

     

  • 图  1  信号码相位的网格搜索

    图  2  信号码相位的估计精度(SNR=20 dB)

    图  3  信号码相位估计的偏差(SNR=20 dB)

    图  4  迭代次数

    图  5  不同SNR条件下的欺骗码相位参数估计精度

    图  6  不同SNR条件下的欺骗码相位参数估计偏差

    图  7  不同SNR条件下的迭代次数

  • [1] JAFARNIA-JAHROMI A, BROUMANDAN A, NIELSEN J, et al. GPS vulnerability to spoofing threats and a review of anti-spoofing techniques[J]. International journal of navigation and observation, 2012(9): 1-16. DOI: 10.1155/2012/127072
    [2] JAHROMI J. A GNSS signal authenticity verification in the presence of structural interference [D]. Calgary: University of Calgary, 2013.
    [3] MA C, YANG J, CHEN J Y, et al. Effects of a navigation spoofing signal on a receiver loop and a UAV spoofing approach[J]. GPS solutions, 2020, 24(3): 1-13. DOI: 10.1007/s10291-020-00986-z
    [4] PSIAKI M L, HUMPHREYS T E. GNSS spoofing and detection[J]. Proceedings of the IEEE, 2016, 104(6): 1258-1270. DOI: 10.1109/JPROC.2016.2526658
    [5] SHEPARD D P, HUMPHREYS T E. Characterization of receiver response to a spoofing attacks[C]//The 24th International Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation, 2011: 2608-2618.
    [6] BHATTI J, HUMPHREYS T E. Hostile control of ships via false GPS signals: demonstration and detection[J]. NAVIGATION: Journal of the institute of navigation, 2017, 64(1): 51-66. DOI: 10.1002/navi.183
    [7] 徐成涛. 基于统计模型的多径误差评估和现代导航信号多径抑制技术研究[D]. 长沙: 国防科学技术大学, 2016.
    [8] BLANCO-DELGADO N, NUNES F D. Multipath estimation in multicorrelator GNSS receivers using the maximum likelihood principle[J]. IEEE transactions on aerospace and electronic systems, 2012, 48(4): 3222-3233. DOI: 10.1109/TAES.2012.6324696
    [9] SHANG X Y, SUN F P, ZHANG L D, et al. Detection and mitigation of GNSS spoofing via the pseudorange difference between epochs in a multicorrelator receiver[J]. GPS solutions, 2022, 26(2): 1-14. DOI: 10.1007/s10291-022-01224-4
    [10] VAN NEE R D J. The multipath estimating delay lock loop[C]// IEEE Second Symposium on Spread Spectrum Techniques and Applications, 1992: 39-42. DOI: 10.1109/ISSSTA.1992.665623
    [11] 叶锦宇, 寇艳红. 基于MEDLL的分级搜索抗多径算法[J]. 北京航空航天大学学报, 2016, 42(6): 1228-1235.
    [12] 王佳奇, 孙广富, 唐小妹, 等. 基于NELDER-MEAD的GNSS欺骗干扰参数估计方法[J/OL]. (2022-08-04) [2022-09-22]. http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2406.TN.20220803.1653.010.html
    [13] GROSS J N, KILIC C, HUMPHREYS T E. Maximum-likelihood power-distortion monitoring for GNSS-signal authentication[J]. IEEE transactions on aerospace and electronic systems, 2019, 55(1): 469-475. DOI: 10.1109/TAES.2018.2848318
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-09-23
  • 录用日期:  2022-10-13
  • 网络出版日期:  2022-11-14

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