留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于PCS与Ratio融合的GNSS欺骗检测方法研究

赵慎 胡勇 李世玲 夏意

赵慎, 胡勇, 李世玲, 夏意. 基于PCS与Ratio融合的GNSS欺骗检测方法研究[J]. 全球定位系统, 2024, 49(4): 99-106. doi: 10.12265/j.gnss.2023234
引用本文: 赵慎, 胡勇, 李世玲, 夏意. 基于PCS与Ratio融合的GNSS欺骗检测方法研究[J]. 全球定位系统, 2024, 49(4): 99-106. doi: 10.12265/j.gnss.2023234
ZHAO Shen, HU Yong, LI Shiling, XIA Yi. Research on GNSS spoof detection method based on PCS combined with Ratio[J]. GNSS World of China, 2024, 49(4): 99-106. doi: 10.12265/j.gnss.2023234
Citation: ZHAO Shen, HU Yong, LI Shiling, XIA Yi. Research on GNSS spoof detection method based on PCS combined with Ratio[J]. GNSS World of China, 2024, 49(4): 99-106. doi: 10.12265/j.gnss.2023234

基于PCS与Ratio融合的GNSS欺骗检测方法研究

doi: 10.12265/j.gnss.2023234
基金项目: 国家自然科学基金(61976088); 湖南省自然科学基金(2024JJ9188); 湖南省重点研发计划(2024AQ2033); 湖南省教育厅科学研究重点研究项目(23A0464);湖南省研究生科研创新项目(QL20230271)
详细信息
    作者简介:

    赵慎:(1983—),男,博士,讲师,研究方向为导航时空信息安全. E-mail:zhaoshen_nudt@163.com

    胡勇:(1996—),男,硕士研究生,研究方向为全球卫星导航系统(GNSS)信息安全. E-mail:1106641812@qq.com

    李世玲:(1991—),女,博士,讲师,研究方向为多智能体分布式优化. E-mail:lishilingjjwai@163.com

    夏意:(1988—),女,硕士,工程师,研究方向为导航信息处理与仪器设计. E-mail: 278616669@qq.com

    通信作者:

    夏 意E-mail: 278616669@qq.com

  • 中图分类号: P228.4;TN967.1

Research on GNSS spoof detection method based on PCS combined with Ratio

  • 摘要: 针对功率监测与信号质量监测(signal quality monitoring,SQM)融合(power combined with SQM,PCS)的欺骗检测算法的检测性能在牵引阶段波动性大的问题,提出一种基于PCS与Ratio融合(PCSR)的欺骗检测算法,以改善检测性能. PCSR算法的融合过程使用加权因子将处理后的PCS与Ratio两者的幅值进行线性加权,并通过改变加权因子调整PCS和Ratio对PCSR的贡献. 实验使用美国德克萨斯大学奥斯汀分校的欺骗测试数据集(texas spoofing test battery,TEXBAT)的场景4(data scenario 4,DS4)数据集,比较并分析PCS、Ratio和PCSR算法的欺骗检测性能. 实验结果表明: PCSR具有更高检测概率、检测精度、更好的即时性和稳健性以及更宽检测范围. 提出的PCSR算法兼顾PCS和Ratio两种算法的优点,拥有更优的欺骗检测性能.

     

  • 图  1  PCSR检测量输出分布

    图  2  滑动检测概率Pd示意图

    图  3  场景4示意图

    图  4  PCSR检测量流程图

    图  5  PCS、Ratio和PCSR检测量随时间变化趋势图

    图  6  PCSR第一次跳变放大图

    图  7  检测概率对比

    图  8  二元判决对比

    图  9  判决为欺骗的数目随$\gamma$变化

    图  10  ROC曲线对比

    图  11  PRN6、PRN7和PRN13 ROC曲线对比

  • [1] 常志巧, 辛洁, 时鑫, 等. GPS导航电文核心定位参数发展演变分析[J]. 全球定位系统, 2021, 46(6): 37-43. DOI: 10.12265/j.gnss.2021070501
    [2] 周志健, 冉承新, 戴志强, 等. GNSS直接位置估计技术综述[J]. 全球定位系统, 2023, 48(2): 10-21. DOI: 10.12265/j.gnss.2022199
    [3] 刘清秀, 程玉, 王国栋, 等. 北斗卫星导航欺骗与抗欺骗技术现状探讨[J]. 导航与控制, 2021, 20(4): 24-32. DOI: 10.3969/j.issn.1674-5558.2021.04.003
    [4] 刘丁浩, 吕晶, 马蕊, 等. 卫星导航系统欺骗与抗欺骗技术研究与展望[J]. 通信技术, 2017, 50(5): 837-843. DOI: 10.3969/j.issn.1002-0802.2017.05.001
    [5] 钟伦珑, 刘炅坡, 刘永玉. 基于误差估值累加开环校正的诱导式欺骗检测方法[J]. 电信科学, 2022, 38(9): 116-128. DOI: 10.11959/j.issn.1000-0801.2022261
    [6] 朱瑞晨, 王文益. 基于SCS的多星联合诱导式欺骗检测算法[J]. 现代电子技术, 2023, 46(11): 1-8.
    [7] FABIAN R, YU-HSUAN C, SHERMAN H L, et al. GNSS spoofing detection through spatial processing[J]. Navigation, 2021, 68(2): 234-258. DOI: 10.1002/navi.420
    [8] NIELSEN J, BROUMANDAN A, LACHAPELLE G. GNSS spoofing detection for single antenna handheld receivers[J]. Navigation, 2011, 58(4): 335-344. DOI: 10.1002/j.2161-4296.2011.tb02590.x
    [9] CHEN J J, XU Y, YUAN H, et al. A new GNSS spoofing detection method using two antennas[J]. IEEE access, 2020(8): 110738-110747. DOI: 10.1109/ACCESS.2020.3002804
    [10] MAGIERA J. A multi-antenna scheme for early detection and mitigation of intermediate GNSS spoofing[J]. Sensors, 2019, 19(10): 2411. DOI: 10.3390/s19102411
    [11] LARISA A D, LEMIESZEWSKI L S, CCHIN E F. GNSS spoofing detection using static or rotating single-antenna of a static or moving victim[J]. IEEE access, 2018(6): 79074-79081. DOI: 10.1109/ACCESS.2018.2879718
    [12] GU N Z, XING F, YOU Z. GNSS spoofing detection based on coupled visual/inertial/GNSS Navigation System[J]. Sensors, 2021, 21(20): 6769. DOI: 10.3390/s21206769
    [13] TAO H Q, WU H, LI H, et al. GNSS spoofing detection based on consistency check of velocities[J]. Chinese journal of electronics, 2019, 28(2): 437-444. DOI: 10.1049/cje.2019.01.006
    [14] LI J Z, ZHU X W, OUYANG M J, et al. GNSS spoofing detection technology based on doppler frequency shift difference correlation[J]. Measurement science and technology, 2022, 33(9): 732-741. DOI: 10.1088/1361-6501/ac672a
    [15] WANG W Y, LI N, WU R B, et al. Detection of induced GNSS spoofing using S-Curve-Bias[J]. Sensors, 2019, 19(4): 922. DOI: 10.3390/s19040922
    [16] ZHANG X R, LI H, YANG C, et al. Signal quality monitoring-based spoofing detection method for Global Navigation Satellite System vector tracking structure[J]. IET radar, sonar & navigation, 2020, 14(6): 944-953. DOI: 10.1049/iet-rsn.2020.0021
    [17] SUN C, CHEONG J W, DEMPSTER A G, et al. Robust spoofing detection for GNSS instrumentation using Q-Channel signal quality monitoring metric[J]. IEEE transactions on instrumentation and measurement, 2021(70): 1-15. DOI: 10.1109/TIM.2021.3102753
    [18] PHELTS R E. Multicorrelator techniques for robust mitigation of threats to GPS signal quality[D]. California: Stanford University, 2001.
    [19] MUBARAK O M, DEMPSTER A G. Analysis of early late phase in single-and dual-frequency GPS receivers for multipath detection[J]. GPS solutions, 2010, 14(4): 381-388. DOI: 10.1007/s10291-010-0162-z
    [20] SUN C, CHEONG J W, DEMPSTER A G, et al. GNSS spoofing detection by means of signal quality monitoring (SQM) metric combinations[J]. IEEE access, 2018(6): 66428-66441. DOI: 10.1109/ACCESS.2018.2875948
    [21] DEHGHANIAN V, NIELSEN J, LACHAPELLE G. GNSS spoofing detection based on signal power measurements: statistical analysis[J]. International journal of navigation and observation, 2012(2012): 313527. DOI: 10.1155/2012/313527
    [22] 王璐, 张林杰, 吴仁彪. 功率监测与SQM融合的GNSS欺骗干扰检测[J]. 信号处理, 2023, 39(3): 505-515.
    [23] MANFREDINI E G, DOVIS F, MOTELLA B. Validation of a signal quality monitoring technique over a set of spoofed scenarios[C]//2014 7th ESA Workshop on Satellite Navigation Technologies and European Workshop on GNSS Signals and Signal Processing (NAVITEC) , 2014.
    [24] 王文益, 龚婧. 基于复合SQM方差的GNSS欺骗式干扰检测算法[J]. 中国民航大学学报, 2020, 38(4): 7-12.
    [25] 龚婧. 基于SQM方差的单天线GNSS欺骗式干扰检测算法的研究[D]. 天津: 中国民航大学, 2020.
  • 加载中
图(11)
计量
  • 文章访问数:  108
  • HTML全文浏览量:  50
  • PDF下载量:  11
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2023-12-21
  • 网络出版日期:  2024-07-08

目录

    /

    返回文章
    返回