1.基于信道差异的转发式GNSS欺骗干扰检测方法,其特征是按如下步骤:第一步:判定当前导航卫星信道的状态;
第一步具体如下:导航卫星信道状态采用Lutz模型描述,包括:“好状态”和“坏状态”两种状态;“好状态”下接收信号中存在直射分量,接收信号包络服从莱斯分布,表达式为其中,r是信号的包络, 是“好状态”下Rice分布的方差,z是直射信号分量,I0(x)是第一类零阶贝塞尔函数;
“坏状态”下接收信号中不存在直射分量,服从的是瑞利分布与对数正态分布的组合,表达式为其中,r是信号的包络,fRay(r)和fLog(r)分别为Rayleigh分布与Lognormal分布,即其中, 为Rayleigh分布的方差,μ、σL分别为Lognormal分布的均值和均方差;
令A为卫星信道阴影遮蔽的时间百分比,结合式(1)与式(2),卫星接收机中接收信号包络s的概率密度函数表示为fs(s)=(1-A)fs_Rice(s)+Afs_Rayl_LN(s) (5)其中,fs_Rice(s)为“好状态”下接收信号包络的概率密度函数PDF;fs_Rayl_LN(s)为“坏状态”下接收信号包络的PDF;
根据接收信号的功率大小可判定导航卫星信道的状态,若信号功率超过某一门限则认为处于“好状态”,反之为处于“坏状态”;
建立转发式欺骗干扰信道模型,转发式欺骗干扰具有与真实卫星导航信号相同的扩频码、信息码和载波频率,但干扰信道与导航卫星信道存在统计特性上的差异;假定转发式欺骗干扰机位于地面,干扰信道只有多径分量而无直射分量,干扰信号的包络服从Rayleigh分布,表达式为其中,r是干扰信号的包络, 为Rayleigh分布的方差;
第二步:基于拟合优度进行欺骗干扰检测;
第二步具体如下:基于拟合优度进行欺骗干扰检测;
GNSS转发式欺骗干扰信道与导航卫星信道存在统计特性上的差异,导致接收信号的包络分别服从不同的概率分布;利用拟合优度中的三种检测方法:Kolmogorov-Smirnov检测、Cramer-Von Mises检测和Anderson-Darling检测分别对转发式欺骗干扰进行检测;三种检测方法的检测统计量为:Kolmogorov-Smirnov检测的统计量DN定义为其中,F(xi)为样本分布函数,xi为样本值,N为样本数;
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Cramer-Von Mises检测的统计量W定义为其中,F(xi)为样本分布函数,xi为样本值,N为样本数;
Anderson-Darling检测的统计量 定义为其中,F(xi)为样本分布函数,xi为样本值,N为样本数;
在显著度水平α下,拟合优度检测通过比较统计量 与门限γ的大小,接受或拒绝原假设H0;是否存在欺骗干扰的门限γ由下式求得Pr{T≥γ|H0}=α (10)
其中, 为检测统计量,γ为门限,α为显著水平,在这里也叫虚警概率,即将假设H0判为H1的概率;若T≥γ,则判接收到的为真实信号,若T<γ,则接收到的为转发式欺骗干扰信号;
第三步:得到欺骗干扰检测性能;
第三步具体如下:得到转发式欺骗干扰检测性能;
完整的转发式欺骗干扰检测概率为
pd=(1-A)pd,good+Apd,bad (11)其中,pd,good,pd,bad分别表示“好状态”和“坏状态”下的欺骗干扰检测概率。