本發明屬于北斗導航，特別涉及一種基于衛星導航系統的欺騙干擾識別方法及其系統。

背景技術：

1、全球衛星導航系統（gnss），如gps、北斗等，憑借其高精度定位與授時能力，在交通、物流、測繪、軍事等關鍵領域發揮著不可替代的作用，然而，隨著技術的普及，其面臨的欺騙干擾威脅日益嚴峻，欺騙干擾源通過發射與真實衛星信號高度相似的虛假信號，誤導接收機的定位結果，可能導致車輛導航錯誤、軍事行動失效等嚴重后果，嚴重威脅系統安全性與可靠性；

2、傳統反欺騙技術多依賴信號特征分析或加密認證，但在實際場景中存在顯著局限性，例如，當欺騙干擾源采用單一天線發射多路干擾信號時，這些信號到達接收機時的仰角與方位角完全相同，難以通過常規的空域濾波或信號參數差異進行區分，而真實衛星信號因空間分布特性，其入射角度（仰角和方位角）存在顯著差異，此外，現有方法對動態環境的適應性不足，固定閾值檢測易因環境噪聲或信號波動導致誤判，尤其在復雜電磁環境中可靠性較低。

技術實現思路

1、（一）要解決的技術問題

2、本發明旨在解決現有衛星導航系統中欺騙干擾識別方法存在的問題，包括信號特征分析局限性以及動態環境適應性不足的缺陷，為此，本發明提出了一種基于衛星導航系統的欺騙干擾識別方法及其系統，其通過均勻矩形陣列接收信號，利用波束賦形技術聚焦真實衛星信號的入射角度，并結合閾值對載噪比增幅的差異進行量化，從而實現對欺騙源的精準區分，同時，其采用自適應載噪比平滑與異常檢測算法，借助時間窗口統計和歷史權重合成的方式，有效消除復雜電磁環境的影響，顯著降低誤判率。

3、（二）技術方案

4、本發明通過如下技術方案實現，本發明提供一種基于衛星導航系統的欺騙干擾識別方法，所述衛星導航系統包括有衛星導航基帶和天線陣列，所述方法包括以下步驟：

5、a.?接收衛星導航信號：通過天線陣列接收衛星導航信號；所述天線陣列為均勻矩形陣列，包含m行和n列天線單元，相鄰天線單元在水平方向和垂直方向的間距分別為和，m、n均為整數，和均為實數；

6、b.?解算初始載噪比均值：基于衛星導航信號，通過衛星導航基帶解調計算得到衛星導航信號的初始載噪比均值；

7、c.?解算入射角度：基于衛星導航信號，通過衛星導航基帶解調計算得到衛星導航信號的入射角度，所述入射角度包括仰角和方位角；

8、d.?計算方向矢量：根據所述入射角度計算天線陣列的方向矢量，并將所述方向矢量作為加權系數；加權系數的計算公式為：

9、；

10、其中，t為轉置符號；

11、表示為衛星導航信號以入射角度?到達天線陣列時，第?m?行第n?列天線單元相對于參考點所產生的接收信號相位差，參考點為第1行第1列天線單元；

12、的計算公式為：

13、；為步驟a中接收的衛星導航信號的波長；j為復數，e為自然底數；和分別為步驟c中的仰角和方位角；

14、e.?波束賦形加權合成：將接收的衛星導航信號與加權系數的共軛轉置矩陣相乘，生成波束賦形后的陣列輸出信號；陣列輸出信號的計算公式為：，h為共軛轉置符號，x（t）為步驟a中的衛星導航信號，為步驟d中加權系數；

15、f.?解調陣列載噪比：對陣列輸出信號進行解調，重新計算所述衛星導航信號的陣列載噪比；

16、g.?平滑陣列載噪比：所述陣列載噪比采用自動平滑算法得到平滑載噪比；

17、自動平滑算法具體步驟為：

18、s1：設置時間窗口長度c，存儲最近生成的c個陣列載噪比數據；每次更新載噪比時，移除時間窗口內最舊的陣列載噪比數據，并加入新生成的陣列載噪比數據；

19、s2：統計時間窗口內c個陣列載噪比數據的均值和標準差，并對時間窗口內c個均值和標準差分別取中位數，得到中位均值和中位標準差；

20、均值的計算公式為：

21、；

22、標準差的計算公式為：

23、；其中，為步驟f中的陣列載噪比；

24、s3：根據中位均值和中位標準差計算臨時載噪比，其中，l為靈敏度調節系數，取值范圍為1.5≤l≤3；

25、s4：通過加權公式合成得到平滑載噪比，s為歷史權重系數且取值為0.5~0.6，為前次計算的平滑載噪比；

26、s5：首次計算時，設置為所述步驟f中的陣列載噪比；后續每次計算時，平滑載噪比需要迭代更新，其規則為：將當前平滑載噪比作為新的，并重復s2-s4以迭代更新平滑載噪比；

27、h.?閾值計算：所述閾值f的計算公式為：

28、；

29、i.?增加幅度計算：將步驟g中的平滑載噪比與步驟b中的初始載噪比均值相減得到增加幅度；

30、j.?欺騙干擾判定：判斷增加幅度是否≥閾值f；

31、當增加幅度≥閾值，則判定未受欺騙干擾，輸出衛星導航信號的定位信息；

32、當增加幅度＜閾值，則判定存在欺騙干擾，輸出衛星導航信號的偽隨機噪聲碼prn號。

33、優選地，所述步驟s4中s取值為0.55。

34、優選地，所述步驟s5中，若迭代更新后的平滑載噪比連續5次＞，則清空時間窗口中的所有數據并重新初始化步驟s1。

35、優選地，所述步驟a中天線陣列還通過濾波算法對衛星導航信號進行抗干擾加權處理，使得衛星導航信號等于抗干擾處理的衛星導航信號。

36、優選地，所述步驟c中以及步驟d中，所述方向矢量與其對應的入射角度存儲于預先生成的查找表中，用于快速匹配加權系數。

37、本發明還提供一種基于衛星導航系統的欺騙干擾識別系統，包括有：

38、信號接收模塊，配置為m行n列的均勻矩形天線陣列，水平及垂直方向的相鄰天線單元間距分別為和，用于接收衛星導航信號；

39、初始載噪比解算模塊，與信號接收模塊連接，通過衛星導航基帶解調計算初始載噪比均值；

40、入射角度解算模塊，與信號接收模塊連接，配置為通過衛星導航基帶解調計算信號的入射角度，入射角度為仰角和方位角，并將入射角度與預先生成的查找表匹配以快速獲取方向矢量；

41、加權系數計算模塊，與入射角度解算模塊連接，配置為根據所述入射角度計算天線陣列的方向矢量，其計算公式為：

42、?；

43、其中，t為轉置符號；

44、表示為衛星導航信號以入射角度?到達天線陣列時，第?m?行第n?列天線單元相對于參考點所產生的接收信號相位差，參考點為第1行第1列天線單元；

45、的計算公式為：

46、；

47、為步衛星導航信號的波長；j為復數，e為自然底數；

48、波束賦形模塊，與信號接收模塊、加權系數計算模塊連接，配置為將接收的衛星導航信號與加權系數的共軛轉置矩陣相乘，生成波束賦形后的陣列輸出信號，其計算公式為：，x（t）為衛星導航信號，h為共軛轉置符號；

49、陣列載噪比解調模塊，與波束賦形模塊連接，用于解調陣列輸出信號，計算出陣列載噪比；

50、載噪比平滑模塊，與陣列載噪比解調模塊連接，配置為采用自動平滑算法處理陣列載噪比得到平滑載噪比，包括有：

51、時間窗口管理單元，配置為設置時間窗口長度c，存儲最近生成的c個陣列載噪比數據；每次更新載噪比時，移除時間窗口內最舊的陣列載噪比數據，并加入新生成的陣列載噪比數據；

52、統計計算單元，配置為統計時間窗口內c個陣列載噪比數據的均值和標準差，并對時間窗口內c個均值和標準差分別取中位數，得到中位均值和中位標準差；

53、均值的計算公式為：

54、；

55、標準差的計算公式為：

56、；其中，為陣列載噪比；

57、臨時載噪比生成單元，配置為根據中位均值和中位標準差計算臨時載噪比，其中，l為靈敏度調節系數，取值范圍為1.5≤l≤3；

58、平滑合成單元，配置為通過加權公式合成得到平滑載噪比，s為歷史權重系數且取值為0.5~0.6，為前次計算的平滑載噪比；

59、迭代更新單元，配置為首次計算時，設置為陣列載噪比；后續迭代中平滑載噪比由前次平滑結果更新；

60、異常檢測單元，配置為若迭代更新后的平滑載噪比連續5次＞，則清空時間窗口數據并重新初始化；

61、閾值計算模塊，與信號接收模塊連接，配置為根據公式于計算閾值；

62、增加幅度計算模塊，與初始載噪比解算模塊和載噪比平滑模塊連接，用于計算平滑載噪比與初始載噪比均值的差值；

63、干擾判定模塊，與閾值計算模塊、增加幅度計算模塊連接，配置為判斷增加幅度是否≥閾值f；

64、當增加幅度≥閾值，則判定未受欺騙干擾，輸出衛星導航信號的定位信息；

65、當增加幅度＜閾值，則判定存在欺騙干擾，輸出衛星導航信號的偽隨機噪聲碼prn號。

66、優選地，所述信號接收模塊還集成有濾波子模塊，通過濾波算法對衛星導航信號進行抗干擾加權處理，使得衛星導航信號等于抗干擾處理的衛星導航信號。

67、（三）有益效果

68、本發明通過均勻矩形陣列接收信號，利用波束賦形技術聚焦真實衛星信號的入射角度，并結合閾值對載噪比增幅的差異進行量化，從而實現對欺騙源的精準區分，同時，其采用自適應載噪比平滑與異常檢測算法，借助時間窗口統計和歷史權重合成的方式，有效消除復雜電磁環境的影響，顯著降低誤判率。