[发明专利]一种卫星定位欺骗攻击的检测方法

说明书

本发明公开了一种卫星定位欺骗攻击的检测方法，包括：通过调整接收机复制载波信号的频率或相位接收GNSS卫星的卫星信号，并获取卫星信号的实际频移数据；使用接收机与GNSS卫星建立通信，直接获取GNSS卫星的参数数据，根据参数数据计算得到GNSS卫星的理论频移数据；参数数据包括：GNSS卫星的星历数据、GNSS卫星与接收机之间的单位观测向量、接收机的移动速度、发射频率和信号波长；对比实际频移数据和理论频移数据，若两者的差值超过预设阈值，则确定存在卫星定位欺骗攻击。

技术领域

本发明属于通信技术领域，特别涉及一种卫星定位欺骗攻击的检测方法。

背景技术

卫星导航系统是覆盖全球的自主地利用空间定位的卫星系统，允许小巧的电子接收机确定它的所在位置(经度、纬度和高度)，并且经由卫星广播沿着视线方向传送的时间信号精确到10米的范围内。当前能为全球范围提供定位和授时服务的卫星导航系统主要是：美国的全球定位系统(GPS)和俄罗斯的全球导航卫星系统(GLONASS)。中国的北斗卫星导航系统(BDS)现在已经可以在亚太地区提供高精度的定位导航和授时功能。

各种的卫星导航系统的出现为我们的生产生活带来了巨大的便利，在我们的生产生活中的作用也越来越大。比如车载导航、无人机、无人车以及我们日常使用的智能手机等。众所周知，民用相关的卫星导航系统的相关参数早已被公布，按照已经公开的报文格式来伪造位置信息和时间信息也逐渐形成潜在的威胁，目前已愈来愈多地发展出生成式卫星定位欺骗技术，并且也越来越成熟，为大众所熟知。

目前，GNSS接收机通过GNSS信号定位，若GNSS接收机接收到伪造的GNSS信号，则会导致定位或者授时出现错误，有可能造成很严重的后果。本发明基于单一信号源的GNSS欺骗攻击的欺骗信号所产生各颗卫星的多普勒频移值是相同的和多个信号源的GNSS攻击很难精确控制所产生的多普勒频移值的原理，通过对比实际检测到的多普勒频移和计算得到的多普勒频移的差值来检测是否存在GNSS欺骗攻击。

发明内容

本发明提出了一种卫星定位欺骗攻击的检测方法，包括：

通过调整接收机复制载波信号的频率或相位接收GNSS卫星的卫星信号，并获取所述卫星信号的实际频移数据；

使用接收机接收所述GNSS卫星所发射的信号，直接获取所述GNSS卫星的参数数据，根据所述参数数据计算得到所述GNSS卫星的理论频移数据；

对比所述实际频移数据和所述理论频移数据，若两者的差值超过预设阈值，则确定存在卫星定位欺骗攻击。

本发明提出的所述卫星定位欺骗攻击的检测方法中，所述实际频移数据为多普勒频移数据；获取多普勒频移数据的步骤为：使用接收机的载波跟踪环路，通过调整其复制载波信号的频率或相位，保持与接收载波信号的频率或相位一致，当保持一致时获得GNSS卫星的多普勒频移数据，多普勒频移数据以如下公式表示：

其中，为GNSS卫星的多普勒频移值，为用接收机接收到的GNSS卫星的信号频率，f为GNSS卫星信号的发射频率f。

本发明提出的所述卫星定位欺骗攻击的检测方法中，使用接收机接收所述GNSS卫星所发射的信号，直接获取所述GNSS卫星的参数数据，所述参数数据包括：所述GNSS卫星的星历数据、所述GNSS卫星与所述接收机之间的单位观测向量、所述接收机的移动速度、发射频率和信号波长。

本发明提出的所述卫星定位欺骗攻击的检测方法中，所述理论频移数据包括根据接收机的数据计算出当前GNSS卫星的多普勒频理论频移数据，具体步骤为：根据卫星与接收机的单位观测向量、通过卫星星历计算出的卫星运行速度和接收机的移动速度，以及与发射频率对应的信号波长，得到的GNSS卫星的多普勒频理论频移数据以如下公式(2)表示：