[发明专利]基于星座轨迹的卫星欺骗干扰识别方法及装置

说明书

本发明提出了一种基于星座轨迹的卫星欺骗干扰识别方法及装置，该方法基于获取到的各卫星的判决前的数据码序列建立星座图，通过星座图提取卫星空间分布特征识别欺骗卫星干扰，包括：以任一颗卫星数据码为I路数据，以其他卫星数据码为Q路数据分别建立星座图；根据星座图的坐标轴范围将星座图划分为若干个大小相同的区域，统计每个区域的点数得到星座点的密集程度；将标记为密集的区域进行聚类，根据不同时间段聚类中心之间的欧式距离判断是否存在欺骗卫星信号。本发明方法可以单独使用也可以配合现有的卫星欺骗目标识别方法共同使用提高识别率。

技术领域

本发明涉及一种基于星座轨迹的卫星欺骗干扰识别方法及装置，属于卫星通信和信息安全领域。

背景技术

全球卫星导航系统能在全球范围的地面及近地空间为用户提供全天时、全天候的坐标和速度及时间信息服务。在卫星导航系统为人类生产及生活发挥重要作用的同时，其安全性也越来越受到多方关注。针对卫星导航系统的干扰严重威胁着与卫星导航相关的各行各业，在众多威胁干扰方法中，欺骗式干扰隐蔽性强，危害性大，相比于压制式等其他干扰，尤其受到攻击者的青睐。

目前，针对卫星导航系统的干扰主要分为压制干扰与欺骗干扰两类。压制干扰以远大于正常信号功率的干扰信号破坏接收机的接收性能以降低其授时及定位精度；欺骗干扰信号和正常信号的特征是完全一致的，其通过发送伪造的卫星数据，扰乱卫星接收终端的正常接收，而得到错误的时间及位置等信息，达到欺骗目的。这两种干扰的区别是，压制干扰是一种简单易用的方式，但干扰过程需要消耗大量的功率，并且容易被检测到；而欺骗干扰和压制干扰的机理完全不同，低功率保证了其隐蔽性及较强的伪装生存能力。因此，在实际的运行环境中，由于接收器不知道欺骗威胁的存在，欺骗干扰带来的危害比压制干扰更为严重。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提出一种基于星座轨迹的卫星欺骗干扰识别方法及装置，基于获取到的各卫星的判决前的数据码序列建立星座图，通过星座图提取空间射频指纹特征识别欺骗卫星干扰，能够有效提高欺骗干扰的识别率。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于星座轨迹的卫星欺骗干扰识别方法，包括以下步骤：

(1)以任一颗卫星数据码为I路数据，以其他卫星数据码为Q路数据分别建立星座图；

(2)根据星座图的坐标轴范围将星座图划分为若干个大小相同的区域，统计每个区域的点数得到星座点的密集程度；

(3)将标记为密集的区域进行聚类，根据不同时间段聚类中心之间的欧式距离判断是否存在欺骗卫星信号，若两个时间段聚类中心的距离大于设定的门限则认为存在欺骗卫星信号。

作为优选，所述数据码序列是将采集到的卫星发射信号变频到基带后再进行相关及积分运算后得到的判决前的数据码序列。

作为优选，所述步骤(1)中以一颗卫星信号相关积分运算后输出信号的载噪比作为星座图的x轴坐标，以其他卫星信号相关积分运算后输出信号的载噪比作为星座图的y轴坐标建立星座图，其中卫星信号经过相关及积分运算后输出的信号表示为：s_o(Δτ)＝P_s·D(t₀)·cos(Δφ)·R(Δτ)+N_o；其中，Ts是积分时间，C(t)是C/A码，Δτ＝τ-τ'，τ为信号传输时延，τ'为伪码时延，P_s为信号发射功率，Δφ为相位偏差，D(t₀)是数据码，在积分时间之内为常数，N_o为噪声功率谱密度。

作为优选，所述步骤(2)中将星座图划分为N×N的区域，生成一个N×N的矩阵，当每个区域的星座点数大于设定的门限，则将矩阵的对应元素设置为1，标记为密集区域，其中N为星座图的坐标轴范围。

作为优选，所述步骤(3)中采用K均值聚类算法对矩阵中为1的点进行聚类。