一種實現預設軌跡欺騙的信號生成方法和有線測試系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及衛星導航技術領域，特別是衛星導航領域的欺騙干擾信號生成和測試 方法，更具體的是涉及一種預設軌跡欺騙的信號數學仿真和有線測試方法。
【背景技術】
[0002] 全球衛星導航系統（Global Navigation Satellite System, GNSS) -般由空間星 座部分、地面監控部分和用戶設備部分組成。空間星座部分的各顆GNSS衛星持續向地面發 射導航服務信號；地面監控部分通過測量獲得衛星的運行軌道信息，并將其上傳給GNSS衛 星；用戶設備部分通過處理多顆可見衛星的信號，進而確定自身的空間位置信息。
[0003] 由于目前的導航接收機完全信任所接收到的GNSS信號，因此任何組織、個人都可 以通過發射虛假的欺騙干擾信號使接收機得出錯誤的定時定位信息，以達到欺騙的目的。 目前對GNSS的欺騙式干擾可分為兩種：生成式欺騙干擾和轉發式欺騙干擾。
[0004] 根據目前已發表的文獻，要想使得目標接收機按照預設欺騙軌跡定位，理論上主 要有兩種方法：一種是重構星座，即由信號模擬器按照預設的欺騙軌跡來模擬真實信號，讓 目標接收機完全鎖定欺騙信號；另一種是智能轉發，即欺騙方通過接收真實信號，并按照預 設軌跡來修改信號時延，最終將修改后的信號放大后轉發給目標接收機，讓目標接收機完 全鎖定欺騙信號。智能轉發法需要通過一定的手段將接收到的多顆衛星信號進行分離處理 后，對不同的衛星信號加入選擇性時延，其中信號分離的過程是相當困難的。另外，這兩種 方法要想達到欺騙效果必須完全阻塞目標接收機接收真實的衛星信號，使接收機完全鎖定 到欺騙信號上，一般情況下讓接收機完全丟失真實信號也是一個相當困難的工作。

【發明內容】

[0005] 針對現有技術存在的缺陷，本發明的目的是提供一種實現預設軌跡欺騙的信號生 成方法和有線測試系統。本發明提供的實現預設軌跡欺騙的信號生成方法，該方法生成的 欺騙信號的PRN號與同一時刻接收機真實接收的PRN號不同，最終實現欺騙信號與真實信 號共存來達到預設軌跡欺騙的目的。同時提供了一種欺騙干擾有線測試系統，用于基于預 設軌跡定位的欺騙干擾有線測試，該系統可以模擬真實的欺騙干擾實驗，為欺騙干擾和抗 欺騙的研宄提供了驗證平臺。
[0006] 為實現上述目的，本發明的技術方案是：
[0007] -種實現預設軌跡欺騙的信號生成方法，其特征在于包括下述步驟：
[0008] 步驟1，判斷t時刻欺騙衛星個數M，若M小于4,則系統會提示警告，警告此次的結 果只能隨機拉偏，不能按照預定的軌跡拉偏；
[0009] 步驟2,當M大于或等于4時，由GNSS信號模擬源的數仿模塊仿真M顆衛星的軌 跡，要求仿真的M顆PRN號與t時刻N顆真實衛星PRN號不同的衛星，此M顆衛星將作為欺 騙衛星；
[0010] 步驟3,根據t時刻獲取的用戶真實位置（Χ?α)，κα)，Ζ?α)，^α))和預設的欺 騙點位置（Xs(t)，ys(t)，zs(t)，ts(t))，計算出位置偏差 Δ (t) = (xs(t)，ys(t)，Zs(t))-(xr( t), yr(t), zr(t))；
[0011] 步驟4,由N顆真實衛星位置，M顆欺騙衛星位置，預設欺騙點位置以及位置偏差Λ 計算得到M顆欺騙衛星的欺騙偽距P s= (A/AsK1AsT Λ+Rs，其中AS是M+N顆衛星位置與接 收機位置修正量的系數矩陣，△為步驟3中得到的位置偏差，R s為欺騙衛星到初始位置的 距離矩陣；
[0012] 步驟5,按照仿真的欺騙衛星位置和計算得到的欺騙偽距生成M路欺騙信號，其信 號生成過程和信號源的信號生成過程是完全相同的。
[0013] 本發明中：t時刻目標接收機的真實位置和鐘差為（\，L U，預設的欺騙點位 置與用戶真實位置的偏移量為Δ = (Δχ, Ay, Δζ, At)。
[0014] 接收機位置修正量的系數矩陣為A，令（AtA)4A t= E = [A^ AJ。
[0015] 其中A是一個（N+M) X4的矩陣，E是一個4X (N+M)的矩陣，A,是一個4XN的矩 陣，As是一個4XM的矩陣。
[0016] 根據位置偏差所求得的欺騙偽距為：
[0017] Ps= (AstAs)-1As tA+Rs
[0018] 其中Rs為欺騙衛星到初始位置的距離矩陣：
[0019] Λ =[/?, ··· Rsu]
[0020] 將精確計算的欺騙偽距和衛星位置由數學仿真方法將其轉換為導航信號，經過調 制后播發出去。
[0021] 本發明提供了一種欺騙干擾有線測試系統，用于基于預設軌跡定位的欺騙干擾有 線測試，該系統包括GNSS信號模擬源、GNSS信號模擬源仿真控制模塊、計算機和GNSS接收 機；GNSS信號模擬源仿真控制模塊用來設置所生成的真實信號與欺騙信號的相關參數，相 關參數包括真實信號個數，真實運動軌跡，欺騙信號個數和欺騙軌跡；GNSS信號模擬源由 數據仿真模塊和合路器組成，其中數據仿真模塊根據GNSS信號模擬源仿真控制模塊的控 制指令來生成N路真實信號和M路欺騙信號，信號經過合路器后合路形成最終的導航信號； GNSS接收機通過接收合路后的導航信號，利用所接收到的Ν+Μ顆衛星信號進行定位解算， 得到定位結果；接收機的定位結果將實時顯示在計算機上，計算機將GNSS接收機的定位結 果和預設的欺騙軌跡進行比對從而來觀察欺騙效果。
[0022] 本發明提供的預設軌跡欺騙的信號生成方法，能夠產生與真實衛星PRN號不同的 多路欺騙信號，步驟簡單，僅需要少數幾路的欺騙信號，且不需要通過額外的技術手段阻塞 接收機對真實信號的接收便能達到很好的欺騙效果。
[0023] 本發明提供的實現預設軌跡欺騙的有線測試系統，能夠通過設置目標的真實運動 軌跡和欺騙軌跡來模擬生成N路真實信號和M路欺騙信號，并將其合路后播發給GNSS接收 機，通過實時對比接收機輸出的定位結果和預設的欺騙軌跡便可以判別欺騙干擾的效果如 何，該系統設備簡單，操作過程簡易，使用較為方便。
【附圖說明】
[0024] 圖1是本發明提供的一種實現預設軌跡欺騙的信號生成方法的原理流程圖；
[0025] 圖2是本發明提供的一種欺騙干擾有線測試系統的結構圖。
【具體實施方式】
[0026] 為了使本發明的技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發 明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用于解釋本發明，并不用于 限定本發明。
[0027] 圖1是本發明提供的一種實現預設軌跡欺騙的信號生成方法的原理流程示意圖， 如圖所示，包括以下步驟：
[0028] 步驟1，判斷t時刻欺騙衛星個數M，若M小于4,則系統會提示警告，警告此次的結 果只能隨機拉偏，不能按照預定的軌跡拉偏；；
[0029] 步驟2,當M大于或等于4時，由GNSS信號模擬源的數仿模塊仿真M顆衛星的軌 跡，要求仿真的M顆PRN號與t時刻N