卫星导航欺骗式干扰源高精度直接定位方法

doi:10.12263/DZXB.20210527

电子学报 ›› 2022, Vol. 50 ›› Issue (5): 1117-1122.DOI: 10.12263/DZXB.20210527

卫星导航欺骗式干扰源高精度直接定位方法

刘清¹, 谢坚¹, 王伶¹, 王秋红², 张兆林¹

^1.西北工业大学电子信息学院, 陕西西安 710072
^2.中国空间技术研究院卫星应用总体部, 北京 100094

收稿日期:2021-04-23 修回日期:2021-08-03 出版日期:2022-05-25
- 通讯作者:
- 谢坚
- 作者简介:
- 刘清　女,1998年8月出生于陕西省西安市.现为西北工业大学电子信息学院在读硕士研究生.研究方向为阵列信号处理、辐射源定位技术等.E‑mail: liuqingnwpu@mail.nwpu.edu.cn
  谢坚　男，1986年11月出生于江苏省南通市.现为西北工业大学助理教授、硕士生导师.获国防科学技术进步一等奖（第2）、二等奖（第4）各1项.在国际顶级期刊、会议上发表学术论文50余篇.研究方向为阵列信号处理、空间谱估计、辐射源定位技术等.E-mail:xiejian@nwpu.edu.cn
  王伶　男,1978年10月出生于贵州省怀仁市.现为西北工业大学教授、博导，电子信息学院副院长（主持工作）.入选国家级领军人才计划，国防科技创新团队带头人，担任装备发展部专业组专家，国防科工局专业组专家.分别于1999、2002、2004年在西安电子科技大学获学士、硕士、博士学位.获陕西青年科技奖、中国航空学会青年科技奖、中国电子学会优秀科技工作者称号.研究方向为通信抗干扰技术、阵列信号处理、导航通信技术、移动通信等.E‑mail: lingwang@nwpu.edu.cn
  王秋红　女，1987年10月出生于山东省德州市.现为中国空间技术研究院卫星应用总体部高级工程师.主要研究方向是卫星应用总体设计、天基多源信息融合应用、卫星定位技术等.E‑mail: wqiuqiuh@163.com
  张兆林　男,1978年1月出生于河南省濮阳市.现为西北工业大学电子信息学院副教授.分别于2000、2005、2012年在西北工业大学获得学士、硕士、博士学位.在国际顶级期刊、会议上发表论文20多篇，受理专利10余项.研究方向为通信抗干扰技术、阵列信号处理、多媒体通信.E‑mail: z184@nwpu.edu.cn
- 基金资助:
- 国家自然科学基金 (61971355)

High Precision Direct Position Determination Method for Satellite Navigation Spoofing

LIU Qing¹, XIE Jian¹, WANG Ling¹, WANG Qiu-hong², ZHANG Zhao-lin¹

^1.School of Electronic Information, Northwestern Polytechnical University, Xi'an, Shaanxi 710072, China
^2.General Department of Satellite Application, China Academy of Space Technology, Beijing 100094, China

Received:2021-04-23 Revised:2021-08-03 Online:2022-05-25 Published:2022-05-16
- Corresponding author:
- XIE Jian
- Supported by:
- National Natural Science Foundation of China (61971355)

摘要/Abstract

摘要：

针对目前欺骗式干扰源定位场景中定位精度低、信息利用率不足等问题，本文提出了一种基于导航信号特征的直接定位方法（DeSpreading Direct Position Determination, DS-DPD）.通过建立融合传输时延、多普勒频移、扩频序列的接收信号模型，利用最大似然准则构建直接定位的目标函数，并通过求解目标函数得到待定位欺骗式干扰源的位置信息.仿真结果表明，DS-DPD能够有效提升对欺骗式干扰源的定位精度.尤其在低干噪比环境下，与传统的基于时延和多普勒信息的直接定位方法相比，所提方法的定位精度可提高10倍以上.

关键词: 无源定位, 欺骗式干扰源, 直接定位, 最大似然准则, 扩频码序列, 解扩

Abstract:

A direct position determination method called DS-DPD(DeSpreading Direct Position Determination) which is based on satellite navigation signal characteristics is proposed to improve the positioning accuracy of satellite navigation spoofing. The received signal model is first established, which takes the transmission delay, Doppler frequency shift and satellite code signal into account. The maximum likelihood(ML) criterion is then utilized to construct the objective function of DS-DPD, and the location parameters can be obtained through a two-dimensional spectral search of the objective function. The proposed method utilizes partial knowledge of the satellites’ code sequences, which in turn provides significant gains in positioning accuracy. Numerical simulations verify the positioning performance improvement of the proposed DS-DPD algorithm. Especially, when the interference to noise ratio(INR) is -30dB, the positioning accuracy could be improved by more than 10 times due to its full utilization of the delay, Doppler frequency shift and code sequences information.

Key words: passive localization, spoofing, direct position determination(DPD), maximum likelihood(ML) criterion, spread spectrum code sequence, despreading

中图分类号:

TN971.5

刘清, 谢坚, 王伶, 王秋红, 张兆林. 卫星导航欺骗式干扰源高精度直接定位方法[J]. 电子学报, 2022, 50(5): 1117-1122.

LIU Qing, XIE Jian, WANG Ling, WANG Qiu-hong, ZHANG Zhao-lin. High Precision Direct Position Determination Method for Satellite Navigation Spoofing[J]. Acta Electronica Sinica, 2022, 50(5): 1117-1122.

图/表 6

图1 多站协同的DS-DPD欺骗式干扰源定位算法流程

图2 单个欺骗式干扰源定位结果

图3 干噪比对定位性能影响

图4 扩频码相同的多干扰源场景定位结果

图5 扩频码不同的多干扰源场景定位结果图

图6 多干扰源运动场景定位性能分析

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High Precision Direct Position Determination Method for Satellite Navigation Spoofing

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