基于SQM相关性的GNSS诱导式欺骗检测

作     者：王文益 侯迎龙 史文浩 WANG Wenyi;HOU Yinglong;SHI Wenhao

作者机构：中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300 沈阳飞机工业有限公司试飞站辽宁沈阳110850 

出 版 物：《信号处理》 (Journal of Signal Processing)

年 卷 期：2024年第40卷第9期

页      面：1748-1760页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 081105[工学-导航、制导与控制] 0804[工学-仪器科学与技术] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家自然科学基金(U2133204) 

主　　题：GNSS欺骗检测 诱导式欺骗 信号质量监测 相关性 诱导过程 

摘      要：最初设计用于多径检测的信号质量监测(Signal Quality Monitoring,SQM)技术已被证明可用于识别欺骗攻击,具有简单结构和良好可行性,但是它容易受到噪声的影响,检测性能会明显下降。改进后的SQM的移动方差(Moving Variance,MV)和移动均值(Moving Average,MA)技术可以减少噪声的影响,增强SQM技术的欺骗检测能力,但是它们未考虑多颗卫星之间的联系。因此,本文利用多颗卫星之间的关联提出了一种新的增强SQM技术来检测欺骗,可适用于更多的欺骗环境。众所周知,诱导式欺骗干扰同时攻击多颗卫星,而各颗卫星受到的诱导过程具有相似的特性,导致各颗卫星的跟踪环路中自相关函数(autocorrelation function,ACF)有着相似的畸变趋势,进而不同卫星间SQM幅值的变化是相似的。由于度量的相关性可以更好地反映这种相似性,本文将多颗卫星间SQM度量的相关性(correlation,Corr)作为检测欺骗发生的新度量。最后,推导了新算法的基本原理,证明了新度量服从高斯分布,然后,根据推导出的概率密度函数,给出了新算法的最优检测阈值。它的欺骗检测能力已经使用美国德州大学的欺骗数据集(Texas Spoofing Test Battery,TEXBAT)进行了验证,并与SQM的MV和MA进行了比较。结果表明,所提出的基于Corr的SQM方法在检测诱导式欺骗攻击方面是更有效的。