本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種欺騙環(huán)境中的CoSS-DS衛(wèi)星優(yōu)選方法。

背景技術(shù)：

全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System，GNSS)已廣泛應(yīng)用于人們的日常生活，在海陸空交通，時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)，生命安全，位置服務(wù)等國(guó)民經(jīng)濟(jì)生活方面可謂無(wú)處不在，成為公認(rèn)的現(xiàn)代社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施之一。然而，由于GNSS信號(hào)到達(dá)地面功率很低(-160dbW)，且民用信號(hào)結(jié)構(gòu)是公開的，因而易受到多種形式的有意或無(wú)意干擾，導(dǎo)致接收機(jī)導(dǎo)航定位性能下降，甚至無(wú)法正常工作。

當(dāng)前對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收機(jī)機(jī)主要干擾體制為欺騙式干擾。為了有效的減少欺騙式干擾，反欺騙研究得到越來(lái)越多的關(guān)注，國(guó)外相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜姨岢隽嗽S多有益的解決思路。概括下來(lái)，反欺騙方法可以分為如下幾種：雙天線載波相位差檢測(cè)法、基于噪底估計(jì)檢測(cè)法、改進(jìn)的基于多相關(guān)器組的斜率檢測(cè)法和循環(huán)相關(guān)捕獲檢測(cè)法等。上述幾種欺騙檢測(cè)方式從某種程度上均有其自身的局限性，單一的方式無(wú)法從信號(hào)層和信息層保證信號(hào)的可靠性。而接收機(jī)利用其中一種或多種欺騙檢測(cè)方式，只要其中檢測(cè)到欺騙信號(hào)的存在，則認(rèn)為該信號(hào)為欺騙信號(hào)。此種檢測(cè)機(jī)制使得各檢測(cè)結(jié)果之間相互獨(dú)立，不具備相關(guān)性，既可能因?yàn)榕既坏脑肼曊`差造成誤判，又可能因?yàn)槠垓_的多樣性造成漏檢，從而對(duì)接收機(jī)導(dǎo)航定位精度造成影響，導(dǎo)致重大事故發(fā)生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有反欺騙方法對(duì)于復(fù)雜的欺騙方式容易出現(xiàn)漏檢，而影響接收機(jī)定位精度的問題，提供一種欺騙環(huán)境中的CoSS-DS衛(wèi)星優(yōu)選方法。

為解決上述問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種欺騙環(huán)境中的CoSS-DS衛(wèi)星優(yōu)選方法，包括如下步驟：

步驟1、通過經(jīng)驗(yàn)值設(shè)定初始的欺騙檢測(cè)可信度值，初始可信度分配權(quán)重值，設(shè)定各顆星在各種欺騙檢測(cè)方式下的初始概率；

步驟2、利用萊斯分布概率密度函數(shù)對(duì)所選擇的欺騙檢測(cè)方式下的信號(hào)可信度進(jìn)行概率估計(jì)，并由此得出整體的概率統(tǒng)計(jì)矩陣；

步驟3、根據(jù)步驟2所估計(jì)出的概率值根據(jù)上式中的概率值,利用卡爾曼濾波確定當(dāng)前時(shí)刻針對(duì)各顆衛(wèi)星每種欺騙檢測(cè)方式的可信度值；

步驟4、根據(jù)上面的可信度值，利用可信條件確定當(dāng)前的可靠衛(wèi)星，并對(duì)不滿足可信條件的衛(wèi)星進(jìn)行欺騙信號(hào)的消除操作，直至滿足可信條件；

步驟5、可見性選星；利用篩選出的可靠星，根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻衛(wèi)星與接收機(jī)的位置計(jì)算仰角，當(dāng)仰角小于仰角閾值時(shí)，認(rèn)為衛(wèi)星不可用；選定仰角最高的星作為基準(zhǔn)星，選出幾何分布最優(yōu)的4顆衛(wèi)星；從余下的衛(wèi)星中依次挑出1顆衛(wèi)星與已選出的衛(wèi)星組合進(jìn)行DOP值分析；如果當(dāng)前得到的DOP值大于上一次的DOP值，則認(rèn)為該顆認(rèn)為該顆衛(wèi)星影響定位精度，剔除該星；反之將其與上一組篩選的可用星組合在一起，添加下一顆星進(jìn)行篩選，直到篩選出所有可用的衛(wèi)星；

步驟6，返回步驟2，進(jìn)行下一時(shí)刻的估計(jì)。

步驟4中所述的可信條件為：

式中，Sat_i為第i顆衛(wèi)星綜合可信度值，為t_k時(shí)刻第i顆衛(wèi)星第j種欺騙檢測(cè)方式下得到的可信度值，i＝1,2,...N_sat，N_sat為捕獲到的衛(wèi)星數(shù)，n為欺騙檢測(cè)方式個(gè)數(shù)，V_res為衛(wèi)星信號(hào)可用門限值。

步驟2中欺騙檢測(cè)方式的概率估計(jì)為：

式中，P_i,j第i顆衛(wèi)星第j種欺騙檢測(cè)方式下得到的可信度值，i＝1,2,...N_sat，N_sat為捕獲到的衛(wèi)星數(shù)，j＝1,2,...n，n為欺騙檢測(cè)方式個(gè)數(shù)，V_j為檢測(cè)門限值,r為函數(shù)變量，σ_n為標(biāo)準(zhǔn)差，a為常數(shù)，I₀為第一類零階貝塞爾函數(shù)。

本發(fā)明利用了各個(gè)欺騙檢測(cè)方式的檢測(cè)結(jié)果，以數(shù)學(xué)的概率統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ)，綜合估計(jì)出每顆可見衛(wèi)星信號(hào)的可信度值。只有可信度值最高的衛(wèi)星信號(hào)才會(huì)參與衛(wèi)星優(yōu)選，最終進(jìn)入定位解算過程。此方式有效控制了欺騙信號(hào)對(duì)定位的影響，實(shí)現(xiàn)了欺騙環(huán)境衛(wèi)星信號(hào)優(yōu)選能力，保障了定位精度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下特點(diǎn)：

1、結(jié)合數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)理論實(shí)現(xiàn)了相關(guān)欺騙檢測(cè)方式的技術(shù)融合，避免了相關(guān)檢測(cè)技術(shù)間的互不相關(guān)性；

2、有效的將過去的檢測(cè)信息與當(dāng)前時(shí)刻的狀態(tài)信息相結(jié)合，有效的減緩偶然誤差造成的影響；

3、填補(bǔ)了欺騙環(huán)境衛(wèi)星優(yōu)選的空白，從定位數(shù)據(jù)源端保障信號(hào)的可信度，降低了欺騙信號(hào)被用于定位的風(fēng)險(xiǎn)；

4、不需對(duì)硬件進(jìn)行大的修改，只需對(duì)軟件做些修改便可使用，節(jié)約硬件成本；

5、軍民市場(chǎng)均可使用，避免了加解密、安全認(rèn)證等反欺騙技術(shù)的局限性。

附圖說明

圖1導(dǎo)航定位接收機(jī)工作環(huán)境示意圖。

圖2欺騙環(huán)境衛(wèi)星優(yōu)選原理圖。

圖3欺騙環(huán)境下衛(wèi)星優(yōu)選流程圖。

具體實(shí)施方式

在圖1中給出了導(dǎo)航定位接收機(jī)工作環(huán)境示意圖，如圖所示，通常情況下，用戶接收機(jī)工作的環(huán)境面臨兩種欺騙，一種是直接模擬衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)發(fā)射，一種是轉(zhuǎn)發(fā)式信號(hào)發(fā)射。直接模擬的信號(hào)源通常由于與導(dǎo)航信號(hào)有明顯的特征差異，因此較容易區(qū)分，而轉(zhuǎn)發(fā)式信號(hào)相對(duì)較難區(qū)分。

鑒于現(xiàn)有的衛(wèi)星優(yōu)選算法并沒有考慮欺騙環(huán)境，不具備欺騙環(huán)境選星的能力。本發(fā)明從選星的角度設(shè)計(jì)欺騙檢測(cè)方式，利用概率數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理，首先計(jì)算出使用的幾種欺騙檢測(cè)方式的可信度估計(jì)值。然后通過查詢可信度分布表確定每個(gè)欺騙檢測(cè)方式的可信度值，綜合考慮找出可信度最高的衛(wèi)星，最后通過衛(wèi)星優(yōu)選技術(shù)選出可靠星中幾何分布最優(yōu)的衛(wèi)星用于定位。

一種欺騙環(huán)境中的CoSS-DS衛(wèi)星優(yōu)選裝置，如圖2所示，包括可信度概率估計(jì)模塊、可信度降噪計(jì)算模塊、最優(yōu)DOP值估計(jì)模塊，利用萊斯分布概率密度函數(shù)對(duì)選擇的欺騙檢測(cè)方式下的信號(hào)可信度進(jìn)行概率估計(jì)，并由此得出整體的概率統(tǒng)計(jì)矩陣。然后利用卡爾曼濾波確定當(dāng)前時(shí)刻針對(duì)各顆衛(wèi)星每種檢測(cè)方式的可信度值。最后利用DOP值最優(yōu)分布進(jìn)行計(jì)算得出可靠的最優(yōu)星。首先對(duì)各通道信號(hào)欺騙方式可信度進(jìn)行概率估計(jì)，然后通過查表確定欺騙方式可信度值，并得出衛(wèi)星的可靠性值，對(duì)可靠性滿足的衛(wèi)星進(jìn)行最后的DOP值最優(yōu)估計(jì)，從而得出可靠的最優(yōu)衛(wèi)星用于接收機(jī)的導(dǎo)航定位。

一種欺騙環(huán)境中的CoSS-DS衛(wèi)星優(yōu)選方法，如圖3所示，包括如下步驟：

第一步，初始化。通過經(jīng)驗(yàn)值設(shè)定初始的欺騙檢測(cè)可信度值初始可信度分配權(quán)重值設(shè)定各顆星在各種欺騙檢測(cè)方式下的初始概率均為

第二步，概率估計(jì)。利用萊斯分布概率密度函數(shù)對(duì)選擇的欺騙檢測(cè)方式下的信號(hào)可信度進(jìn)行概率估計(jì)，并由此得出整體的概率統(tǒng)計(jì)矩陣。萊斯分布概率密度函數(shù)如式1所示。

可得對(duì)應(yīng)衛(wèi)星對(duì)應(yīng)欺騙檢測(cè)方式的概率估計(jì)為

式中：a為常數(shù)，r為函數(shù)變量，I₀為第一類零階貝塞爾函數(shù)，δ_n為標(biāo)準(zhǔn)差。V_j為檢測(cè)門限值。

第三步，根據(jù)上式中的概率值,利用卡爾曼濾波確定當(dāng)前時(shí)刻針對(duì)各顆衛(wèi)星每種檢測(cè)方式的可信度值其中為tk時(shí)刻第i顆衛(wèi)星第j種欺騙檢測(cè)方式下得到的可信度值。

第四步，根據(jù)上面的可信度值，利用式3確定當(dāng)前的可靠星，其余的衛(wèi)星送入欺騙檢測(cè)通道進(jìn)行進(jìn)一步的檢測(cè)與欺騙消除操作，然后重復(fù)上述步驟，直至欺騙信號(hào)消除，滿足下述要求；

式中：i＝1,2,...N_sat，n為欺騙檢測(cè)方式個(gè)數(shù)，V_res為衛(wèi)星信號(hào)可用門限值，Sat為各顆衛(wèi)星綜合可信度值。

第五步，可見性選星。利用篩選出的可靠星，根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻衛(wèi)星與接收機(jī)的位置計(jì)算仰角，當(dāng)仰角小于仰角閾值時(shí)，認(rèn)為衛(wèi)星不可用。選定仰角最高的星作為基準(zhǔn)星，選出幾何分布最優(yōu)的4顆衛(wèi)星。從余下的衛(wèi)星中依次挑出1顆衛(wèi)星與已選出的衛(wèi)星組合進(jìn)行DOP值分析。如果當(dāng)前得到的DOP值大于上一次的DOP值，則認(rèn)為該顆認(rèn)為該顆衛(wèi)星影響定位精度，剔除該星；反之將其與上一組篩選的可用星組合在一起，添加下一顆星進(jìn)行篩選，直到篩選出所有可用的衛(wèi)星?？梢娦赃x星。利用篩選出的可靠星，根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻衛(wèi)星與接收機(jī)的位置計(jì)算仰角，當(dāng)仰角小于仰角閾值時(shí)，認(rèn)為衛(wèi)星不可用。選定仰角最高的星作為基準(zhǔn)星，選出幾何分布最優(yōu)的4顆衛(wèi)星。從余下的衛(wèi)星中依次挑出1顆衛(wèi)星與已選出的衛(wèi)星組合進(jìn)行DOP值分析。如果當(dāng)前得到的DOP值大于上一次的DOP值，則認(rèn)為該顆認(rèn)為該顆衛(wèi)星影響定位精度，剔除該星；反之將其與上一組篩選的可用星組合在一起，添加下一顆星進(jìn)行篩選，直到篩選出所有可用的衛(wèi)星。

第六步，返回第二步，進(jìn)行下一時(shí)刻的估計(jì)。

本發(fā)明利用概率估計(jì)將多種欺騙信號(hào)檢測(cè)方式融合，從可信度的角度出發(fā)，將其與以衛(wèi)星優(yōu)選技術(shù)結(jié)合，有效的從定位源頭最大限度的保障了定位信息的可靠性和定位精度的穩(wěn)健性。本發(fā)明可在硬件設(shè)備不做大的改動(dòng)的情況下，實(shí)現(xiàn)欺騙環(huán)境中用戶接收機(jī)的可靠導(dǎo)航定位，輕松實(shí)現(xiàn)欺騙信號(hào)覆蓋區(qū)域的定位服務(wù)保障能力。