1.一种基于航位辅助信息的欺骗干扰检测方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1、由接收机采集导航卫星信号,进而获取伪距观测值,计算接收机在测量历元k时的定位坐标Xk;
步骤2、根据接收机在k‑1时的定位坐标Xk‑1,计算在ENU坐标系下接收机在东方向和北方向上的位置增量估计值 和步骤3、根据步骤2得到的位置增量估计值 和 利用接收机所在车辆的左轮和右轮上安装的机械传感器进行航位推测,计算在ENU坐标系下接收机在东方向和北方向上的位置增量预测值 和步骤4、利用测量历元k时接收机在东方向和北方向上的位置增量估计值和位置增量预测值之差,构造欺骗检测统计量Z,并提出假设在无欺骗干扰信号时,K个测量历元所构造的欺骗检测统计量Z服从自由度为2K的卡方分布;存在欺骗干扰信号时,所构造的欺骗检测统计量Z服从自由度为2K的非中心卡方分布,非中心参数为λ,如下:H0(无欺骗):
H1(有欺骗):
步骤5、确定虚警概率,根据虚警概率和欺骗检测统计量Z在H0假设下的概率密度函数p(Z|H0),计算检测门限值η;
步骤6、判断检测统计量Z与检测门限值η的大小,若Z>η,则说明导航卫星信号中存在欺骗干扰信号;否则,说明无欺骗干扰信号。
2.根据权利要求1所述的一种基于航位辅助信息的欺骗干扰检测方法,其特征在于,所述步骤2具体为:将测量历元k时与测量历元k‑1时的定位坐标做差后得到接收机在ECEF坐标系下的位e置增量估计值Δr:
e
Δr=Xk‑Xk‑1=[Δxk,Δyk,Δzk]其中,Δxk,Δyk,Δzk分别为ECEF坐标系下接收机在x方向、y方向、z方向上的位置增量估计值;
将位置增量向量从ECEF坐标系变换到ENU坐标系,得到接收机在ENU坐标系下的位置增量估计值式中,R为旋转矩阵, 分别为ENU坐标系下接收机在东方向、北方向、天方向上的位置增量估计值。
3.根据权利要求2所述的一种基于航位辅助信息的欺骗干扰检测方法,其特征在于,所述步骤3具体为:将车辆的左轮和右轮上安装的机械传感器输出结果转换成左轮运动距离和右轮运动距离后分别表示为ΔLR和ΔRR,表达式描述如下:式中,WR为车辆的左轮和右轮之间的距离,ω为运动方位角变化量,R′为车辆行进时左轮或右轮中心到旋转中心的距离,Δ为车辆的运动距离,ω为车辆的运动方位角变化量;
计算接收机在东方向和北方向上的位置增量预测值 和 分别为:式中,ek、ek‑1分别为测量历元k时与测量历元k‑1时车辆在东方向上的位置;Ψk‑1为测量历元k‑1时的运动方位角,即车辆的行驶方向;nk、nk‑1分别为测量历元k时与测量历元k‑1时车辆在北方向上的位置。
4.根据权利要求1至3任一所述的一种基于航位辅助信息的欺骗干扰检测方法,其特征在于,步骤4中,所述利用测量历元k时接收机在东方向和北方向上的位置增量估计值和位置增量预测值之差,构造欺骗检测统计量Z具体为:测量历元k时接收机在东方向和北方向上的位置增量估计值和位置增量预测值之差ΔEk和ΔNk分别表示为:则构造欺骗检测统计量Z,如下:
式中,K为参与检测的测量历元数, 和 分别为在东方向和北方向上的位置增量估计值误差方差。
5.根据权利要求4所述的一种基于航位辅助信息的欺骗干扰检测方法,其特征在于,步骤4中,欺骗检测统计量Z在H0假设下的概率密度函数p(Z|H0)为:式中,Γ(K)为伽马函数在K点的值;
欺骗检测统计量Z在H1假设下的概率密度函数p(Z|H1)为:式中, 为阶数为 的第一类修正贝塞尔函数;
所述非中心参数λ为:
式中, 分别代表为测量历元k‑1时与测量历元k时在东方向的欺骗定位偏差,分别代表为测量历元k‑1时与测量历元k时在北方向的欺骗定位偏差。
6.根据权利要求4所述的一种基于航位辅助信息的欺骗干扰检测方法,其特征在于,所述步骤4还包括:k
将测量历元k‑1时与测量历元k时之间定位偏差影响系数的变化因子定义为α;
GPS使用的伪距定位方程组如下:
其中,ρi为第i颗卫星到接收机的伪距测量值,x、y、z为接收机的坐标,xi、yi、zi为第i颗卫星的坐标,c为光速,δt是接收机时钟与卫星时钟之间的偏差;
从所述伪距定位方程组的最小二乘解推出下式:
式中,εe、εn、εu分别为接收机在东方向、北方向、天方向上的定位偏差,εδt为时钟偏差,Tερ为伪距误差,G为雅可比矩阵,G为雅可比矩阵的转置,D为估计矩阵,用于估算位置误差;
k
得到变化因子α,如下:
式中,n为卫星PRN编号,N为参与伪距定位的卫星总数,D(1,n)和D(2,n)分别代表矩阵D中第一行第n个元素和第二行第n个元素,上标k、上标k‑1分别表示测量历元k时、测量历元k‑1时;
k
根据α的值,得到在不同测量时刻对欺骗干扰的响应能力,以进一步确认虚警概率。