一种同步生成式GPS欺骗干扰方法、装置及存储介质

技术领域

本发明涉及GPS技术领域，尤其涉及一种一种同步生成式GPS欺骗干扰方法、装置及存储介质。

背景技术

导航对抗作为电子对抗中重要的一部分，当下已成为热门研究领域，目前市面上导航对抗技术研究大都采用压制式干扰、异步生成式干扰技术，现有的压制式干扰、异步生成式干扰技术都需要先压制阻断目标设备导航信号的正常接收，使其失锁后重新锁定到欺骗干扰信号上来达到干扰效果，但是过大功率的压制阻断很容易被目标察觉。

现有技术中，如：CN111650620A所公开的一种基于GPS导航的轨迹欺骗方法，其利用雷达获取无人机真实位置和速度，然后依据平行四边形法则，根据上一时刻的欺骗位置和速度计算出预设轨迹位置，再轨迹拟合和外推得到下一时刻的预设轨迹位置，从而使欺骗位置和速度与无人机的预设轨迹相差不大，使无人机惯导系统被欺骗。但其干扰信号压制阻断时功率过大容易被发现。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种同步生成式GPS欺骗干扰方法、装置及存储介质。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：本发明第一方面提供：一种同步生成式GPS欺骗干扰方法，包括以下步骤：

S1：初始化阶段，从外部授时时钟获取协调世界时UTC，从接收机获取目标卫星星历信息，从侦查设备获取目标卫星位置坐标和目标卫星速度信息；

S2：导航电文生成与同步参数计算阶段，具体包括：

导航电文生成阶段：利用S1中获取的协调世界时UTC，推算出播发电文位置，完成导航电文组装；

同步参数计算阶段具体包括以下子步骤：

S21：卫星参数计算阶段，利用卫星星历信息推算目标卫星当前位置、目标卫星当前运行速度，结合目标设备位置信息和目标卫星当前位置做可见星判决，从中筛选欺骗干扰播发卫星；

S22：同步参数计算阶段，利用协调世界时UTC、目标设备位置坐标、目标设备速度、欺骗干扰播发卫星当前位置及欺骗干扰播发卫星当前速度，计算多普勒频移、伪距延时，推算出信号播发时的同步参数；

S3：同步干扰信号生成阶段，利用载波相位、数据码片相位产生与真实信号内容一致，时间同步的欺骗信号，在目标跟踪上欺骗信号后，采用修改伪距延时的方式逐步拉偏目标设备，实现干扰效果。

优选的，所述的S21：卫星参数计算阶段还包括以下步骤：

S211：建立紧耦合组合状态方程

S212：根据目标设备速度预设轨迹点，静态预设轨迹点参数中速度设置为0，即p(φ,λ,h,0,0,0,t

S213：利用卫星星历信息计算卫星轨道参数长半轴a2，平均角速度n，与参考历元的时间差t

S214：针对紧耦合组合进行几何因子GDOP计算，将预设轨迹点位置的大地坐标系转换成WGS-84坐标系值p(x

S215：轨迹点到卫星的向量

S216：将门限值σ和几何因子GDOP值结果综合预设初始轨迹点。

优选的，所述的导航电文生成阶段，还包括以下步骤：将协调世界时UTC转换成GPSTOW、GPS week，将卫星星历信息转换成二进制数据，根据GPS接口控制文件规则组装成为25页循环播发的数据流。

优选的，所述的同步参数计算阶段，还包括以下步骤：

S221：依据欺骗干扰播发卫星参数、协调世界时UTC、轨迹点位置，C/A码多普勒频移

优选的，所述的：同步参数计算阶段，还包括以下步骤：

S222：当欺骗信号被跟踪上后，根据曳引欺骗轨迹，重新计算第二延时，根据第二延时，计算出第二载波和第二码片相位。

优选的，所述的S3：同步干扰信号生成阶段，还包括以下步骤：

S31：首先接收导航电文并依据其对应的卫星实现扩频编码作为调制信息，依据多普勒频移的计算结果利用数字DDS合成相应的载波，最后经由BPSK调制生成调制信号；

S32：利用外部授时时钟为时钟参考基准，在信号初始时以同步参数产生单元计算的码片相位为具体延时时刻，利用工作时钟校准C/A码片相位来实现，在干扰信号拉偏目标设备的过程中，若伪距延时改变，需要依据伪距延时的变化量来对应调整C/A码片的符号率。

优选的，所述的卫星参数计算阶段，筛选出6-8颗欺骗干扰播发卫星。

本发明第二方面提供：一种同步生成式GPS欺骗干扰装置，用于实现上述任一种同步生成式GPS欺骗干扰方法，包括：

初始化模块：包括获取协调世界时UTC的外部授时时钟，获取目标卫星星历信息的接收机，获取目标卫星位置坐标和目标卫星速度信息的侦查设备；

导航电文生成模块：能够利用协调世界时UTC，推算出播发电文位置，完成导航电文组装；

卫星参数计算模块：能够利用卫星星历信息推算目标卫星当前位置、目标卫星当前运行速度，结合目标设备位置信息和目标卫星当前位置做可见星判决，从中筛选欺骗干扰播发卫星；

同步参数计算模块：能够利用协调世界时UTC、目标设备位置坐标、目标设备速度、欺骗干扰播发卫星当前位置及欺骗干扰播发卫星当前速度，计算多普勒频移、伪距延时，推算出信号播发时的同步参数；

同步干扰信号生成模块：能够利用载波相位、数据码片相位产生与真实信号内容一致，时间同步的欺骗信号，即能够以大于真实信号功率的欺骗信号切入目标设备的接收通道，在目标跟踪上欺骗信号后，采用修改伪距延时的方式逐步拉偏目标设备，实现干扰效果。

本发明第三方面提供：一种计算机存储介质，其特征在于：所述的计算机可读存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器加载并执行时，实现上述任一种同步生成式GPS欺骗干扰方法。

本发明的有益效果是：

1)相较于压制式和异步生成式干扰不需要过大的功率，而是将欺骗信号散布出去，引导目标设备逐步偏离预设轨迹。

2)干扰信号功率相较其余干扰方式明显降低，在实际应用过程更加隐蔽，不容易被目标所察觉。

附图说明

图1为本发明同步生成式GPS欺骗干扰方法流程框图；

图2为本发明同步生成式GPS欺骗干扰方法卫星参数计算阶段流程图；

图3为本发明同步生成式GPS欺骗干扰方法同步参数计算阶段流程图；

图4为本发明同步生成式GPS欺骗干扰方法同步干扰信号生成阶段流程图。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅图1-图4，本发明提供一种技术方案：本发明第一方面提供：一种同步生成式GPS欺骗干扰方法，包括以下步骤：

S1：初始化阶段，从外部授时时钟获取协调世界时UTC，从接收机获取目标卫星星历信息，从侦查设备获取目标卫星位置坐标和目标卫星速度信息；

S2：导航电文生成与同步参数计算阶段，具体包括：

导航电文生成阶段：利用S1中获取的协调世界时UTC，推算出播发电文位置，完成导航电文组装；

同步参数计算阶段具体包括以下子步骤：

S21：卫星参数计算阶段，利用卫星星历信息推算目标卫星当前位置、目标卫星当前运行速度，结合目标设备位置信息和目标卫星当前位置做可见星判决，从中筛选欺骗干扰播发卫星；

S22：同步参数计算阶段，利用协调世界时UTC、目标设备位置坐标、目标设备速度、欺骗干扰播发卫星当前位置及欺骗干扰播发卫星当前速度，计算多普勒频移、伪距延时，推算出信号播发时的同步参数；

S3：同步干扰信号生成阶段，利用载波相位、数据码片相位产生与真实信号内容一致，时间同步的欺骗信号，在目标跟踪上欺骗信号后，采用修改伪距延时的方式逐步拉偏目标设备，实现干扰效果。

如图1所示，首先从外部获取目标设备的位置坐标、速度信息以及卫星星历，卫星参数计算单元通过星历信息推算卫星位置、运行速度等卫星相关参数，结合目标设备位置信息及卫星位置做可见星判决，从中筛选6～8颗卫星作为欺骗干扰播发的卫星。同步参数计算单元依据UTC时间、目标设备位置坐标及速度、卫星位置及速度，计算多普勒频移、伪距延时，推算出信号播发时的载波相位、数据码片相位等同步参数。导航电文生成单元依据UTC时间，推算出播发电文位置，完成导航电文组装。同步干扰信号生成单元依据载波相位、数据码片相位产生与真实信号内容一致，时间基本同步的欺骗信号，即能够以略大于真实信号功率的欺骗信号切入目标设备的接收通道，在目标跟踪上欺骗信号后，采用修改伪距延时的方式逐步拉偏目标设备，实现干扰效果。

在一些实施例中，所述的S21：卫星参数计算阶段还包括以下步骤：

S211：建立紧耦合组合状态方程

S212：根据目标设备速度预设轨迹点，静态预设轨迹点参数中速度设置为0，即p(φ,λ,h,0,0,0,t

S213：利用卫星星历信息计算卫星轨道参数长半轴a2，平均角速度n，与参考历元的时间差t

S214：针对紧耦合组合进行几何因子GDOP计算，将预设轨迹点位置的大地坐标系转换成WGS-84坐标系值p(x

S215：轨迹点到卫星的向量

S216：将门限值σ和几何因子GDOP值结果综合预设初始轨迹点。

如图2所示，该流程框图主要完成轨迹预设和卫星参数计算。本发明技术建立紧耦合组合仿真模型

在一些实施例中，所述的导航电文生成阶段，还包括以下步骤：将协调世界时UTC转换成GPS TOW、GPS week，将卫星星历信息转换成二进制数据，根据GPS接口控制文件规则组装成为25页循环播发的数据流。

在一些实施例中，同步参数计算阶段，还包括以下步骤：

S221：依据欺骗干扰播发卫星参数、协调世界时UTC、轨迹点位置，C/A码多普勒频移

如图3所示，目标设备与真实GPS卫星之间存在相对速度，产生多普勒频移，而多普勒频移则体现在载波频率与伪码相位的偏移。因此防止欺骗信号在跟踪环路就被排除，多普勒频移计算是同步生成式欺骗策略中重要的一环。在导航电文生成单元中，将UTC时间转换成GPS TOW、GPS week，星历转换成二进制数据，根据GPS接口控制文件规则组装成为25页循环播发的数据流。依据卫星参数、UTC时间、轨迹点位置，C/A码偏

在一些实施例中，所述的同步参数计算阶段，还包括以下步骤：

S222：当欺骗信号被跟踪上后，根据曳引欺骗轨迹，重新计算第二延时，根据第二延时，计算出第二载波和第二码片相位。当欺骗信号被跟踪上后，根据曳引欺骗轨迹，按照上述方式重新计算延时，根据新的延时，计算出新的载波和码片相位。

在一些实施例中，所述的S3：同步干扰信号生成阶段，还包括以下步骤：

S31：首先接收导航电文并依据其对应的卫星实现扩频编码作为调制信息，依据多普勒频移的计算结果利用数字DDS合成相应的载波，最后经由BPSK调制生成调制信号；

S32：利用外部授时时钟为时钟参考基准，在信号初始时以同步参数产生单元计算的码片相位为具体延时时刻，利用工作时钟校准C/A码片相位来实现，在干扰信号拉偏目标设备的过程中，若伪距延时改变，需要依据伪距延时的变化量来对应调整C/A码片的符号率。

如图4所示，首先接收导航电文并依据其对应的卫星实现扩频编码作为调制信息，依据多普勒频移的计算结果利用数字DDS合成相应的载波、最后经由BPSK调制生成调制信号。为了信号播发时间同步与真实信号到达目标设备的时间，利用外部授时时钟为时钟参考基准，在信号初始时以同步参数产生单元计算的码片相位为具体延时时刻，利用高速工作时钟精准校准C/A码片相位来实现，在干扰信号拉偏目标设备的过程中，若伪距延时改变，需要依据伪距延时的变化量来对应调整C/A码片的符号率，来保持信号的准确以及同步，确保载波相位和码片相位的对应关系不变。

在一些实施例中，所述的卫星参数计算阶段，筛选出6-8颗欺骗干扰播发卫星。

本发明第二方面提供：一种同步生成式GPS欺骗干扰装置，用于实现上述任一种同步生成式GPS欺骗干扰方法，包括：

初始化模块：包括获取协调世界时UTC的外部授时时钟，获取目标卫星星历信息的接收机，获取目标卫星位置坐标和目标卫星速度信息的侦查设备；

导航电文生成模块：能够利用协调世界时UTC，推算出播发电文位置，完成导航电文组装；

卫星参数计算模块：能够利用卫星星历信息推算目标卫星当前位置、目标卫星当前运行速度，结合目标设备位置信息和目标卫星当前位置做可见星判决，从中筛选欺骗干扰播发卫星；

同步参数计算模块：能够利用协调世界时UTC、目标设备位置坐标、目标设备速度、欺骗干扰播发卫星当前位置及欺骗干扰播发卫星当前速度，计算多普勒频移、伪距延时，推算出信号播发时的同步参数；

同步干扰信号生成模块：能够利用载波相位、数据码片相位产生与真实信号内容一致，时间同步的欺骗信号，即能够以大于真实信号功率的欺骗信号切入目标设备的接收通道，在目标跟踪上欺骗信号后，采用修改伪距延时的方式逐步拉偏目标设备，实现干扰效果。

本发明第三方面提供：一种计算机存储介质，其特征在于：所述的计算机可读存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器加载并执行时，实现上述任一种同步生成式GPS欺骗干扰方法。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。