基于认证加密技术的反电子欺骗导航信号研究

Navigation signal is the most critical factors to determine the performance of a satellite navigation system, navigation signal defects can cause congenital deficiency of the whole navigation system. For the current satellite navigation systems congenital weakness: anti-interference ability is poor, this project combines statistical learning theory and signal processing to analyze and solve the basic theory and key issues spoofing interference. Firstly, attacking models of jamming should be established, and the simulation testing method and data will be explored , thus anti-spoofing will be resolved; focus on exploring the spreading code and authentication and encryption methods, a public spreading spectrum code authentication method has been proposed in the normal interval spreading code to insert spreading security code, and a method has been proposed to use the safe and real way to update the secret key for the authentication of private spreading codes . Text message authentication and encoding methods have been proposed to use the Elliptic Curve Digital Signature Algorithm (ECDSA) and NMA based TESLA protocol to realize message information authentication, the direct signature package method has been proposed using a orthogonal signal to aid authentication and authorization receiver to solve the contradiction between the cost and time delay of the data. The successful implementation of this project can provide navigation and anti-spoofing core algorithm, making up for the shortcomings of various navigation systems, the "guidance and navigation rights" is very important for our country to occupy a dominant position in the field of access to information and to master war in the future...

导航信号是决定卫星导航系统性能优劣最为关键的因素，导航信号缺陷会造成整个导航系统的先天不足。针对目前卫星导航系统的先天软肋：抗干扰能力差，本项目结合统计学习与信号处理理论来分析和解决电子欺骗干扰的基本理论和关键问题。项目首先建立欺骗干扰的攻击模型，并探索仿真和数据检验方法，从而对反电子欺骗进行解析；重点探究扩频码及认证加密方法，提出了在扩频码中间隔插入扩频安全码的公开扩频码认证方法，对私用扩频码的认证，提出采用安全和真实的方式更新秘钥。研究电文信息认证及编码方法，提出了采用椭圆曲线数字签名和基于TESLA协议的NMA算法实现对电文信息认证，提出了采用一路正交信号进行辅助认证和授权接收机直接封装签名来解决数据开销和延时之间的矛盾。本项目的成功实施能为导航反欺骗提供核心算法和设计参考，弥补目前导航系统的缺憾，对我国占据未来信息获取领域的优势地位以及掌握战争中的“制导航权”具有十分重要的意义。

本项目根据任务要求，主要从以下三个层次进行研究：（1）复杂环境下欺骗干扰的建模、仿真和数据检验，提出一种基于修正最小均方误差估计的自适应迭代算法进行超宽带脉冲设计以解决超宽带定位系统在多用户和弱信号环境下接收端易出现码间串扰和多用户干扰等问题。为了克服二值偏移载波调制信号自相关ACF的多个峰值引起的误锁或检测丢失问题，提出了一种基于单位相关的BOC（n，n）信号捕获算法。提出了一种黑飞无人机定点诱导欺骗系统及方法。（2）扩频码认证及加密，提出利用奈曼-皮尔逊准则来设定合理的欺骗检测门限值实现多径环境下的欺骗检测，理论分析了欺骗检测算法对欺骗攻击的门限值与检测虚警概率的关系。提出一种短码直扩信号伪码序列盲估计方法和一种卫星导航信号接收机的改进码跟踪方法及环路装置。针对BOC（kn，n）信号具有多峰特性而导致的模糊捕获问题，提出了基于码元可靠优势度节点子集划分准则的多元LDPC译码方法及装置。（3）电文信息认证及加密，针对二元偏移载波（BOC）调制信号自相关函数的多峰捕获问题，提出了一种基于子组合相关的二次峰消除技术。设计了一款可以实现GPS L1信号和BDS B1I、B2I、B3双模多频点卫星信号的模拟的卫星信号模拟器。提出了一种卫星坐标估计方法及装置。通过四年的研究，基本完成计划的所有研究内容。.本项目共发表科技论文16篇，其中SCI收录6篇，EI收录2篇，中文核心5篇。共申请专利14项，授权国家发明专利1项、实用新型专利2项。软件著作权6项。“北斗自沉浮浮标的水下载体定位系统”获得2016年广西技术发明一等奖。独立指导11名研究生毕业。