技术领域
[0001] 本发明涉及导航欺骗干扰检测技术领域，尤其是涉及一种导航欺骗干扰检测用阵列天线及测向精度验证方法。
相关背景技术
[0002] 全球卫星导航系统作为一种空间基础设施，已经广泛应用于现实生活的方方面面，但卫星导航由于有着到达地面功率较弱，且信号制式透明的弱点，因此极容易受到无意或特意的干扰，尤其是导航欺骗信号的干扰危害尤其较大，其特点为信号到达功率较低，通常仅略高于真实卫星信号，且信号制式基本与真实信号相同，导致干扰信号极难排查，极容易造成接收机被干扰信号欺骗导致定输出错误的位置信息和授时信息，从而导致难以估量的损失；因此一般会对导航欺骗干扰信号进行针对性的检测，即欺骗干扰信号的测向过程。
[0003] 目前导航欺骗干扰信号的测向精度依赖于天线布阵的方式，不同的阵型及阵元间距带来的测向精度也不相同；常用的阵型通常为Y型阵、菱形阵或矩形阵，其中如果阵元天线的间距过短，阵元距离≤2λ时，易造成信号到达角(DOA)的空间分辨率较低，从而对于信号来波方向的识别能力较弱，间距加大则可明显提高信号到达角空间分辨率，提高测向精度；而间距过大，阵元距离＞2λ时，会导致阵列天线的占地面积较大，从而限制阵列天线的部署环境，无法安装在空间较小的移动载具上，其中λ为所需检测导航欺骗干扰信号频点的波长。
[0004] 中国专利(CN114498074A)公开了一种用于X波段连续波干涉仪系统的收发阵列天线设计，虽然该文件中采用长、短基线结合的阵列天线设计可以实现高增益、窄波束、低副瓣；但是该阵列天线所属领域为微带天线，其阵元天仙的距离短，对于导航欺骗干扰信号的识别能力弱；
[0005] 因而，我们提出一种占地面积小的阵列天线，且保证阵列天线测向精度的验证方法。
具体实施方式
[0040] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行说明，在描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系，仅是与本发明的附图对应，为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位：
[0041] 实施例1为：
[0042] 结合附图1所述的一种导航欺骗干扰检测用阵列天线，包含六个天线阵元，其中以天线阵元1为原点，天线阵元1、天线阵元2、天线阵元3和天线阵元4构成边长为 的正方形；所述天线阵元1和天线阵元3连线对应的延长线上设有天线阵元5，天线阵元1和天线阵元2连线对应的延长线上设有天线阵元6，且天线阵元5和天线阵元6与天线阵元1的距离均为2λ；在检测导航欺骗干扰信号时，能够先通过天线阵元1和天线阵元2，天线阵元1和天线阵元3，组成的短基线，进行初步检测，然后再通过天线阵元1、天线阵元3和天线阵元5，以及天线阵元1、天线阵元2和天线阵元6组成的垂直双长基线，进行再次检测，且长基线的检测精度更高，因此，本阵列天线采用两次检测的方式，能够使阵列天线的侧向精度得到大幅度提高；
[0043] 另外，阵列天线的最长波长为2λ，因此本阵列天线能够顺利部署在任意移动载具平台上，使阵列天线的适用性更高。
[0044] 实施例2为：
[0045] 在实施例1的基础上结合附图2，设计一种阵列天线测向精度验证方法，具体为：
[0046] S1.接收机采用天线阵元1和天线阵元2，天线阵元1和天线阵元3，组成的双半波长短基线，分别测量欺骗干扰信号的入射角测量误差和测向系统的载波相位精度；
[0047] S2.将欺骗干扰信号的入射角测量误差和测向系统的载波相位测量精度输入仿真软件中，得出短基线的方位测量精度变化；
[0048] 结合附图3，以及阵列天线的整体俯仰角限制为45°，经过仿真软件的分析，在载波相位测量精度固定的情况下，欺骗式干扰信号的入射角度在50°时，单基线测角精度约为11.5°，在入射角为22°时，测角精度为8°；另外，考虑到系统采用垂直双基线测向，且基线夹角为90°，当入射角＞45°时，即可采用垂直基线完成干扰源测向，短基线测向精度为13°；
[0049] S3.在仿真软件中，接收机采用天线阵元1、天线阵元3和天线阵元5，以及天线阵元1、天线阵元2和天线阵元6组成的垂直双长基线，结合短基线的方位测量精度变化，进行整周模糊搜索，完成欺骗干扰信号的测向精度仿真验证；
[0050] 结合附图4，以及阵列天线的整体俯仰角限制为45°，经过仿真分析，在载波相位测量误差固定的情况下，欺骗式干扰信号入射角度在76°时，单基线测角精度约为8°，欺骗式干扰信号在入射角45°时，测角精度为2.8°；另外，考虑到系统采用垂直双基线测向，基线夹角为90°，当入射角＞45°时，即可采用垂直基线完成干扰源测向，长基线测角精度2.6°；
[0051] 另外，所述仿真软件为matlab软件，而通过测向精度验证方法，能够对阵列天线接收欺骗式干扰信号时的测向精度进行检验，从而保证阵列天线分布的合理性，以及接收信号的准确性。
[0052] 实施例3为：
[0053] 在实施例2的基础上，进一步补充所述步骤S1中，对欺骗干扰信号的入射角测量误差和测向系统的载波相位精度的测量方法为；
[0054] S11.以天线阵元1和天线阵元2为例，其基线长度为半波长，利用欺骗式干扰源的载波相位观测量值获取无整周模糊数据，该无整周模糊数据能够用于步骤S3中进行整周模糊搜索，即整周模糊搜索过程中，剔除无整周模糊数据，保证整周模糊搜索的准确性；
[0055] S12.阵列天线在测量欺骗式干扰信号的入射角度时采用3阶PLL载波跟踪环路，且由于接收机在稳定工作情况下，载波多普勒引入的波长测量误差可忽略，因此欺骗干扰信号的入射角测量误差为：
[0056]
[0057] 其中，λ为GNSS信号波长，即所需检测导航欺骗干扰信号频点的波长，且计算公式为λ＝c/f，c为光速，f为所测导航欺骗信号的载波频率；d为天线基线长度， 为测向系统的载波相位测量精度，θ为欺骗式干扰源入射角度；
[0058] S13.接收机在接收稳定跟踪欺骗式干扰信号后，其载波相位测量精度为：
[0059]
[0060] 其中，σPLL表示接收机内的载波相位测量精度，BL表示载波跟踪环路带宽，Tcoh表示相干积分时间，C/N0表示接收信号信噪比；
[0061] S13.根据欺骗式干扰信号的晶振相位噪声以及接收机的晶振相位噪声，得到接收机内的载波相位的抖动误差工程为：
[0062]
[0063] 其中，σ表示载波相位的抖动误差，σA表示干扰源晶振阿伦偏差，BL表示载波跟踪环路带宽，fL表示干扰信号中心频点；
[0064] S14.根据公式(2)和公式(3)，得出在不发生抖动以及运动的情况下，测向系统的载波相位测量精度为：
[0065]
[0066] 实施例4为：
[0067] 在实施例2的基础上，当所述步骤S3的仿真完成后，将阵列天线设置在微波暗室中，并使用GPS L1欺骗干扰信号进行实际测试，根据测试结果和仿真结果，验证阵列天线对欺骗式干扰信号的测向精度；通过软件仿真和暗室测试两种方式的互相验证，能够进一步保证测向精度验证方法的准确性；此外，所述实际测试中，短基线的最大测向误差为10°，长基线的最大测向误差为3°，中长基线天线阵元1和天线阵元4的最大测向误差在5°，通过对最大误差进行限制，在进行暗室实际测试时，能够进一步提高测试结果的准确性，避免因为测试结果出现误差而造成测试结果的偏差值较大，导致仿真模拟测试和实际测试的结果不符；
[0068] 特别的，所述GPSL1欺骗干扰信号的中心频点频率为1575.42MHz，该中心频点能够进一步保证实际测试结果的准确；
[0069] 此外，根据附图5，且实际测试条件下阵列天线的俯仰角为固定值，可以看出测试结果表明实际短基线天线1‑天线2、天线1‑天线3测向的最大误差在10°以内，长基线天线1‑天线5、天线1‑天线6的最大测向误差在3°以内，中长基线天线1‑天线4最大测向误差在5°以内，符合对短基天线和长基天线的最大测向误差限制；且结合附图3‑4，以及阵列天线俯仰角的差别，可以判断出实际测试结果和仿真计算结果基本保持一致，因此说明本阵列天线的布阵方式对于导航欺骗干扰检测具有较高的测向精度。
[0070] 本发明未详述部分为现有技术，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
