芯片級原子鐘輔助的慣性/衛(wèi)星組合導(dǎo)航系統(tǒng)欺騙檢測方法

劉 洋，李四海，付強(qiáng)文，周 琪

（1.西北工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院，西安 710129；2.西安飛行自動控制研究所，西安 710065）

隨著包括我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在內(nèi)的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS,Global Navigation Satellite System）的不斷發(fā)展，衛(wèi)星導(dǎo)航在軍事和民用領(lǐng)域都獲得了極為廣泛的應(yīng)用?？梢哉f，幾乎所有基于位置和時間服務(wù)的領(lǐng)域，包括軍事應(yīng)用在內(nèi)，運(yùn)輸、測繪、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、通信、金融、電力等，衛(wèi)星導(dǎo)航都在發(fā)揮著越來越重要的作用。

衛(wèi)星導(dǎo)航在獲得廣泛應(yīng)用的同時，也埋下了一個巨大的安全隱患。由于衛(wèi)星信號功率微弱且民碼結(jié)構(gòu)完全公開，這使得民用衛(wèi)星信號極易受到干擾和欺騙，軍用衛(wèi)星信號雖然經(jīng)過加密處理，也無法避免轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾的威脅。欺騙干擾極大降低了GNSS的可靠性[1]。衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙干擾指的是通過播發(fā)虛假衛(wèi)星信號，誘導(dǎo)接收機(jī)捕獲、跟蹤欺騙信號，進(jìn)而輸出錯誤位置/時間信息的技術(shù)[2]。由于欺騙信號和真實信號高度相似，欺騙攻擊的隱蔽性極強(qiáng)，如果沒有特定的欺騙檢測手段，用戶幾乎無法發(fā)現(xiàn)接收機(jī)輸出的定位信息是錯誤的（甚至是攻擊者特意設(shè)定的）。相對于傳統(tǒng)的壓制式干擾，欺騙干擾的危害更大，因為使用錯誤的定位信息往往比無定位信息具有更大威脅。在軍事領(lǐng)域，各種武器平臺如果受到衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙干擾且未能及時告警，錯誤的位置/時間信息的使用將極大削弱其作戰(zhàn)效能。在民用領(lǐng)域，特別是對于近年來發(fā)展迅速的無人機(jī)和無人駕駛汽車，如果沒有對衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙干擾的檢測手段，一旦遭到惡意欺騙，將直接影響無人機(jī)、無人車的自動駕駛系統(tǒng)，對人們的生命財產(chǎn)安全造成威脅。

隨著軟件無線電技術(shù)和開源衛(wèi)星導(dǎo)航模擬軟件的不斷成熟，衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙的實施成本和技術(shù)門檻逐步降低，包括無人機(jī)、汽車、手機(jī)、船只在內(nèi)的欺騙事件越來越引起人們的重視[3]。針對衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙問題，眾多學(xué)者提出了多種層次的檢測方法，從信號層面、數(shù)據(jù)層面到系統(tǒng)層面[4]，包括基于衛(wèi)星信號加密，基于欺騙信號特征的完好性監(jiān)控，基于信號空間幾何關(guān)系差異的檢測技術(shù)等[5]。目前，對于衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙檢測技術(shù)的研究，在數(shù)據(jù)和系統(tǒng)層面仍主要集中在三維位置維度，與其密切關(guān)聯(lián)的時間維度則相對較少。衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙在對接收機(jī)位置進(jìn)行欺騙的同時，不可避免地會對接收機(jī)時間，或者說鐘差估計產(chǎn)生影響，這也給欺騙檢測帶來了契機(jī)。利用接收機(jī)自身時鐘的時間保持能力，可以進(jìn)行欺騙檢測，但由于接收機(jī)通常使用溫補(bǔ)晶振（TCXO）或壓控溫補(bǔ)晶振（VCTCXO），頻率穩(wěn)定性較差，使其欺騙檢測能力受到很大制約。芯片級原子鐘（CSAC）以其較高的頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性，可以進(jìn)行長時間的高精度時間保持，將其應(yīng)用于慣性/衛(wèi)星組合導(dǎo)航系統(tǒng)可以大幅提高接收機(jī)的欺騙檢測能力，同時增加了欺騙攻擊的難度，為組合導(dǎo)航系統(tǒng)的可靠性提供了有利保障。

國內(nèi)對CSAC的研究仍集中在器件性能的提升層面，目前仍無大規(guī)模量產(chǎn)的商業(yè)化產(chǎn)品。受產(chǎn)品化制約，CSAC在慣性/衛(wèi)星組合導(dǎo)航領(lǐng)域的應(yīng)用研究也剛剛起步。文獻(xiàn)[6][7]指出了 CSAC在導(dǎo)航定位與授時（PNT）架構(gòu)中的作用，文獻(xiàn)[8]研究了CSAC在環(huán)路輔助跟蹤上的作用。在欺騙檢測領(lǐng)域，西安飛行自動控制研究所和國防科大都對時鐘輔助的欺騙檢測進(jìn)行了一定研究[9-10]，但是以單純的理論分析為主，缺乏實際CSAC數(shù)據(jù)的支持。國外CSAC的研究處于領(lǐng)先地位，在器件上已經(jīng)大規(guī)模量產(chǎn)，Microsemi公司的SA.45s芯片級原子鐘產(chǎn)品從2011年發(fā)布以來，截止2018年已經(jīng)累計交付近10萬套，獲得了較為廣泛的應(yīng)用[11]；在導(dǎo)航領(lǐng)域的應(yīng)用研究也更為深入，文獻(xiàn)[12][13]對 CSAC與接收機(jī)內(nèi)部時鐘對定位性能的影響進(jìn)行了詳細(xì)對比，并提出可以將CSAC應(yīng)用于衛(wèi)星欺騙信號檢測，但缺少詳細(xì)的檢測模型和性能分析。

本文利用 CSAC的高精度時間保持能力，對CSAC輔助的組合導(dǎo)航系統(tǒng)欺騙檢測技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。利用商業(yè)化CSAC產(chǎn)品，對其時間保持能力進(jìn)行了實驗驗證，通過與接收機(jī)內(nèi)部時鐘鐘差預(yù)測誤差的對比分析，從檢測概率的角度，證明了CSAC在衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙檢測上的優(yōu)異性能。

1 芯片級原子鐘概述

時間，作為七個基本物理量之一，通常是基于某種穩(wěn)定的周期性運(yùn)動來進(jìn)行計量的。一個用于產(chǎn)生周期運(yùn)動的振蕩器加一個用于計量周期運(yùn)動次數(shù)的計數(shù)器，就構(gòu)成了時鐘。地球自轉(zhuǎn)、鐘擺擺動、石英晶體和原子的振動都可以認(rèn)為是振蕩器產(chǎn)生的穩(wěn)定振蕩，結(jié)合日晷、齒輪、電子和微波等計數(shù)手段，也就得到了相應(yīng)的時鐘。時間的計量可以用公式表示為：

其中，t表示時間，t0表示時間起點(diǎn)，T表示振蕩的周期。時間計量的精度主要取決于振蕩器產(chǎn)生的周期性運(yùn)動的穩(wěn)定性。目前，應(yīng)用最為廣泛的振蕩器當(dāng)屬石英晶振（XO），為提高石英晶振的性能，溫補(bǔ)晶振（TCXO）、壓控晶振（VCXO）、恒溫晶振（OCXO）等相繼出現(xiàn)。隨著對時間計量精度要求的不斷提高，銣和銫原子振蕩器也獲得了廣泛應(yīng)用。伴隨著精度的提升，傳統(tǒng)原子鐘在功耗、體積和成本上也相應(yīng)提高，限制了其在導(dǎo)航領(lǐng)域的應(yīng)用。芯片級原子鐘（CSAC）研制的初衷就是在保證頻率精度的同時，在功耗、體積和成本上面向低功耗便攜式應(yīng)用。

圖1給出了芯片級原子鐘CSAC與石英晶振和原子振蕩器在頻率準(zhǔn)確度和功耗上的對比，在體積和成本上與功耗類似[14]，圖1清楚地展示了CSAC的定位，其在導(dǎo)航領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

Microsemi公司的SA.45s是目前世界上唯一大規(guī)模量產(chǎn)的商業(yè)化芯片級原子鐘產(chǎn)品，它的主要性能參數(shù)如表1所示。SA.45s芯片級原子鐘整體性能與最高精度的恒溫晶振相當(dāng)，在溫度特性上要優(yōu)于恒溫晶振。

表1 SA.45s芯片級原子鐘主要性能參數(shù)Tab.1 Main specifications of SA.45s chip-scale atomic clock

2 芯片級原子的時間保持

假設(shè)t0時刻進(jìn)行時間對準(zhǔn)后，CSAC進(jìn)行時間保持，則t時刻CSAC的時間保持誤差E(t)的理論計算公式如下[15]：

其中各物理量含義如下：

E0：t0時刻初始時間偏差；

y0：t0時刻初始頻率偏差；

a：頻率漂移（老化率）；

Ei：環(huán)境影響造成的頻率偏差；

ε：頻率噪聲引起的時間誤差。

以SA.45s為例，對上述誤差源進(jìn)行說明。初始時間偏差E0為初始時間對準(zhǔn)造成的誤差，CSAC本身外部PPS進(jìn)行一次時間對準(zhǔn)可以保證初始偏差在±100 ns以內(nèi)，通過馴服，與外部秒脈沖的對準(zhǔn)精度可以達(dá)到<5 ns；初始頻率偏差y0造成的守時誤差與時間成線性關(guān)系，在短期內(nèi)對CSAC的時間保持起主要作用；頻率漂移率a，也就是老化率（aging），典型值在 0.6e-9/月至0.9e-9/月，主要影響CSAC的長期時間保持能力，24 h內(nèi)由老化率引起的時間保持誤差在0.5～1 μs；環(huán)境影響Ei主要包括溫度、磁場、振動等對頻率偏差的影響，對于其中最重要的溫度特性，CSAC本身采用全密封的銫原子氣室，其物理系統(tǒng)（包括激光器、氣室、光電探測器）經(jīng)過真空處理，漏氣率＜1e-11 atm·cc/s，熱阻高達(dá) 7000℃/W，所以 CSAC頻率的熱穩(wěn)定性很高，受外界溫度變化的影響較小。對于磁場和振動，CSAC采用磁屏蔽和減震器等措施進(jìn)行抑制，這使得磁場和振動對CSAC頻率穩(wěn)定性的影響也較小。

針對典型欺騙干擾場景，本文重點(diǎn)關(guān)注短期內(nèi)（即數(shù)分鐘到數(shù)十分鐘）CSAC的時間保持能力。由于CSAC短期頻率穩(wěn)定性較好，時間保持主要受初始頻率偏差決定。CSAC的初始頻率偏差，也就是頻率準(zhǔn)確度，可以類比為慣性器件的啟動零偏。頻率準(zhǔn)確度會隨著時間發(fā)生變化，長期看受老化率影響，盡管出廠時對頻率準(zhǔn)確度進(jìn)行了標(biāo)校，但在實際使用時，通常需要進(jìn)行重新標(biāo)校（時鐘馴服），以消除由于老化等引起的頻率偏差，提高其頻率準(zhǔn)確度。經(jīng)過馴服的CSAC，在連續(xù)運(yùn)行中，其初始頻率偏差不變，但在每次上電后會發(fā)生變化，這同慣性器件的零偏重復(fù)性類似。對于CSAC的馴服方法和結(jié)果，將在實驗部分進(jìn)行詳細(xì)介紹。

3 欺騙對接收機(jī)時間的影響

圖2給出了衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙的基本原理示意圖，欺騙源接收真實衛(wèi)星信號，進(jìn)行處理后轉(zhuǎn)發(fā)（或者直接轉(zhuǎn)發(fā)），通過增大欺騙信號功率達(dá)到欺騙接收機(jī)的目的。

圖2 衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙的基本原理圖Fig.2 Basic principle of GNSS spoofing

利用欺騙信號和真實信號對接收機(jī)偽距的影響分析，可以說明欺騙信號對接收機(jī)時間的影響。根據(jù)文獻(xiàn)[3]，接收機(jī)欺騙偽距和真實偽距滿足如下關(guān)系：

圖1 芯片級原子鐘與常見振蕩器對比Fig.1 Chip-scale atomic clock vs.common oscillators

其中，上標(biāo)(i)代表衛(wèi)星編號，下標(biāo)s代表欺騙源，a代表真實信號，u代表目標(biāo)接收機(jī)。式中各物理量含義如下：

c：光速。

不同類型欺騙對接收機(jī)的影響有所不同，下面分為同步式和非同步式欺騙進(jìn)行詳細(xì)分析。

同步式欺騙可以準(zhǔn)確知道目標(biāo)接收機(jī)位置（米級），對于處于跟蹤狀態(tài)的接收機(jī)，首先要使欺騙信號和真實信號在接收機(jī)端定位基本相同，即要保證延遲和多普勒頻移與真實信號保持一致。對于民碼信號，采用轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙，除非轉(zhuǎn)發(fā)器天線與接收機(jī)天線非常接近且信號處理延遲可忽略否則很難保證欺騙信號和真實信號延遲的一致，這樣即使能保持欺騙位置與目標(biāo)接收機(jī)定位相同，欺騙對接收機(jī)時間的影響也不可避免（使得接收機(jī)時間比真實時間早）。采用文獻(xiàn)[16]中設(shè)計的receiver/spoofer進(jìn)行欺騙，可以利用民碼結(jié)構(gòu)公開的特點(diǎn)對民碼信號進(jìn)行提前預(yù)測，這樣可以在接收機(jī)端保證延遲一致，即利用抵消信號處理時間?τproc和傳播延時rs→u的影響，利用抵消的影響，這樣可以在初始階段保證時間和位置均與真實信號一致。對于軍碼信號，無法進(jìn)行信號的預(yù)測，只能采取轉(zhuǎn)發(fā)的方式，也就是至多可以保證位置相同，目標(biāo)接收機(jī)時間一定會產(chǎn)生誤差。

非同步式欺騙通常不能準(zhǔn)確知道目標(biāo)接收機(jī)位置，對于處于跟蹤狀態(tài)的接收機(jī)，必須采用先壓制式干擾后欺騙的方式進(jìn)行。通過一般的轉(zhuǎn)發(fā)器、信號模擬器都可以實現(xiàn)非同步式欺騙。一般的轉(zhuǎn)發(fā)器只能使接收機(jī)定位到轉(zhuǎn)發(fā)器天線位置（時間會比真實時間早），模擬器則可以設(shè)定位置和時間。非同步式欺騙容易引起位置和時間的跳變，通過壓制式干擾，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)自身的位置（組合系統(tǒng)依靠慣性導(dǎo)航提供）和時間保持能力受到影響，如果在欺騙起始時刻，可以將欺騙位置和時間范圍保持在導(dǎo)航系統(tǒng)位置和時間不確定度范圍之內(nèi)，那么就可以大幅提高欺騙的成功率。相對應(yīng)地，從欺騙檢測的角度，利用高精度的位置和時間保持，可以最大程度上減小壓制式干擾后的位置和時間不確定度，從而提高欺騙檢測能力。

4 芯片級原子鐘輔助的欺騙檢測

根據(jù)第3節(jié)的分析，欺騙信號對衛(wèi)星接收機(jī)時間的影響幾乎是不可避免的，利用高精度的時間保持信息可以進(jìn)行欺騙信號檢測。這里我們考慮最為典型的欺騙方式，即先進(jìn)行一段時間的壓制干擾，然后進(jìn)行欺騙信號播發(fā)。為構(gòu)造欺騙檢測模型，假設(shè)如下：

1）欺騙攻擊方利用雷達(dá)等探測設(shè)備對目標(biāo)接收機(jī)進(jìn)行定位和跟蹤，實時測距誤差δPs滿足正態(tài)分布即認(rèn)為欺騙源對接收機(jī)實時距離的掌握存在常值偏差?Ps、測距噪聲σP,s。目標(biāo)接收機(jī)天線相對載體安裝位置的不確定性，會造成常值偏差；測距噪聲主要由探測設(shè)備性能決定，對于雷達(dá)系統(tǒng)一般在數(shù)十米到數(shù)百米量級[17-18]。

通過對接收機(jī)鐘差數(shù)據(jù)的建模分析，可以確定正常情況下鐘差預(yù)測誤差的標(biāo)準(zhǔn)差σδtu。在壓制干擾結(jié)束，重新捕獲衛(wèi)星信號時，可以利用鐘差測量值（接收機(jī)估計）和預(yù)測值（模型預(yù)測）構(gòu)造假設(shè)檢驗如下：假設(shè)Ho（正常，無欺騙信號）和H1（故障，存在欺騙信號），則：

圖3 時鐘輔助的GNSS欺騙檢測概率分析Fig.3 Clock aided GNSS spoofing detection probability

以上是基于時間的檢測模型。在壓制干擾結(jié)束時，利用純慣性位置同接收機(jī)定位結(jié)果進(jìn)行對比，可以在位置維度構(gòu)造類似的欺騙檢驗?zāi)Ｐ?，這里不再贅述。

5 實驗分析

以Microsemi公司的SA.45s芯片級原子鐘為測試對象，對CSAC的時鐘馴服、鐘差預(yù)測和欺騙檢測能力進(jìn)行驗證。

5.1 芯片級原子鐘的馴服

時鐘的馴服，是指采用更高的時間頻率基準(zhǔn)，對時鐘振蕩器進(jìn)行調(diào)整，消除由于老化等因素引起的頻率偏差，可以類比于慣性器件常值零偏的標(biāo)定過程。針對SA.45s芯片級原子鐘，使用Ettus Research公司的OctoClock-G CDA-2990高精度時鐘進(jìn)行馴服，馴服過程如圖4所示。

這里設(shè)定馴服時間常數(shù)τ=1000s，CSAC 內(nèi)部自帶相位測量器，可以檢測外部PPS輸入和自身PPS輸出的相位差（時間差），通過內(nèi)部調(diào)整電路對自身時鐘相位和頻率進(jìn)行調(diào)整。如圖4所示，相位差即CSAC測量的外部參考PPS和自身PPS的時間差，馴服標(biāo)志從0變?yōu)?（為突出顯示，圖中進(jìn)行了放大）表明馴服成功。CSAC設(shè)定連續(xù)兩個馴服周期（2τ）相位差小于門限值（設(shè)為20 ns），則馴服成功。

圖4 CSAC原子鐘的馴服過程Fig.4 CSAC discipline process

5.2 CSAC的時間保持能力

選取不同馴服時間常數(shù)，在馴服后連續(xù)運(yùn)行或者斷電重啟，對CSAC的時間保持能力進(jìn)行驗證。圖5給出了馴服成功（馴服時間常數(shù)τ=1000 s）后3次重啟試驗CSAC的時間保持性能。

表2對未馴服狀態(tài)、馴服時間常數(shù)τ=300s和τ=1000s，以及連續(xù)運(yùn)行和重啟狀態(tài)的CSAC時間保持能力進(jìn)行了對比?？梢园l(fā)現(xiàn)：通過馴服可以大幅提高CSAC的時間保持能力；馴服時間越長，對CSAC頻率精度的提升越明顯；無論是連續(xù)運(yùn)行還是斷電重啟，經(jīng)過馴服后的CSAC均有良好的時間保持能力，鐘差預(yù)測精度高出接收機(jī)內(nèi)部時鐘一個數(shù)量級以上。CSAC良好的時間保持能力說明其具備較高的頻率穩(wěn)定性，這為 CSAC的精確建模和高精度鐘差預(yù)測提供了保證。

圖5 三次重啟試驗CSAC時間保持Fig.5 CSAC time retention performance for three power cycles

表2 CSAC時間保持能力（1 h）Tab.2 CSAC hold over performance (1 hour)

5.3 欺騙檢測能力分析

為對比CSAC與接收機(jī)自身晶振的欺騙檢測能力，首先對接收機(jī)自帶晶振和 CSAC鐘差預(yù)測誤差的統(tǒng)計特性進(jìn)行分析。試驗選擇具備使用外部參考時鐘能力的Novatel OEM638平臺，分別使用接收機(jī)內(nèi)部晶振（OEM638使用的是VCTCXO）和外部CSAC進(jìn)行定位。各采集10 h數(shù)據(jù)，使用得到的鐘差參數(shù)，對接收機(jī)VCTCXO和CSAC時鐘進(jìn)行建模和鐘差預(yù)測。鐘差預(yù)測誤差與建模模型、建模使用的采樣點(diǎn)數(shù)以及預(yù)測時長有關(guān)。對于頻率穩(wěn)定度較高的 CSAC，短時間內(nèi)主要考慮初始頻率偏差影響，可僅使用一次多項式建模。對于頻率穩(wěn)定度較差的VCTCXO，對頻率漂移也進(jìn)行建模，即使用二次多項式建模。理論上建模（擬合）使用的采樣點(diǎn)越多，預(yù)測的時間越短，相對應(yīng)的預(yù)測精度越高。為對鐘差預(yù)測誤差的統(tǒng)計特性進(jìn)行分析，取200～1200 s數(shù)據(jù)用于擬合（周期1 s，對應(yīng)200～1200個采樣點(diǎn)），利用擬合的參數(shù)對之后的1200 s數(shù)據(jù)進(jìn)行鐘差預(yù)測，通過與真實鐘差對比，得到鐘差預(yù)測誤差。在整個數(shù)據(jù)集內(nèi)隨機(jī)選取1000個采樣點(diǎn)，分別使用采樣點(diǎn)之前的N秒數(shù)據(jù)建模，對采樣點(diǎn)之后的M秒鐘差進(jìn)行預(yù)測，得到鐘差預(yù)測誤差的均方根誤差。

圖6和圖7分別給出了接收機(jī)內(nèi)部時鐘和外部時鐘 CSAC鐘差預(yù)測誤差曲線（均方根誤差）。為方便對比，將鐘差轉(zhuǎn)換為以米為單位。對比圖6和圖7，接收機(jī)內(nèi)部晶振在1200 s的預(yù)測誤差在數(shù)百米量級，而CSAC的鐘差預(yù)測誤差在數(shù)米量級。這是由于接收機(jī)內(nèi)部 VCTCXO晶振的穩(wěn)定性較差，即使采用二次多項式建模，在預(yù)測時間較長時，也存在較大的預(yù)測誤差。CSAC的頻率穩(wěn)定性較好，通過簡單的線性建模，即可得到高精度鐘差預(yù)測結(jié)果。

圖6 接收機(jī)晶振鐘差預(yù)測誤差（RMS）Fig.6 Estimation error of receiver crystal oscillator clock bias

圖7 CSAC鐘差預(yù)測誤差（RMS）Fig.7 Estimation error of CSAC clock bias

根據(jù)圖6和圖7的結(jié)果，假設(shè)欺騙攻擊方進(jìn)行1200 s（20 min）壓制式干擾，然后開始播發(fā)欺騙信號。接收機(jī)自身 VCTCXO晶振的鐘差預(yù)測誤差均方根取600 m，CSAC的鐘差預(yù)測誤差均方根取4 m。認(rèn)為欺騙源對目標(biāo)接收機(jī)定位不存在常值偏差，只考慮噪聲影響。圖8給出了欺騙源對目標(biāo)接收機(jī)定位噪聲與欺騙檢測概率的關(guān)系。在欺騙檢測性能上，CSAC明顯優(yōu)于接收機(jī)本身的VCTCXO晶振。

圖8同時給出了利用純慣性位置保持進(jìn)行欺騙檢測的檢測性能。典型高精度航空慣性/衛(wèi)星組合導(dǎo)航系統(tǒng)在壓制干擾過程中利用純慣性定位（誤差120m/20min），可以通過對比壓制式干擾結(jié)束時純慣性位置與接收機(jī)定位結(jié)果進(jìn)行欺騙檢測。從圖8中可以看出，在時間維度利用CSAC進(jìn)行欺騙檢測，較位置維度利用純慣性進(jìn)行欺騙檢測，仍具備較大的優(yōu)勢。

圖8 CSAC、VCTCXO、純慣性欺騙檢測能力對比Fig.8 Comparison of CSAC,VCTCXO and pure INS spoofing detection probability

6 結(jié) 論

利用高精度芯片級原子鐘提供的精確時間參考，可以完成對衛(wèi)星欺騙信號的有效檢測，相比于接收機(jī)自身晶振的優(yōu)勢明顯。本文對芯片級原子鐘的基本特點(diǎn)和時間保持進(jìn)行了介紹，通過實驗驗證，對芯片級原子鐘與接收機(jī)內(nèi)部時鐘的鐘差預(yù)測能力進(jìn)行了對比，從檢測概率上證明了芯片級原子鐘在衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙檢測上的優(yōu)異性能。

本文提出的芯片級原子鐘輔助的慣性/衛(wèi)星組合導(dǎo)航欺騙檢測技術(shù)具有較強(qiáng)的工程實用價值，對芯片級原子鐘特性的進(jìn)一步測試驗證與在實際欺騙環(huán)境下的檢測效果還有待展開進(jìn)一步的研究。