摘要
全球导航卫星系统已应用于社会生活和军事应用的各个方面，已成为国家基础设施建设的重要组成部分。然而，由于GNSS的脆弱性，卫星导航干扰技术会对GNSS的安全应用构成严重威胁，这已成为导航对抗领域的研究热点。本文将卫星导航干扰技术分为抑制干扰和欺骗干扰，并从干扰技术分类、干扰效能评估和干扰源部署三个方面对卫星导航抑制干扰和欺骗性干扰技术的研究现状进行了梳理。最后，总结了卫星导航干扰技术的未来发展趋势。
关键词：全球导航卫星系统；抑制干扰；欺骗干扰；干扰效能评估；干扰源部署
1.简介
目前，全球导航卫星系统（GNSS）可以为世界各地的用户提供全天候、高质量、高精度的导航定位服务，在军事和民用领域发挥着重要作用[1]。
然而，全球导航卫星系统的轨道高度很高，卫星发射功率有限。信号在传输过程中的功率衰减非常严重。当它到达地面时，功率只有−160 d BW，在噪声中被湮灭。全球导航卫星系统极其脆弱，容易受到干扰和欺骗。一旦卫星导航接收机由于卫星导航信号的干扰而定位错误或失去定位能力，将在军事和民用领域产生不可估量的后果。因此，研究卫星导航干扰技术具有极其重要的意义[2，3]。然而，目前，专注于卫星导航干扰技术的研究实例很少；研究主要基于抗干扰算法的评估和测试环境条件。因此，有必要对卫星导航干扰技术进行全面的综述。
卫星导航干扰主要包括非故意干扰和故意干扰。然而，由于非故意干扰的工作频带通常与卫星导航信号的载波频带不一致，因此对卫星导航信号影响不大。蓄意干扰对卫星导航信号危害较大，主要包括压制干扰和欺骗干扰[4]。压制干扰和欺骗干扰可以根据其不同的特性进行多种分类。从不同的分类角度总结卫星导航干扰技术，有助于我们理解其发展脉络和方向。
此外，随着卫星导航对抗相关技术的发展和相关设备的开发应用，卫星导航干扰效率的评估也引起了广泛关注[5，6]。研究卫星导航干扰效能评估方法和指标，不仅可以帮助我们了解卫星导航接收机的弱点，还可以优化抗干扰和抗欺骗技术和策略，提高其安全防护效率。
此外，随着天线阵列抗干扰技术的发展和综合导航模式的应用，仅使用单一干扰源的干扰模式显然过于简单，不符合实际[7]。多个干扰源的组合方式是正常状态，不同的干扰源部署方式会带来不同的干扰效果。干扰源的优化部署可以在相同的资源分配条件下实现更好的干扰效果[8]。
因此，本文总结了卫星导航干扰技术的分类、干扰效能评估和多干扰源部署。本文的剩余组织结构如下：在第二节中，通过干扰类型、干扰稳定性和干扰带宽三种分类方法描述了抑制干扰，然后介绍了抑制干扰效率的评估方法和抑制干扰源的优化部署方法；第三节从产生方式、实施阶段和实施难度三种分类方法对欺骗干扰进行了描述，然后介绍了欺骗干扰效率的评估方法和欺骗干扰源的优化部署方法；第四节分析和讨论了卫星导航干扰技术的主要研究方向和发展趋势，阐述和讨论了复合干扰源评估系统的构建、天线阵压制干扰方法策略、军事信号欺骗干扰方法，以及组合导航的欺骗干扰方法。最后，第5节总结了上述讨论。
2.抑制干扰
抑制干扰主要是指通过在卫星导航信号的频带内发射高功率干扰信号，用干扰信号消灭卫星导航信号，降低接收机信噪比，从而对卫星导航信号进行抑制的干扰技术，并最终导致接收器定位精度降低甚至不能正常工作。压制干扰的主要特点是操作简单，易于实现，干扰范围广，干扰效果明显。目前压制性干扰的抗干扰技术逐渐增多，压制性干扰装置发射功率大，导致隐蔽性差。然而，美国军方认为，压制干扰仍然是全球定位系统（GPS）接收机，特别是M码GPS接收机的主要威胁，压制干扰仍是卫星导航干扰的重要组成部分[7，9，10，11]。
2.1压制干扰分类
根据压制干扰的不同特点，本文将其分为干扰类型、干扰稳定性和干扰带宽三个方面。
2.1.1.压制干扰类型
抑制干扰的干扰类型主要根据信号的波形来区分。根据干扰信号的时域波形是否连续，可分为脉冲干扰和连续波干扰。根据时频特性，连续波干扰可分为扫频干扰、匹配频谱干扰、单频干扰和部分频带干扰[4]。不同类型压制干扰的生成算法和数学表达式也不同。
单频干扰
单频干扰是抑制干扰中最简单、最基本的干扰类型。一般时域波形和频域数学表达式如下：
其中𝐴 是单频干扰信号的振幅𝑓𝑐 是干扰信号的载波频率。
时域图、频域图和时频域如图1所示。
从图1中可以看出，单频干扰的主要特点是能量相对集中。因此，单频干扰对频点附近的信号具有良好的干扰效果。然而，由于其频带较窄，可以通过频率滤波将其抑制到热噪声水平[12]。不同信号系统的导航信号受到单频干扰的影响不同。单频干扰的主要研究是根据不同的信号系统选择最佳干扰频点[13]。Zhang[7]研究了GPS III中新增L1C信号单频干扰的最佳频点。由于L1C信号的导频信道采用时分复用二进制偏移载波（TMBOC）（6,1,4/33）调制模式，因此对二进制偏置载波（BOC）调制信号（6,1）和TMBOC（6,1,4/33）调制信号进行了仿真分析。结果表明，BOC（6,1）调制信号和TMBOC（6/1,4/33）信号的最佳单频干扰频率在−5000–5000 Hz的偏移范围内，距离主瓣中心约4750–4820 Hz，在该频率范围内单频干扰效果基本一致。
2.
脉冲干扰
脉冲干扰主要是指由连续的理想矩形脉冲组成的干扰信号。一般时域波形和频域数学表达式如下：
其中𝐴 是脉冲干扰信号的幅度，𝑓𝑐 是卫星导航信号的载波频率，𝑠(𝑡) 是理想的矩形波信号，𝜏 是脉冲宽度，并且𝑇 是脉冲周期。脉冲干扰的干扰频率由𝜏 脉冲干扰的占空比由𝜏 和𝑇.
脉冲干扰的时域图、频域图和时频域如图2所示。
图2:脉冲干扰的信号特性图。
从上图可以看出，脉冲干扰干扰带宽小，干扰效率高。通过控制脉冲宽度和脉冲周期，可以移动干扰频带，实现对所需信号频带的有效覆盖，达到理想的干扰效果。
根据不同GPS信号系统的功率谱特性，Mao等人[14]设置了脉冲干扰的频率覆盖范围，模拟分析了抑制干扰对GPS接收机码跟踪误差的影响，指出在相同干扰信号比（JRS）下，脉冲干扰的效果优于宽带高斯噪声和匹配频谱干扰。张[7]研究了脉冲干扰信号对GPS III中L1C信号的效率。仿真结果表明，主瓣中心偏移4785Hz的脉冲干扰对BOC（6,1）调制信号和TMBOC（6/1,4/33）调制信号的干扰效果优于主瓣中心的脉冲干扰。此外，导航信号功率谱覆盖范围越广，脉冲干扰效果越好。
可以看出，通过分析不同导航信号系统的功率谱特性，可以确定最佳脉冲干扰带宽和干扰频率分布范围，从而提高干扰抑制的干扰效率。
3.
扫频干扰
扫频干扰又称线性调频信号，在形式上类似于单频干扰，但单频干扰的载频是固定的，而扫频干扰的载波频率随时间变化。一般时域波形的数学表达式如下：
其中𝐴 是扫频干扰信号的幅度，𝑓𝑐 是卫星导航信号的载波频率，以及𝑓𝑠𝑤𝑒𝑒𝑝 是扫描频率。
扫频干扰的时域图、频域图和时频域如图3所示。
图3。扫频干扰的信号特性图。
扫频干扰可以根据目标导航信号设置扫频范围，使目标信号落入干扰频谱范围[15]。其次，扫频干扰具有频率突变的特点，可以在短扫频周期内覆盖较大的扫频带宽，降低时频域抗干扰算法的抑制效率[16，17，18]。
4.
匹配频谱干扰
匹配频谱干扰结合卫星导航信号的特点，通过引入导航卫星信号扩频码，将干扰信号准确地对准导航卫星下行信号。因此，必须获得导航卫星信号扩频码的具体格式才能产生匹配频谱干扰，该干扰主要用于民码干扰。由于匹配频谱干扰与目标导航信号具有相同的功率谱密度特性，因此具有良好的干扰效果[19]。以二进制相移键控（BPSK）调制方式的干扰信号为例，时域波形表达式如下：
𝐽(𝑡)=𝐴cos（2𝜋𝑓𝑐𝑡)𝑝(𝑡)
（6） 其中𝐴 是干扰信号的幅度，𝑓𝑐 是干扰信号的载波频率，以及𝑝(𝑡) 是卫星导航信号的伪码序列。
BPSK调制匹配频谱干扰的时域图、频域图和时频域如图4所示。
图4。BPSK调制匹配频谱干扰的信号特性图。
王等[20]指出，以接收机误码率为评价指标，在干扰信号功率相同的情况下，匹配频谱干扰的效果优于单频干扰、白噪声干扰和二进制相移键控干扰。
综上所述，压制干扰的类型相对传统且固定，主要包括信号结构相对简单的单频干扰、脉冲干扰、扫频干扰以及与卫星导航信号扩频码相匹配的匹配频谱干扰。抑制干扰的可配置参数相对较少，通常用于测试卫星导航抗干扰算法的有效性，而不是作为一个主题单独进行研究。
2.1.2.压制干扰的稳定性
根据干扰的稳定性，抑制干扰可分为连续稳定干扰和不连续不稳定干扰。连续和稳定干扰的频谱特性变化稳定或缓慢，而不连续和不稳定干扰的谱特性变化剧烈。
GPS/Gileo L5/E5的频点信号与航空无线电导航服务（ARNS）的一些无线电系统共享频带，并且经常受到脉冲测距设备和战术空中导航（TACAN）系统产生的多个间歇性脉冲的干扰[21]。
这种分布式间歇干扰是不连续和不稳定干扰的常见形式。干扰特性一般表现为信号从不同方向入射，空间分布不一致，时间不连续，单次干扰呈现脉冲干扰特性。通常可以假设每个干扰信号都是矩形脉冲调制信号，其载波频率和信号带宽与目标导航卫星信号基本一致。还假设干扰信号是脉冲上升时间为0、脉冲衰减时间为0的理想矩形信号。则时域波形的数学表达式如下：
其中𝐴𝑖 是干扰信号的幅度，𝑓𝑐 是卫星导航信号的载波频率，𝑠𝑖(𝑡) 是干扰信号的矩形波信号，𝜏 是脉冲宽度，并且𝑇 是脉冲周期。根据傅立叶变换可以看出：
因此𝑠(𝑡) 和𝐽(𝑡) 如下所示：
在空间上，每个干扰相对于接收机的空间分布相对固定，俯仰角和方位角由𝜃 和𝜑 分别地就时间而言，每次干扰的到达时间是随机的。
目前，天线阵列抗干扰技术被认为是抑制导航接收机干扰的最有效手段之一，可以有效地抑制多种干扰。天线阵列抗干扰技术的研究也在不断发展和完善。面对连续稳定的干扰，天线阵列抗干扰技术具有良好的抗干扰效率。然而，关于不连续和不稳定干扰对导航接收机效率的影响的研究很少。面对分布式间歇干扰，训练样本的协方差与实际处理信号的协方差的匹配将是影响抗干扰性能的关键因素。信号干扰加噪声比（SINR）损失𝐿(𝑅∧𝑥) 由采样协方差失配引起的[22]如下：
哪里𝑎𝑠 是信号导频矢量；𝑅𝑥 是实信号协方差矩阵；𝑅∧𝑥 是训练样本协方差矩阵。SINR损失由𝑅𝑥 和𝑅∧𝑥. 抗干扰算法中训练样本的长度、干扰闪烁周期和处理方法都会导致协方差失配，影响抗干扰效果。通过控制分布式间歇干扰参数，可以获得较高的SINR损耗，从而达到良好的干扰效果。
王等人[23]指出，尽管抗干扰滤波器可以完全抑制间歇性干扰功率，但锁相环可能会因信道闪烁而失锁。Li[24]认为，最小均方（LMS）抗干扰算法需要一段时间的权值收敛才能自适应地形成空间零点，而分布式周期性间歇干扰会减缓甚至破坏自适应调零算法的收敛速度，从而达到良好的干扰效果。此外，周期不确定的随机间歇干扰的干扰效率优于周期间歇干扰。
由此可见，导航干扰信号的稳定性对导航接收机的抑制性能有着重要影响。无论是SMI还是LMS抗干扰算法，在某些情况下，不稳定和不连续的干扰信号都会严重抑制接收机的抑制性能。不稳定和不连续干扰具有许多可控参数，抗干扰算法难以处理。它将成为未来抑制干扰的主流研究方向之一。
2.1.3.抑制干扰带宽
根据干扰带宽的分类，抑制干扰可分为宽带干扰和窄带干扰。窄带干扰的信号频率带宽一般远小于目标信号频率带宽，自相关良好。虽然目标卫星导航信号不能完全淹没，但能量相对集中，功率谱密度大，可以使导航接收机信道饱和甚至溢出；宽带干扰的信号频率带宽一般与目标信号频率带宽相等，频谱幅度相对平坦，可以有效地部分或完全淹没卫星信号，导致导航接收机无法捕获目标卫星导航信号，降低了导航接收机的定位效率[25，26]。
单频干扰、多频干扰、扫频干扰和窄带高斯干扰都属于窄带干扰。脉冲干扰、匹配频谱干扰、宽带高斯干扰都属于宽带干扰。
此外，卫星导航天线抗干扰技术的选择通常与干扰带宽有关。天线抗干扰技术根据接收天线的数量可分为单天线抗干扰和天线阵列抗干扰技术。天线阵列抗干扰技术可以利用矢量加权，通过多个天线单元来消除干扰。因此，天线阵列抗干扰技术对干扰带宽不敏感，可以实现对不同带宽干扰的抑制[27，28]；单天线抗干扰技术在抑制宽带干扰时会导致信号质量严重下降，但单天线抗扰技术是抑制窄带干扰的最佳选择[29，30，31]。
2.2.压制干扰效能评估
干扰抑制效率的分析涉及导航接收机定位效率中的信号捕获、伪码跟踪、载波跟踪、信号解调、伪距离测量和载波相位测量，但难以单独测量和评估。
根据跟踪环路相关器的工作过程，在将导航信号的功率谱近似于包络的基础上，Betz和Kolodziejski[32，33]推导了接收机等效载噪比的解析表达式，以表达高斯带限干扰的干扰效率。Bek等人[34]还通过该公式推导出了单频干扰、窄带干扰和宽带干扰等效载噪比的解析公式。在重新考虑C/A码功率谱的基础上，Balaei等人[35，36]推导了单频干扰的等效载噪比损耗模型。Bek等人[37]分析了脉冲干扰对GPS L1频率信号载噪比的影响。
毛等人[14]指出，伪距码的跟踪性能直接影响伪距观测的获取，决定定位精度和性能。不仅应将等效载噪比用作评价指标；码跟踪误差应作为干扰效能评估的重要指标。
胡等[38]以码跟踪误差为干扰效率评价指标，分析了单频干扰频偏设置对不同系统民用卫星导航信号抗干扰效率的影响。在考虑伪噪声（PN）码离散谱线影响的基础上，Balaei等人[35，36]推导了单频干扰最大跟踪误差和等效载噪比的解析公式。Zhang和Lohan[39]分析了窄带干扰对Galileo E1频率信号码跟踪精度的影响。
王等人[5]以功率准则、信息准则、概率准则和效率准则为干扰效率评价准则，根据导航接收机信号处理的不同环节，以干扰信噪比和载噪比为基本指标，分层构建了压制干扰效能评价体系。干扰效能评估系统分为导航信号基本指标和干扰效能评估指标。导航信号基本指标和干扰效能评价指标如表1和表2所示。
表1。导航信号基本指示灯。
表2。干扰效率评价指标。
从上表可以看出，抑制干扰的效率评估指标不仅包括载噪比、伪距跟踪精度，还包括捕获概率、首次捕获时间、误码率和定位精度。
此外张等人[40]证明了当GPS接收机不能正常解调时（当载噪比等于接收机的跟踪阈值时）的最小干扰功率作为干扰容限（用于表征信号的抗干扰效率），并利用干扰容限和干扰覆盖率来评估信号的干扰效率卫星导航干扰信号对现有系统的GPS信号的干扰。
因此，干扰抑制效率通常是通过接收机信号处理不同级别的中间指标来衡量的，例如等效载噪比、代码跟踪误差、错误率，或者接收机无法工作时的最小干扰功率。然而，目前的文献通常只选择一个或几个指标来评估抑制干扰效率，并没有建立一个完整的评估体系。此外，还没有关于对所有卫星导航系统进行抑制干扰效率评估的文献。
2.3.压制干扰干扰源部署
尽管自适应波束形成技术是提高接收机干扰容限的最有效手段之一，但只有当干扰源的数量小于天线阵列的数量时，才能达到良好的抗干扰效果[41]。如果我们试图确保干扰源的数量大于或等于天线阵元的数量，并且布局合理，自适应归零技术的效果将是无效的。因此，部署多个干扰源是实现良好干扰抑制、反自适应调零和波束形成技术的有效手段。此外，大多数干扰目标，如精确制导武器，都在运动或高速运动，干扰源的机动性有限，因此需要提前部署干扰目标的移动范围。干扰源的部署效果将直接影响干扰区内的干扰功率分布，最终影响干扰效果。
而精确制导武器等干扰目标大多采用卫星导航和惯性导航的组合导航形式。当卫星导航接收机失去锁定并停止工作时，导航误差由惯性导航误差决定。
程等人[42]指出，卫星导航干扰源的部署应遵循纵深梯队部署和紧密连接干扰两个原则。首先，干扰继电器在干扰目标运动方向上采用链式配置方式。其次，应努力减少干扰“间隙”的发生，以避免重新启动卫星导航接收器的定位功能来纠正已经引入的惯性导航误差。干扰“间隙”离目标越近，对目标的威胁就越高。压制干扰部署示意图如图5所示。
图5。压制干扰部署示意图
在指定区域，优化抑制干扰源的部署通常包括以下几个步骤：
构建压制干扰部署区域坐标系：通常将部署区域简化为二维平面并离散化，以便于标注和计算干扰源的位置和面积；
建立多目标优化部署模型（基于任务需求，通常基于干扰范围）；
解决压制干扰的最优部署：使用遗传算法和蚁群算法等多目标优化算法进行迭代计算。
压制干扰部署流程图如图6所示。
图6。压制干扰部署流程图。
假设干扰源主要包括4个干扰范围较大的大型干扰源和5个干扰范围较小的小型干扰源，所有干扰源都能进行全向干扰。在二维平面场景中，基于所设置的部署优化模型，可以通过遗传算法等优化算法的多次迭代来计算最优部署计划。压制干扰优化部署效果图如图7所示。
图7。压制干扰优化部署效果图。
在文献[43，44，45]中，遗传算法被用于通过最小数量的抑制干扰源来解决目标区域的最大覆盖问题。Yan等人[46]指出，上述方法的干扰源没有实现协同，利用率不高。在此基础上，建立了网络化空中干扰源部署模型。干扰信号的主波束方向与移动目标对准。干扰源部署采用遗传算法，以目标区干扰功率最小为原则，优化干扰源部署。傅等人[47]认为，仅仅考虑干扰功率的大小是不全面的。还应包括敌方武器平台对我方重要目标的威胁程度。当干扰敌方武器平台失败时，它离我方重要目标越远，对我方的威胁就越小。然后建立干扰源部署模型，并用遗传算法进行求解。程等人[42]以区域覆盖率和平均风险指数为评价指标，利用遗传算法求解多目标干扰源的最优部署问题。区域覆盖率定义为干扰源的有效抑制面积与总面积的比值，平均危险指数用于描述被保护目标的威胁程度。
综上所述，目前对压制干扰源优化部署的研究仍处于理论推导和仿真验证阶段，主要基于压制干扰的距离（压制干扰功率），并基于覆盖等多种部署原则，构建了干扰源的几何部署模型，并最终使用诸如遗传算法的优化算法来求解。然而，目前对抑制干扰源优化部署的研究基本上被简化为几何覆盖问题，通常只是改变部署标准。本质上，它是为了解决物理几何面积和覆盖的多重性，但很少考虑抑制干扰本身的信号特性。
3.欺骗干扰
欺骗干扰是一种卫星导航干扰技术。欺骗干扰源产生的欺骗信号在信号系统和频谱结构上与真实的卫星导航信号相似，但功率略高于真实信号，否则在太空中重复真实的卫星航行信号。通过欺骗算法，接收器将欺骗信号误认为真实的卫星导航信号，用于获取、跟踪和定位解决方案，最终导致接收器输出错误的时间和空间信息[48]。欺骗干扰的主要特点是抗干扰性能好、隐蔽性强、不易被接收机检测到。它可以准确地控制接收器输出的预设错误的时空信息。然而，欺骗干扰所涉及的干扰技术相对复杂，干扰范围相对狭窄，即通常只针对特定用户。
3.1欺骗干扰的分类
欺骗干扰有多种类型，可以根据欺骗干扰的产生方式、实施阶段和实施难度进行分类。
3.1.1.欺骗干扰的产生方式
欺骗干扰按产生方式可分为生成欺骗干扰和中继器欺骗干扰。
产生欺骗干扰
生成欺骗干扰主要是指根据公开的民用卫星导航信号结构仿真，生成并独立发射与真实导航信号结构相同的欺骗信号的干扰方法。逐渐地，它凭借信号控制策略和功率优势将真实信号替换到跟踪环路中；然后，它控制跟踪环路以达到欺骗的目的[49]。
生成的欺骗干扰可以独立控制各种参数，灵活性高，隐蔽性强。然而，产生的欺骗干扰需要提前获得导航信号的结构，而军用导航信号的构造是未知的，难以破解。因此，对军码信号实施生成欺骗干扰是不可能的，使用范围有一定的局限性。影响产生欺骗干扰效果的关键是欺骗信号产生的质量。卫星导航接收机只有保持相同的信号参数并与真实卫星信号保持信号同步，才能接收欺骗信号并将其确定为真实卫星导航信号，从而实现欺骗。
信号同步主要是对目标接收机接收到的真实信号的信号功率、码相、多普勒频移等参数进行估计，使欺骗信号在到达目标接收机时与真实信号的参数对准。信号同步是产生欺骗干扰的基础[50，51]。He等人[52]讨论了测距误差和电离层延迟及其对信号同步的影响，测距误差和电离延迟对信号同步产生的影响，以及实现信号同步所需的测距精度。在文献[53]中，在信号的同步和异步相位中，给出了产生欺骗干扰所需的重要参数的计算方法，如信号传输功率、多普勒频率和码相位。
2.
中继器欺骗干扰
中继器欺骗干扰主要是指在接收到真实卫星导航信号的基础上增加一定的时延，通过功率调整对信号进行重复，使卫星导航接收机接收到中继器信号，从而实现欺骗的干扰方法[54，55]。
中继器欺骗干扰操作简单，不需要获得卫星导航信号结构来干扰军用代码。然而，中继器欺骗干扰很容易被接收机识别为多径干扰并进行处理；因此，欺骗的成功率并不高。如果中继器欺骗干扰在不考虑目标接收机的实际位置和速度的情况下，直接将接收到的卫星信号重复到目标接收机，则会导致欺骗位置与目标位置之间的较大偏差，从而导致欺骗失败[56]。因此，中继器欺骗干扰的关键步骤之一是对接收信号进行分离和纯化，结合目标接收机的位置和速度信息，计算和控制中继器延迟。通过分析中继器欺骗干扰的工作原理，Zhen等人[57]提出了一种计算信道延迟和确定前向延迟最大范围的方法。此外，中继器延迟控制通常通过合理布局单站或多站中继器欺骗干扰源来实现。
表3总结了产生的欺骗干扰和中继器欺骗干扰。
表3。不同信号生成模式下欺骗方法的比较。
3.1.2欺骗干扰实施阶段
卫星导航信号处理主要包括信号下变频、信号采集和信号跟踪。通常，欺骗干扰的实施阶段通常在信号捕获和信号跟踪阶段。
信号采集阶段
在实际的欺骗场景中，通常首先使用抑制干扰的方法来迫使卫星导航接收机失去锁定状态。在重新捕获过程中，具有更高功率的欺骗信号可以在由多普勒频率和码相位组成的二维搜索空间中产生更高功率相关峰值，并被接收机锁定在捕获和跟踪状态[58，59，60]。
然而，由于高功率欺骗信号的存在，接收机的噪声基底会上升，真实的卫星导航信号会受到干扰甚至淹没在欺骗信号中[61]。高功率欺骗信号引起的接收器环境的明显变化也有被接收器检测到的可能性[62]。
真实信号和欺骗信号的复杂模型可以表示为[62]如下：
𝑟 (𝑛𝑇)=𝑃𝑡− √ 𝑀𝑡 (𝑛𝑇− 120591;𝑡) 𝐶𝑡 (𝑛𝑇− 120591;𝑡) 𝑒𝑗 (𝜑𝑡+2 𝜉 7𝑓𝑡𝑛𝑇)+𝑃𝑑− √ 𝑀𝑑 (𝑛𝑇− 120591;𝑑) 𝐶𝑑 (𝑛𝑇− 120591;𝑑) 𝑒𝑗 (𝜑𝑥 5+2 𝜋𝑓𝑑𝑛𝑇)+𝜂 (𝑛𝑇)
其中T是采样间隔，𝑛 是样本数，𝑡,𝑑 分别表示真实信号和欺骗性信号，𝑟 是复数信号，𝑃 是信号功率，𝑀 是卫星导航消息，𝐶 是扩频码，𝜑 是载波相位，𝑓 是多普勒频率，𝜏 是代码阶段，并且𝜂 是平均值为0、方差为的高斯白噪声𝜎2.𝜂.
下一步是在复合信号和不在信号中的扩频码之间执行相关积分，从而估计噪声基底。相关积分表达式可以表示为[62]如下：
其中𝐶𝐼 是相干积分，𝐷 是方差，𝑙 是本地信号，𝑘 是积分区间，𝜓𝑡𝑙[𝑓𝑙,𝜏𝑙,𝑘],𝜓𝑑𝑙[𝑓𝑙,𝜏𝑙,𝑘] 表示实信号和本地信号的相关参数以及欺骗信号和本地信号的相关参数，以及的I分支和Q分支𝜓𝑡𝑙[𝑓𝑙,𝜏𝑙,𝑘],𝜓𝑑𝑙[𝑓𝑙,𝜏𝑙,𝑘],𝜂[𝑘] 服从零均值高斯正态分布。
因此，欺骗信号产生的相关干扰将严重影响噪声基估计。欺骗信号的功率控制和欺骗策略对接收机在捕获阶段的欺骗效果至关重要。
一些学者对欺骗干扰源在捕获阶段欺骗接收机时的功率控制问题进行了研究。Pang等人[63]指出，当接收器处于重新捕获阶段时，欺骗信号的功率只需要大于接收器捕获并实施欺骗的真实卫星信号的功率。当接收机处于捕获阶段时，需要增加欺骗信号的功率，迫使没有反欺骗技术的接收机捕获并跟踪。王等人[64]比较分析了直接入侵抑制干扰辅助对接收机捕获和跟踪环路的欺骗效果。仿真结果表明，抑制干扰辅助方法优于直接入侵方法。直接入侵方法只能使接收机定位错误，而抑制干扰辅助方法可以将接收机欺骗到预定位置。根据卫星导航接收机的捕获原理，刘等[65]推导了中继器欺骗干扰的捕获概率。通过仿真分析，指出欺骗干扰信号的发射增益仅需为7-10dB，接收机即可实现对欺骗信号的有效捕获。Tippenhauer等人[66]指出，当欺骗信号的功率比实际信号高出2 dB以上时，接收器总是可以锁定欺骗信号而没有任何偏移。马等人[67]从理论上计算了接收机捕获欺骗干扰信号的概率与干扰信号比之间的关系曲线。当干扰信号比大于5 dB时，基本上可以保证接收机在捕获阶段捕获欺骗信号。
在获取阶段成功欺骗接受者之后，后续的欺骗策略也会影响欺骗效果。胡等[68]进行了欺骗干扰功率控制仿真实验。仿真结果表明，为了保证欺骗信号在接收机捕获环路上的连续牵引，通过实时调节欺骗功率，可以将欺骗信号的噪声基底和最大信噪比限制在3dB和22dB。Sheng等人[53]指出，当接收机通过功率优势捕获欺骗信号时，应逐渐提高码率，使欺骗信号号的相位与实际信号号的相相差两个码片以上，以确保接收机能够稳定跟踪欺骗信号。
同时，利用高功率欺骗信号迫使处于跟踪状态的接收机失去锁定，然后实施欺骗也是一种欺骗方法。Pang等人[63,69]指出，当中继器欺骗干扰的延迟时间大于真实信号的一个码片时，欺骗信号和真实信号之间几乎不存在相互干扰，欺骗干扰效果基本相当于抑制干扰的宽带干扰。Lv等人[70]分析了中继器欺骗干扰比对接收机跟踪状态的影响。结果表明，当干扰信号比达到25dB时，欺骗信号破坏了接收机的跟踪状态，迫使接收机在信号跟踪阶段重新获取跟踪欺骗信号。
此外，Andrew等人[71]指出，如果欺骗意图不被掩盖，只要欺骗干扰源的功率达到并超过接收机捕获检测阈值，欺骗干扰源就可以成功控制接收机的捕获和跟踪环路，但是这种方法将不可避免地触发接收器的欺骗检测措施。通过对欺骗信号欺骗机制的理论推导，Lv等人[70]分析了欺骗干扰对接收机捕获性能的影响，指出当欺骗信号与真实卫星信号相差1.5码片时，会出现两个相关峰值
2.
信号跟踪阶段
使用高功率欺骗信号迫使接收器进入跟踪状态也存在检测到的信号异常并导致欺骗失败的问题。因此，跟踪阶段对接收机的欺骗干扰更隐蔽，但技术要求也更高[72，73]。通常使用牵引欺骗技术[74]。在欺骗信号和真实信号功率相似的基础上，研究人员调整了欺骗信号号的相位，并通过相对于真实卫星导航信号号的相滑动来实现跟踪回路的牵引，以避免高功率信号导致接收机的锁丢失，从而实现了他们的秘密欺骗[75，76，77]。牵引干扰实施过程示意图如图8所示。
图8。牵引干扰实施过程示意图。
牵引信号欺骗方法主要分为两类：第一类方法要求欺骗信号的多普勒频率与扩频码的多普勒频率保持成比例关系；第二种方法要求欺骗信号在提高码率的同时保持欺骗信号的载波频率等于真实信号的载波频率。这两种方法各有优缺点。由于真实信号和欺骗信号之间的载波频率差的变化，第一种方法可能被检测为异常。至于第二种方法，尽管第二种方式中欺骗信号的载波频率与真实信号的载波频一致，但欺骗信号的多普勒频率与扩频码的多普勒频率之间的不一致也存在被检测的风险[78]。
Todd等人[49]开发了第一个真正意义上的GNSS渐进牵引欺骗干扰源。Daniel等人[58]指出，为了实现有效的欺骗，欺骗信号会将接收机在跟踪阶段的真实码相位分割两个以上的码片。Huang等人[79]建立了接收器-跟踪模型，并定量分析了欺骗信号功率对目标接收器-跟踪回路牵引效果的影响。欺骗信号功率只需要比真实信号功率高4dB，这会破坏典型接收机在50分钟内对真实信号的跟踪，使其转而跟踪欺骗信号。
Kerns等人[71]指出，在跟踪状态下对接收机实施隐蔽欺骗时，欺骗信号不应过高，应严格控制，最大多普勒频移也应控制在50Hz以内，以确保欺骗信号频率尽可能与真实信号频率一致。马等人[67]指出，当接收机处于稳定跟踪状态时，本地码相位与实际信号相位精确同步。只有当欺骗信号和本地信号之间的差小于一个码相时，欺骗信号才能利用功率优势拉接收机偏置，成功地实现欺骗。何等人[52]分析讨论了欺骗干扰的功率条件，指出为了避免被检测算法检测到，欺骗干扰功率的增加率不宜过大。当欺骗信号的相关峰值略大于真实信号的相关峰时，可以从接收器-跟踪环路中剥离真实信号。为了使欺骗信号能够直接剥离真实信号并进入接收器-跟踪环路，Sheng等人[53]提出了一种异步攻击策略：首先，生成高功率滞后相关峰值；然后，加快欺骗信号数速率，使欺骗信号数相位与实际信号码相位对齐，并领先于实际信号数相位。目标接收器将逐渐剥离真实信号并继续跟踪欺骗信号。李等[80]搭建了北斗导航接收机欺骗干扰测试平台，测试不同功率条件下欺骗干扰对北斗导航接收机稳定跟踪状态的影响。测试结果表明，当欺骗信号功率达到25dB时，某型号北斗导航接收机失锁，再次捕获欺骗信号。
综上所述，无论是在信号采集阶段还是在信号跟踪阶段，欺骗信号的控制策略都是影响欺骗效率的关键因素之一。对于不同阶段的接收机，需要使用不同的欺骗功率控制方法来实现欺骗。然而，目前对欺骗功率控制的研究大多停留在一些典型接收机的理论模型建立和实测仿真阶段；欺骗性信号功率控制方法尚未形成系统的实验和理论控制策略。其次，欺骗干扰的实验环境和理论假设过于理想化，对欺骗干扰的检测方法层出不穷。利用理想条件下获得的欺骗信号功率控制策略和一些典型接收机的欺骗信号的功率进行欺骗，很可能导致欺骗失败。最后，尽管牵引欺骗是目前卫星导航欺骗和干扰领域的研究热点，但由于了解目标接收机的准确编码信息、频率信息和位置信息的局限性，仍然限制了这种牵引干扰的使用范围。
表4总结了不同实施阶段的欺骗方法的比较。
表4。不同实施阶段的欺骗方法的比较。
