欺骗干扰下组合导航关键滤波参数的响应特性及干扰检测适用性

《Sensors》：Response Characteristics of Key Filtering Parameters and Applicability of Interference Detection for Integrated Navigation Under Spoofing Interference

　　为应对全球导航卫星系统（GNSS）欺骗对惯性导航系统（INS）/GNSS组合导航系统的威胁，本文分析了卡尔曼滤波器（KF）架构内部的误差传播机制，并量化了扰动模式。建立了阶梯型、线性斜坡型和非线性平滑斜坡型欺骗的数学模型，并基于真实车辆测试数据，采用异常信噪比（ASNR）从四个核心滤波维度对干扰进行量化。结果表明，位于信息融合前沿的滤波新息对欺骗最为直接和敏感（ASNR峰值为341.4181），其标准分布为零均值高斯基线，是欺骗检测的最佳指标；相比之下，误差状态的幅度衰减显著（最大ASNR为116.3291），而滤波器增益和状态协方差的变化微乎其微（最大ASNR分别为22.6023和19.3014）。进一步评估惯性测量单元（IMU）精度约束的影响发现：在阶梯型欺骗下，位置新息保持稳健（ASNR为260至510），而速度新息ASNR在IMU性能退化时下降约50%；在线性斜坡型欺骗下，速度新息主导响应（ASNR为41.16至70.46），位置新息则显著衰减；在非线性平滑斜坡型欺骗下，整体新息受到抑制，低精度IMU遭受严重的噪声掩蔽（峰值水平ASNR降至10以下），极大增强了攻击的隐蔽性。上述发现为组合导航系统的抗欺骗设计提供了定量实证依据和理论指导。