随着卫星导航欺骗威胁的逐步显现,导航定位信息的安全性和可靠性面临新的挑战。由于卫星导航欺骗信号与真实信号高度相似,隐蔽性极强,单纯依赖卫星导航接收机自身,很难保证对欺骗攻击的可靠检测。卫星导航欺骗攻击会通过对接收机位置/时间的控制,对整个导航系统和应用产生不利影响:在军事领域,错误的导航定位信息将极大削弱各种武器的作战效能;在民用领域,则会对诸如航空导航等关系到人们生命安全的关键应用造成重大威胁。随着惯性/卫星组合导航系统逐步成为运载体导航的基本配置,利用惯性/卫星组合,结合原子钟、双天线技术辅助,是提高卫星导航欺骗检测能力的有效途径。本文从惯性/卫星组合导航系统的角度出发,从位置维度、时间维度和信号空间几何关系维度,研究并提出了基于滤波器新息、芯片级原子钟和双天线辅助的欺骗检测算法,结合理论分析和实测数据,对组合导航欺骗检测算法的有效性进行了验证。本文的主要研究工作包括:1.对卫星导航欺骗的分类和不同欺骗模式的特点进行了详细总结和对比。考虑欺骗源信号处理、信号传输、提前预测量和可控延时等关键参数,建立了欺骗信号与真实信号伪距量测的关联数学模型,明确了典型欺骗攻击模式对接收机量测和位置/时间维度的影响。系统分析了欺骗攻击对组合导航滤波器误差协方差,滤波新息和惯性器件误差估计的影响,理论与仿真分析表明:欺骗攻击对滤波增益回路计算无直接作用,误差协方差阵不能可靠反映滤波性能;初始阶段欺骗向量对滤波新息期望影响显著,在滤波器误差跟踪作用下其影响逐步减弱,欺骗检测存在时间窗口;对惯性器件零偏估计的实时监控和回溯导航技术可以作为组合导航欺骗检测和抑制的有效手段。2.在位置维度,卫星导航欺骗位置与惯性递推位置存在差异,针对现有新息平均算法在慢变欺骗检测上的不足,提出了基于量测平均的滤波新息欺骗检测算法。在固定时间窗口内将多个时刻量测信息转移至同一时刻（通过状态转移矩阵建立联系）进行更新,在不丢失量测信息的情况下,抑制了滤波器对欺骗轨迹的跟踪;通过引入虚拟新息的概念,证明了量测平均相对于新息平均在慢变欺骗位置误差积累和欺骗检测上的优势:小漂移率慢变欺骗攻击下,相同时间窗口内,量测平均在欺骗检测概率和检测时间上均优于新息平均。同时证明由于欺骗攻击使接收机量测发生一致性变化,多颗卫星自身不再提供任何故障冗余信息,导致航空导航领域基于解分离思想的完好性检测算法失效。3.在时间维度,非同步式欺骗对卫星导航接收机时间的影响不可避免,针对接收机内部时钟长时间压制干扰后检测性能下降的问题,提出并设计了基于芯片级原子钟（CSAC）高精度时间保持能力的欺骗检测算法。从理论上分析了CSAC的时间保持误差特性,试验验证了CSAC时钟驯服和高精度时间保持能力;基于欺骗攻击对接收机时间的影响,建立了CSAC辅助的欺骗检测模型。实测数据与理论分析表明,20min内CSAC钟差预测均方误差仅为数米,比接收机内部时钟小两个数量级;200s压制干扰下,欺骗攻击距离为100m时,CSAC理论欺骗检测概率大于99.9%,优于接收机内部时钟（仅为60%）;20min压制干扰下,在欺骗攻击成功率要求为80%时,CSAC辅助可以将欺骗攻击有效范围限制在30m内;CSAC的引入可以极大提高欺骗攻击实施难度,对组合导航系统欺骗检测和抗欺骗能力提升具有重要意义。4.在信号空间几何关系维度,卫星导航欺骗信号与真实信号存在到达角差异,针对现有技术硬件复杂度高或检测性能评估的不足,提出了惯性信息辅助的双天线欺骗检测算法。通过引入惯性导航姿态和位置信息,不需要多元天线阵列,即可实现对双差观测理论值的精确预测;基于载波相位半周内小数部分观测量,建立了真实信号和欺骗信号下确定性的双差概率分布模型,设计了恒虚警率下实时检测概率动态可控的欺骗检测算法;对基于载波相位/伪距双差的欺骗检测算法的虚警率、漏检率、平滑时间等关键参数进行了分析和对比;理论分析和试验结果表明:在预测载波相位双差达到0.37周时,基于载波相位双差的欺骗检测,在单历元内可达到大于99.9%的检测概率要求;基于伪距双差的欺骗检测,在满足数据平滑时间要求时,可以对欺骗信号进行可靠检测。5.针对现有欺骗攻击模拟方案不满足组合导航系统欺骗检测验证需求,同时存在成本高昂等问题,设计了基于双路SDR的欺骗攻击模拟方案,并将卫星导航信号模拟与高精度惯性测量数据模拟相结合,搭建了满足组合导航欺骗检测验证需求的半实物仿真验证平台。基于本文搭建的验证平台,以真实卫星导航接收机为攻击对象,完成了同步式和非同步式欺骗攻击的有效模拟;在典型欺骗场景下对论文中提出的三种欺骗检测算法进行了综合验证和对比分析。