1.一种基于扩频码随机处理的民用防伪导航信号生成方法,其特征在于,所述方法包括:步骤S1、随机产生一对公钥密码体制的认证根密钥对,作为认证基础密钥对;步骤S2、根据步骤S1的认证基础密钥对,对周期内的导航电文签署数字签名,再从下一周期的导航电文中获得基础认证扩频码,将所述数字签名调制到所述基础认证扩频码上,得到认证标志序列;步骤S3、为当前周期生成一个随机密钥作为认证密钥,以所述认证密钥为密钥,当前周期内的信号时间为种子,产生当前周期内公开周期性扩频码中每个信号码片对应是否处理的标志,也即所有被处理的扩频码片在的公开周期性扩频码中位置;所述处理位置的具体确定方法为:在防伪导航信号的扩频码中,将扩频码以固定数量码片的间隔记为 进行分段,在每个分段内部,前 码片或后 码片的周期性公开扩频码中,记为 的扩频码码片处于处理状态,翻转扩频码由处理指示序列 确定,该处理指示序列 是一个由0和1组成的序列,取值为1的时刻对应的扩频码被处理,由认证标志序列 确定每段扩频码是前 码片还是后 码片,该认证标志序列是一个取值为±1的序列,取值为+1的时刻对应后 码片中包含处理的扩频码,取值为-1的时刻对应前 码片中包含处理的扩频码,防伪导航信号的扩频码 可以表示为如下的形式: ,其中 是原始的公开周期性扩频码, 是扩频码速率, 是导航认证标志序列, 是处理指示序列,t表示周期内对应时刻;处理指示序列 通过下式计算: ,其中 是取值为0或1的序列, 是以k为密钥、为明文的一种变换方法,t为信号时间;所述变换方法包括:步骤S31、将信号时间精确到扩频码码片,取扩频码码片起始时刻,并分别将年、月、日、时、分、秒、毫秒、毫秒内码片号8个时间参量转换为长度不小于16bit、5bit、6bit、6bit、7bit、7bit、10bit和16bit的二进制序列并组合成为一个长度不超过96bit的二进制序列;步骤S32、根据该扩频码周期属于公共认证或用户指向认证,取32bit二进制串作为特征字;如果当前周期属于公共认证,二进制串取全0特征字,否则取用户ID对应的32bit特征字;步骤S33、将96bit时间序列与32bit特征字连接得到128bit翻转位置生成信息作为分组明文,再取当前认证的密钥作为密钥,使用分组密码算法计算得到128bit密文;步骤S34、将128bit密文整体看作一个十进制数,若该数大于 ,则 ,否则 ;其中 是处理码片占全部扩频码的比例;步骤S35、重复步骤S31至步骤S34,生成所需时间范围内每一个扩频码是否应被处理的指示;所述处理具体根据防伪导航信号采用基于扩频码调制的扩频BPSK、BOC或MSK调制方式设置不同的处理方式:对于BPSK调制,直接对其中扩频码码片的极性进行翻转,即+1码片修改为-1码片,-1码片修改为+1码片;对于BOC调制,对副载波的相位顺序进行半周调整,即01顺序的副载波调整为10,10顺序的副载波调整为01;对于MSK调制方式,对频率偏移进行循环移位调整,即原始频移 调整为 ,其中 是翻转调整量, 和 分别是信号频带允许的最低和最高频率;步骤S4、根据步骤S2获得的认证标志序列,在一个公开周期性扩频码周期内,设置认证标志序列每个元素对应一段扩频码,在导航信号公开周期性扩频码的前一半或后一半中,其中前一半或后一半由认证标志序列对应元素的标志确定,基于步骤S3获得的处理位置,处理公开周期性扩频码的信号码片,获得处理后的混合扩频码;步骤S5、使用步骤S4中获得的所述处理后的混合扩频码与导航电文、载波进行组合,生成导航信号。
2.根据权利要求1所述的基于扩频码随机处理的民用防伪导航信号生成方法,其特征在于,在所述步骤S1中,使用公钥密码体制SM2或ECDSA。
3.根据权利要求1所述的基于扩频码随机处理的民用防伪导航信号生成方法,其特征在于,在所述步骤S2中,将数字签名以CSK调制方式调制到基础认证扩频码上,得到认证标志序列。
4.根据权利要求3所述的基于扩频码随机处理的民用防伪导航信号生成方法,其特征在于,采用BPSK调制方式,防伪导航信号的数学表达式如下所示: ,其中, 是信号功率, 是导航电文, 经过认证改造的扩频码, 是载波频率, 是初始载波相位,j是虚数单位,t为信号时间,将防伪信息搭载在导航信号的扩频码上,随导航信号一起向用户广播。
5.一种基于扩频码随机处理的民用防伪导航信号接收方法,其用于接收如权利要求1-4之一所述基于扩频码随机处理的民用防伪导航信号生成方法所生成的信号,其特征在于:接收方法包括慢通道与快通道两种接收处理模式。
6.根据权利要求5所述的基于扩频码随机处理的民用防伪导航信号接收方法,其特征在于,慢通道处理模式下,包括如下步骤:步骤S61,接收机捕获并跟踪导航信号,从跟踪通道中提出准时支路的相关值和导航电文;步骤S62,在一个认证周期的完整导航电文接收完毕之前,接收机首先将准时支路相关值的相邻差分结果作为认证标志序列的观测量进行缓存;当一个认证周期的导航电文完全接收后,接收机通过认证标志扩频码的导出算法,从导航电文中计算得到当前认证周期的认证标志扩频码;步骤S63,接收机使用认证周期的认证标志扩频码与缓存的认证标志序列观测量进行相关计算,通过CSK解调算法得到其中携带的数字签名;步骤S64,接收机使用公开的非对称密码系统公钥对导航电文与数字签名的一致性进行验证,得到导航信号认证的结果。
7.根据权利要求5所述的基于扩频码随机处理的民用防伪导航信号接收方法,其特征在于,快通道处理模式下,步骤如下:步骤S71,接收机获取认证密钥并根据信号时间生成扩频码处理位置,或者接收当前时刻附近时间段的扩频码处理位置;步骤S72,根据所述扩频码处理位置的指示,接收机提取对应的信号采样观测,并利用处理的扩频码与所述信号采样观测进行相关运算;步骤S73,接收机将相关运算结果作为认证检测量,执行认证检测器的假设检验过程,得到信号可信认证的结果。