[發明專利]一種基于視覺圖像的定位導航欺詐檢測系統

在審

• 申請號: 201811601499.6
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109765925A
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: 薛年;樊治國;牛亮
• 申請（專利權）人: 上海高重信息科技有限公司
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10;G06K9/00;G06K9/32;G06K9/62;G06F16/29
• 代理公司: 上海順華專利代理有限責任公司 31203
• 代理人: 陸林輝

本發明公開了一種基于視覺圖像的定位導航欺詐檢測系統，該系統包括：中心控制模塊、真實環境圖像采集模塊、衛星地圖采集模塊，圖像比較分析模塊和定位導航欺詐預警模塊。圖像比較分析模塊根據輸入真實環境圖像和對應的衛星圖像，基于人工智能算法，判斷真實環境圖像和根據真實環境圖像位置取得的衛星圖像是否一致。如果真實環境圖像和對應的衛星圖像一致，則飛行器未被定位導航欺詐。反之，如果真實環境圖像和對應的衛星不一致，則飛行器正在遭受定位導航欺詐攻擊，同時定位導航欺詐預警模塊發出警告信息。所述各個模塊之間的通訊可以通過預設的安全機制來保證通訊安全。

技術領域

本發明涉及定位導航以及圖像處理領域，特別是涉及一種基于視覺圖像的定位導航欺詐檢測系統。

背景技術

當今社會，越來越多的設備和應用高度依賴于先進的定位導航系統，如GPS，北斗，GLONASS，伽利略等所提供的各項便捷的服務，例如，獲取準確的地理位置信息，輔助導航,以及同步精確的時鐘等功能。據不完全統計目前全球已有超過數十億的設備和用戶(如智能手機，平板電腦，GPS定位儀，物聯網設備,各大股票、大宗商品交易所等)正使用各種基于定位、導航、授時的服務。以GPS和北斗為代表的，基于定位導航授時服務的各項運用已經深入人們生活的方方面面。特別是在航空領域，GPS衛星定位導航更是保障飛行器順利完成任務，以及維護旅客的人身和財產的安全重要手段。

與此同時，由于一般的民用衛星定位導航信號并沒有經過加密認證，且是公開廣播的，而加密認證過的軍用衛星定位導航信號一般的民用設備無法利用，因此常見的民用設備，如手機，物聯網設備等，特別是涉及重大人民財產安全的飛行器(民航客機，直升機，無人機等)，很容易受到定位導航欺詐攻擊。另一方面，隨著技術和工藝的進步，實施針對飛行器的定位導航的欺詐攻擊成本顯著降低。目前商用現貨移動GPS欺詐設備的價格已經低于1000美元，并且開源的GPS攻擊軟件工具已經具備讓普通大眾有能力實施GPS欺詐攻擊。關于GPS欺詐的攻擊已不僅只是停留在實驗室里的場景，在近年來有關GPS欺詐事件的在新聞報道中也屢見不鮮。隨著基于定位導航應用場景的越來越多，不久的將來，如何有效的反GPS欺詐，保證飛行器和人身財產的安全變得至關重要。現有的反導航定位欺詐技術方案要么要求改動或升級現有的定位導航的基礎設施(如修改現有GPS信號結構，或引入密碼學加密方案等)，要么需要引入新的昂貴的支持虛假導航信號探測的設備，要么要求多個GPS信號接收設備的協同配合檢測。這些現有的反定位導航欺詐檢測方法已經不能適應新的運用場景和新的需求。

在傳統的飛行器上，一般都配備了圖像采集設備(照相機，攝像頭，夜視儀等)，使得本地或遠程的中央控制模塊可通過圖像采集設備拍攝的環境圖片進行遠程或本地監控和分析。自21世紀的人工智能大潮以來，計算機系統對于圖像的識別能力飛速發展。2012年到2014年這個時期內，計算機視覺識別率也一直提高。2012年計算機視覺識別率為27％，2014年在歸類數據庫ImageNet挑戰賽中獲勝系統的錯誤率為6.6％，而同樣條件下人的錯誤率是5.1％，也就是說識別圖象的能力基本和人相當。一年之后該系統錯誤率降到了4.94％，首次實現了對人類視覺能力的突破。最近幾年，隨著深度學習的進一步研究，AI的識別能力已經大大超越了人類。

本設計基于自然環境特征的隨機性以及難以偽造性，飛行器的運動軌跡對定位導航欺詐攻擊者的不可預知性，以先進的人工智能算法為基礎，為飛行器的定位導航欺詐檢測設計輕量級的，自動化的安全檢測機制，從而保障飛行器的安全性，可行性高、方便管理、遠程控制方便，在針對定位導航系統欺詐的檢測普及上有著廣泛的市場前景。

發明內容

本發明主要目的以及解決的技術問題是：為克服現目前欺詐檢測技術的實用性，便捷性不足，比如成本過高，需要多個設備配合，或者升級現有的定位導航基礎設施，本發明的目的在于提供一種基于視覺圖像的定位導航欺詐檢測系統，以及快捷，方便，準確，低成本的欺詐檢測方法。