[發明專利]一種在組合導航模式下實現無人機精確定點偏移的欺騙方法

在審

• 申請號: 202110872018.0
• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113625324A
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 郭妍;唐康華;方孟智;耿興壽
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01S19/47
• 分類號: G01S19/47;G01S19/21;G01S19/39
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 周長清

1.一種在組合導航模式下實現無人機精確定點偏移的欺騙方法，其特征在于，步驟包括：

步驟S1：根據緊組合方式構建GNSS/INS緊組合導航系統的狀態空間模型，并分析目標緊組合卡爾曼濾波器中穩態增益矩陣的意義與穩定性；

步驟S2：采用負反饋校正的方式，得出以穩態增益元素為系數、以從k時刻到k+r時刻對衛星信號施加的偽距偏移為變量的k+r時刻GNSS/INS緊組合導航位置輸出估計的總偏移量解析表達式；

步驟S3：分析偽距總偏移量與由此帶來的位置偏差之間的關系，通過虛假衛星信號使得GNSS/INS組合導航位置估計結果發生精確定點偏移；

步驟S4：根據虛假衛星信號發生器時刻保持與目標緊組合系統時刻保持相對的特點，將該特定虛假衛星信號時刻對準緊組合目標，使得目標時刻接入欺騙信號。

2.根據權利要求1所述的在組合導航模式下實現無人機精確定點偏移的欺騙方法，其特征在于，所述步驟S2中，得出以穩態增益矩陣元素為系數、以k時刻對衛星信號施加的位置偏移為變量的k時刻GNSS/INS組合導航位置估計輸出解析表達式為：

其中，和分別為在欺騙式干擾情況下經過反饋校正后的位置輸出結果；(L_I)_k和(λ_I)_k分別為慣性導航系統解算出的位置信息；和分別為在欺騙式干擾情況下GNSS/INS組合導航輸出的位置誤差估計值；和分別為經過正確修正后的位置結果，ΔL_k和Δλ_k分別為由欺騙式干擾所引起的位置偏差，即：

3.根據權利要求2所述的在組合導航模式下實現無人機精確定點偏移的欺騙方法，其特征在于，所述步驟S2中，得出以穩態增益元素為系數、以從k時刻到k+r時刻對衛星信號施加的偽距偏移為變量的k+r時刻GNSS/INS緊組合導航位置輸出估計的總偏移量解析表達式為：

其中，

4.根據權利要求1或2或3所述的在組合導航模式下實現無人機精確定點偏移的欺騙方法，其特征在于，所述步驟S1中，采用GNSS/INS緊組合方式時，去掉地向速度誤差狀態和高度誤差狀態，此時定義其狀態矢量X為：

其中，L和λ分別為載體所在的緯度和經度信息，δL和δλ為其誤差信息；V_N和V_E分別為載體北向和東向的速度，δV_N和δV_E為其誤差信息；δφ、δθ、分別為載體的橫滾角、俯仰角與航向角誤差；b_clk與d_clk為與時鐘誤差等效的距離誤差和與時鐘頻率誤差等效的距離率誤差。

5.根據權利要求4所述的在組合導航模式下實現無人機精確定點偏移的欺騙方法，其特征在于，所述GNSS/INS緊組合導航系統的狀態空間模型為：

其中，F和G為系統狀態矩陣與輸入矩陣，各個參數的取值可以參考慣性導航系統的位置誤差方程、速度誤差方程與姿態角誤差方程；W為系統的觀測噪聲矩陣；H為量測矩陣，各個參數的取值可以參考偽距和偽距率量測方程；V為量測噪聲。

6.根據權利要求5所述的在組合導航模式下實現無人機精確定點偏移的欺騙方法，其特征在于，在進行離散化處理后，利用卡爾曼濾波器對目標接收機的狀態進行精確估計，即：

其中，為對目標接收機狀態的卡爾曼濾波估計值，為利用計算得到的對X_k的一步預測，K_k為卡爾曼濾波增益，P_k為估計值的均方誤差陣；增益矩陣K_k存在穩定狀態的K_∞。