[發明專利]一種導航信號干擾源檢測與識別方法及系統

有效

• 申請號: 202111323268.5
• 申請日: 2021-11-05
• 公開（公告）號: CN114034296B
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 史曉鋒;羅曉燕;李東誠;榮欣
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 周長琪

1.一種導航信號干擾源檢測與識別方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，信號檢測終端采集干擾源發射的電磁波信號，將信號參數及終端信息發送給數據處理中心，數據處理中心融合多個信號檢測終端發送的數據，對干擾源定位；

步驟2，數據處理中心實時將干擾源位置發送給無人機，無人機抵近干擾源所在位置，檢測定位干擾源并獲取干擾源所在區域圖像，并傳回數據處理中心；

所述無人機上搭載干擾信號檢測終端，該終端持續跟蹤干擾源發射的電磁波信號，提取信號參數，并與相應航跡信息傳回數據處理中心；無人機還利用該終端在航跡上不同觀測點對干擾源觀測確定干擾源方位，確定方法為：采用無跡卡爾曼濾波方法，由k時刻無人機位置，按照預設步長遍歷當前無人機所有可能的飛行方向，估計無人機下一個位置和干擾源的相對位置，得到無人機下一相對位置估計量的均方誤差，以均方誤差最小的航跡方向作為無人機在k+1時刻的飛行方向；

步驟3，數據處理中心對無人機采集圖像進行預處理，刪除超過距離閾值以及超過姿態角閾值的圖像，對篩選的無人機采集圖像進行對比度增強，然后將圖像導入地理信息系統GIS進行融合，確定每張無人機采集圖像表示的經緯度范圍；

步驟4，從無人機采集圖像中檢測和識別干擾源，并記錄干擾源的外形特征；

對步驟3融合了GIS信息的所有無人機采集圖像，均從中篩選出與干擾源位置坐標相同或者相近的疑似物體；統計疑似物體的出現頻率并降序排序，判定疑似干擾源。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步驟2中，無人機在確定干擾源方位時，設無人機從原點出發勻速直線飛行，在k時刻無人機在觀測位置(x_ok,y_ok,z_ok)測得方位角θ_k和俯仰角將無人機速度為控制輸入得到系統方程如下：

其中，X_k+1、X_k分別為k+1時刻、k時刻干擾源與無人機的相對位置向量；設干擾源的坐標位置為(x_s,y_s,z_s)，X_k＝(x_k,y_k,z_k)＝(x_s-x_ok,y_s-y_ok,z_s-z_ok)；u_k為k時刻無人機的速度向量；A_k、B_k為系數矩陣；ω_k為k時刻無人機的測量向量；w_k和v_k為相互獨立的高斯白噪聲；

采用無跡卡爾曼濾波方法根據X_k估計X_k+1以及X_k+1的均方誤差P_k+1|k+1；在計算時采用球型無跡變換構造Sigma點和權值。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步驟3中，將圖像導入GIS進行融合，包括：

(1)從無人機采集圖像中選取特征點作為控制點；

特征點的選取方法為：首先，對圖像采用尺度不變特征變換SIFT算法，構建尺度空間；其次，利用高斯差分DOG算子檢測尺度空間的有效極值點，選為特征點；對選出的特征點，利用DOG算子的Hessian矩陣計算DOG空間下圖像的曲率，剔除位于邊緣的特征點，通過DOG的二階泰勒展開式確定特征點的位置和尺度，剔除低對比度的特征點；

(2)調用GIS庫內以干擾源坐標為中心的區域地圖信息；

(3)以控制點建立校正模型，對無人機采集圖像進行重采樣內插，采用控制點特征向量的歐式距離作為兩幅圖像中控制點的相似性判定度量，完成幾何校正、配準；

(4)確定無人機采集圖像表示的經緯度范圍，為無人機采集圖像中每個圖像塊賦予經緯度坐標；若所有無人機采集圖像表示的經緯度范圍不包含干擾源坐標，則判斷無人機衛星導航模塊受到干擾，由無人機采集圖像與GIS融合確定當前無人機坐標位置，再結合視覺SLAM導航引導無人機抵近干擾源位置。