CN106950578A - 一种基于卫星导航系统的飞行器俘获方法 - Google Patents

一种基于卫星导航系统的飞行器俘获方法 Download PDF

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何道敬
乔银荣
杜晓
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    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/21—Interference related issues ; Issues related to cross-correlation, spoofing or other methods of denial of service
    • G01S19/215—Interference related issues ; Issues related to cross-correlation, spoofing or other methods of denial of service issues related to spoofing

Abstract

本发明公开了一种基于卫星导航系统的飞行器俘获方法，该系统可以实现诱导飞行器到指定位置或区域内，并使其在相应位置或区域内自动降落，从而实现俘获该飞行器。该技术包括以下阶段：引诱到目标区域内阶段：实时估算所述飞行器与我们所期望该飞行器被引诱到的目标区域的方位关系，向所述飞行器发射卫星导航欺骗信号，逐步引诱该飞行器到达我们所期望的目标区域；诱导俘获阶段：待所述飞行器到达我们所期望的目标区域后，发射包含降落指令的卫星导航信号，俘获所述飞行器。

Description

一种基于卫星导航系统的飞行器俘获方法
技术领域
本发明属于通信技术领域，特别涉及一种捕获基于卫星导航系统的飞行器的方法。
背景技术
卫星导航系统是覆盖全球的自主地利空间定位的卫星系统，允许小巧的电子接收器确定它的所在位置(经度、纬度和高度)，并且经由卫星广播沿着视线方向传送的时间信号精确到10米的范围内。当前能为全球范围提供定位和授时服务的卫星导航系统主要是：美国的全球定位系统(GPS)和俄罗斯的全球导航卫星系统(GLONASS)。中国的北斗卫星导航系统(BDS)现在已经可以在亚太地区提供高精度的定位导航和授时功能。
各种卫星导航系统的出现为我们的生产生活带来了巨大的便利，在我们的生产生活中的作用也越来越大。比如车载导航、无人机、无人车以及我们日常使用的智能手机等。众所周知，民用相关的卫星导航系统的相关参数早已被公布出来，按照已经公开的报文格式来伪造位置信息和时间信息也不再是不可能的。生成式卫星定位欺骗技术就是这样发展出来的，并且也越来越成熟，为大众所熟知。
发明内容
本发明提出了一种基于卫星导航系统的飞行器俘获方法，包含以下阶段：
引诱阶段：获取待俘获飞行器的位置，实时估算所述飞行器与目标区域之间的方位关系，向所述飞行器发射卫星导航欺骗信号，逐步引诱该飞行器到达所述目标区域；
俘获阶段：待所述飞行器飞抵所述目标区域后，向所述飞行器发射包含降落指令的卫星导航信号，用于俘获所述飞行器。
本发明提出的所述基于卫星导航系统的飞行器俘获方法中，引诱阶段具体为如下步骤：
发射初始定位点的卫星导航信号；所述初始定位点是指卫星导航信号欺骗轨迹的起点，以飞行器的初始位置作为卫星导航信号的初始定位点；
实时根据所述飞行器当前位置与所述目标区域的方位关系和飞行器的飞行方向，动态地改变生成的所述卫星导航欺骗信号中定位点的位置，同时发射所述卫星导航信号，逐步引诱该飞行器到所述目标区域。
发射初始定位点的卫星导航信号；所述初始定位点是指卫星导航信号欺骗轨迹的起点，以飞行器的初始位置作为卫星导航信号的初始定位点；
实时根据所述飞行器当前位置与所述目标区域的方位关系和飞行器的飞行方向，动态地改变生成的所述卫星导航欺骗信号中定位点的位置，同时发射所述卫星导航信号，逐步引诱该飞行器到所述目标区域。
本发明提出的所述基于卫星导航系统的飞行器俘获方法中，若所述飞行器处于悬停模式或巡航模式，则所述降落指令为禁飞区对应的位置信息；若所述飞行器处于返航模式，则所述降落指令为所述飞行器的返航点。
本发明提出的所述基于卫星导航系统的飞行器俘获方法中，所述飞行器处于返航模式或巡航模式，若无法获知所述飞行器的返航点或巡航点，动态改变卫星导航欺骗信号，同时进一步推算出所述飞行器的返航点或第一个巡航点坐标。
本发明提出的所述基于卫星导航系统的飞行器俘获方法中，推算返航点或巡航点坐标是根据飞行器在不同的卫星导航欺骗信号下会产生不同的飞行方向，然后根据多个时间点观测到的飞行方向，推算出返航点或巡航点的坐标。
本发明提出的所述基于卫星导航系统的飞行器俘获方法中，对于已经推算出返航点或巡航点，和返航点或巡航点已知的情况，根据返航点或巡航点与目标区域的方位关系，动态地调整和发射卫星导航欺骗信号，诱导所述飞行器飞向所述目标区域上空。
本发明提出的所述基于卫星导航系统的飞行器俘获方法中，待所述飞行器飞抵所述目标区域内后，向所述飞行器发射包含降落指令的卫星导航信号。如果飞行器处于返航模式，则所述飞行器误以为已经到达返航点上空从而自动降落；否则，发射禁飞区对应的卫星导航信号迫降飞行器或者俘获飞行器。
本发明提出的所述基于卫星导航系统的飞行器俘获方法中，俘获飞行器的手段包括但不限于电池电量消耗攻击、网兜。
本发明的有益效果：由于近年来大量违规飞行器出现在公共场合和私人区域，对公共秩序和人民的生活造成了干扰，本发明可以对违法飞行的飞行器有效的控制和俘获，实现对某一区域内飞行器的管控。
附图说明
图1是基于卫星导航系统的飞行器俘获方法的总体流程图。
具体实施方式
图1显示的是基于卫星导航系统的飞行器俘获方法的总体流程图。本发明基于卫星导航系统的飞行器俘获方法，包含以下阶段：
引诱阶段：获取待俘获飞行器的位置，实时估算飞行器与目标区域之间的方位关系，向飞行器发射卫星导航欺骗信号，逐步引诱该飞行器到达目标区域；目标区域是指期望该飞行器被引诱到的目标区域。
俘获阶段：待飞行器飞抵目标区域后，向飞行器发射降落指令所对应的卫星导航信号，使飞行器降落。
如果所俘获的飞行器在失控后会自动返航，则所述降落指令为飞行器的返航点，否则，所述降落指令为禁飞区对应的位置信息。
本发明提出的基于卫星导航系统的飞行器俘获方法中，引诱阶段具体为如下步骤：
发射初始定位点的卫星导航信号；初始定位点是指卫星导航信号欺骗轨迹的起点，以飞行器的初始位置作为卫星导航信号的初始定位点。
实时根据飞行器当前位置与目标区域的方位关系和飞行器的飞行方向，动态地改变生成的所述卫星导航欺骗信号中定位点的位置，同时发射所述卫星导航信号，逐步引诱该飞行器到所述目标区域；
本发明提出的基于卫星导航系统的飞行器俘获方法中，动态改变卫星导航欺骗信号的同时，如果无法获知飞行器的返航点或巡航点，则进一步推算出飞行器的返航点或巡航点坐标。
本发明提出的基于卫星导航系统的飞行器俘获方法中，推算返航点坐标是根据飞行器在不同的卫星导航欺骗信号下会产生不同的飞行方向，然后根据多个时间点观测到的飞行方向，推算出返航点或巡航点的坐标。
本发明提出的基于卫星导航系统的飞行器俘获方法中，对于已经推算出返航点或巡航点，或者返航点或巡航点已知的情况，根据返航点或巡航点与目标区域的方位关系，动态的调整和发射卫星导航欺骗信号，诱导飞行器飞至我们所期望的目标区域上空。
本发明提出的基于卫星导航系统的飞行器俘获方法中，待飞行器飞抵目标区域内后，如果飞行器处于返航模式，发射带有返航点坐标的卫星导航欺骗信号，使飞行器误以为已经到达返航点上空从而自动降落，否则，发射“禁飞区”对应的导航信号迫降飞行器或者利用电池电量消耗攻击、网兜等其它手段俘获飞行器。
结合具体实例，对基于卫星导航系统的飞行器俘获方法做一下具体说明。
在本发明所述的基于卫星导航系统的飞行器方法，对于卫星导航信号拥有最高的控制权的飞行器，此步骤可以略去；对于采用无线电等方式进行控制的飞行器，则通过发射相应频段的干扰信号，切断飞行器控制者与飞行器的通讯。例如，对于飞行器而言，需要发射840.5-845MHz、1430-1444MHz和2408-2440MHz频段的干扰信号，这样飞行器就无法与遥控器进行通讯，从而迫使飞行器的飞控接管飞行器的控制权，然后，飞控借助于GPS等卫星导航系统提供的位置信息，进行返航或者迫降。
观察和估算飞行器出现的位置，发射初始定位点的卫星导航信号，然后所述系统根据该飞行器当前位置与所期望该飞行器被引诱到的目标区域的方位关系，若飞行器的飞行方向与目标区域偏离，动态改变欺骗的卫星导航位置信息，发送相应的卫星导航欺骗信号，调整飞行器的飞行方向，逐步引诱飞行器到目标区域内。
在此过程中，进一步推算出飞行器返航点或巡航点的位置(飞行器处于巡航模式下，仅需推算出第一个巡航点)。对于已经推算出返航点或巡航点，或者返航点或巡航点已知的情况，根据返航点或巡航点与目标区域的方位关系，动态的调整和发射卫星导航欺骗信号，使飞行器飞向目标区域上空。推算返航点或巡航点坐标是根据飞行器在不同的卫星导航欺骗信号下所产生不同的飞行方向，然后根据多个时间点观测到的飞行方向，推算出返航点或巡航点的坐标。在可以通过雷达、望远镜等获取飞行器的精确位置的情况下，可以几组飞行器的位置信息和飞行方向来推算飞行器返航点或巡航点的位置；在无法获取飞行器精确位置的情况下，可以通过多组飞行器的位置信息和飞行方向，来拟合出飞行器返航点或巡航点的位置。特别地，对于处于悬停模式下的飞行器，无需推算返航点或巡航点，可以直接利用模拟的卫星导航信号诱导控制飞行器。
待该飞行器被诱骗到期望的目标位置或区域内后，如果飞行器处于返航模式，发射带有返航点坐标的卫星导航欺骗信号，使飞行器误以为已经到达返航点上空从而自动降落，否则，发射“禁飞区”对应的导航信号迫降飞行器或者利用电池电量消耗攻击、网兜等其它手段俘获飞行器。
本发明根据飞行器在返航过程中会从当前位置直线飞向返航点或巡航点的特性，通过飞行器获取飞行器在不同坐标点(GPS欺骗点)的飞行方向，通过一系列计算推算出飞行器的返航点或巡航点，然后，通过GPS欺骗将飞行器欺骗到目标区域上空，再发射飞行器返航点的坐标，从而使飞行器降落，或发射“禁飞区”卫星导航信号迫降飞行器，或利用电池电量消耗攻击、网兜等其它手段俘获飞行器。
本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。

Claims (8)

1.一种基于卫星导航系统的飞行器俘获方法，其特征在于，包含以下阶段：
引诱阶段：获取待俘获飞行器的位置，实时估算所述飞行器与目标区域之间的方位关系，向所述飞行器发射卫星导航欺骗信号，逐步引诱该飞行器到达所述目标区域；
俘获阶段：待所述飞行器飞抵所述目标区域后，向所述飞行器发射包含降落指令的卫星导航信号，用于俘获所述飞行器。
2.根据权利要求1所述的基于卫星导航系统的飞行器俘获方法，其特征在于，引诱阶段具体为如下步骤：
发射初始定位点的卫星导航信号；所述初始定位点是指卫星导航信号欺骗轨迹的起点，以飞行器的初始位置作为卫星导航信号的初始定位点；
实时根据所述飞行器当前位置与所述目标区域的方位关系和飞行器的飞行方向，动态地改变生成的所述卫星导航欺骗信号中定位点的位置，同时发射所述卫星导航信号，逐步引诱该飞行器到所述目标区域。
3.根据权利要求1所述的基于卫星导航系统的飞行器俘获方法，其特征在于，若所述飞行器处于悬停模式或巡航模式，则所述降落指令为禁飞区对应的位置信息；若所述飞行器处于返航模式，则所述降落指令为所述飞行器的返航点。
4.根据权利要求3所述的基于卫星导航系统的飞行器俘获方法，其特征在于，所述飞行器处于返航模式或巡航模式，若无法获知所述飞行器的返航点或巡航点，动态改变卫星导航欺骗信号，同时进一步推算出所述飞行器的返航点或第一个巡航点坐标。
5.根据权利要求4所述的基于卫星导航系统的飞行器俘获方法，其特征在于，推算返航点或巡航点坐标是根据飞行器在不同的卫星导航欺骗信号下会产生不同的飞行方向，然后根据多个时间点观测到的飞行方向，推算出返航点或巡航点的坐标。
6.根据权利要求4所述的基于卫星导航系统的飞行器俘获方法，其特征在于，对于已经推算出返航点或巡航点，和返航点或巡航点已知的情况，根据返航点或巡航点与目标区域的方位关系，动态地调整和发射卫星导航欺骗信号，诱导所述飞行器飞向所述目标区域上空。
7.根据权利要求1所述的基于卫星导航系统的飞行器俘获方法，其特征在于，待所述飞行器飞抵所述目标区域内后，向所述飞行器发射包含降落指令的卫星导航信号。如果飞行器处于返航模式，则所述飞行器误以为已经到达返航点上空从而自动降落；否则，发射禁飞区对应的卫星导航信号迫降飞行器或者俘获飞行器。
8.根据权利要求7所述的基于卫星导航系统的飞行器俘获方法，其特征在于，俘获飞行器的手段包括电池电量消耗攻击、网兜。
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