CN108931260B - Gps欺骗时无人驾驶车辆定位安全测试系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种GPS欺骗时无人驾驶车辆定位安全测试系统及方法，包括：无人驾驶测试车辆、光栅传感器、GPS信号发生器、IMU传感器和测试服务器；所述光栅传感器安装在无人驾驶测试车辆行驶路径上的设定参考点位置，所述GPS信号发生器和IMU传感器均设置在无人驾驶测试车辆上，所述测试服务器与GPS信号发生器、IMU传感器和光栅传感器分别通信。本发明可以有效评价无人驾驶车辆对GPS欺骗数据的可靠性，对指导无人驾驶汽车的安全性设计具有重要的指导意义。

Description

GPS欺骗时无人驾驶车辆定位安全测试系统及方法
技术领域
本发明涉及无人驾驶技术领域，尤其涉及一种GPS欺骗时无人驾驶车辆定位安全测试系统及方法。
背景技术
随着无人驾驶技术的飞速进步，无人驾驶车辆安全测试也成为无人驾驶测试的重要内容。通常来讲，无人驾驶车辆定位方法通常包括基于GPS信息的全局定位方法，以及基于视觉、雷达、编码器等传感器的轨迹推算方法。当存在GPS数据欺骗时，无人驾驶车辆的全局定位能力将会受到极大影响。因此，有必要测试存在GPS数据欺骗时的无人驾驶车辆定位安全。
目前，尚无针对GPS数据欺骗时无人驾驶车辆定位安全测试的相关研究。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提出一种GPS欺骗时无人驾驶车辆定位安全测试系统及方法，该系统及方法能够实现对无人驾驶车辆行进中存在GPS数据欺骗情况时的安全性能进行测试，准确率高。
为实现上述目的，本发明的具体方案如下：
本发明的第一目的是公开一种GPS欺骗时无人驾驶车辆定位安全测试系统，包括：无人驾驶测试车辆、光栅传感器、GPS信号发生器、IMU传感器和测试服务器；
所述光栅传感器安装在无人驾驶测试车辆行驶路径上的设定参考点位置，所述GPS信号发生器和IMU传感器均设置在无人驾驶测试车辆上，所述测试服务器与GPS信号发生器、IMU传感器和光栅传感器分别通信。
进一步地，还包括：GPS信号定位设备，通过所示GPS信号定位设备对所述参考点位置进行定位。
进一步地，所述测试服务器与GPS信号发生器、IMU传感器和光栅传感器直接通过无线方式进行通信。
进一步地，还包括：测试场地，所述测试场地设置GPS欺骗信息路段；无人驾驶测试车辆进入GPS欺骗信息路段时，所述测试服务器通过GPS信号发生器向无人驾驶测试车辆发送GPS欺骗信息。
本发明的第二目的是公开一种GPS欺骗时无人驾驶车辆定位安全测试方法，包括：
在无人驾驶测试车辆行驶路径中选定若干参考点，并在参考点位置安装光栅传感器；对上述参考点位置进行定位；
预先设定无人驾驶测试车辆的行进轨迹；
无人驾驶测试车辆进入GPS欺骗信息路段时，向无人驾驶测试车辆发送GPS欺骗位置信息；
无人驾驶测试车辆接受到GPS欺骗信号后，根据GPS欺骗信号进行位置定位，并计算与预先设定的行进轨迹之间的误差，根据误差校正行进线路；
测试服务器根据IMU传感器的数据实时推算无人驾驶车辆的位置点，并求取该位置点到预先设定的行进轨迹的最小距离；
将得到的最小距离与设定阈值进行比较，如果最小距离小于设定阈值，则判断测试通过，否则，测试不通过。
进一步地，所述GPS欺骗位置信息由无人驾驶测试车辆的位置增量、无人驾驶测试车辆测试路径起点的虚假地理位置以及GPS欺骗位置的随机增量合成。
进一步地，自开始向无人驾驶测试车辆发送GPS欺骗位置信息开始，直至测试结束期间，测试服务器实时推算无人驾驶车辆的位置点，并求取位置点与预设行进轨迹的最小距离；
如果得到的最小距离始终小于设定阈值，则判定测试通过，否则不通过。
本发明的有益效果：
本发明通过GPS信号发生器合成GPS欺骗位置信息，通过IMU传感器实时计算被测车辆的实际位置偏差，根据位置偏差与设定阈值的差值作为评价存在GPS数据欺骗时无人驾驶车辆定位安全性能的依据，可以有效评价无人驾驶车辆对GPS欺骗数据的可靠性，对指导无人驾驶汽车的安全性设计具有重要的指导意义。
附图说明
图1为本发明GPS欺骗时无人驾驶车辆定位安全测试系统结构示意图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明进行详细说明：
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
为了解决背景技术提出的问题，本发明公开了一种GPS欺骗时无人驾驶车辆定位安全测试系统，如图1所示，包括：
光栅传感器、高精度GPS信号定位设备、GPS信号发生器、高精度IMU传感器、测试服务器和无线通信设备；
测试服务器安装于测试场的固定场所。光栅传感器安装于无人驾驶车辆行驶路径上的关键参考点。光栅传感器为绝对定位传感器，用于IMU增量推算数据的精确校正。在测试前，用高精度GPS信号定位设备标定各光栅传感器所在参考点的精确位置。GPS信号发生器和高精度IMU传感器安装于测试无人驾驶车辆上。在对无人驾驶车辆定位安全进行测试时，测试服务器通过GPS信号发生器发射欺骗数据；无人驾驶车辆的真实定位数据则通过IMU和光栅标定数据测量测量得知。测试服务器与GPS信号发生器、高精度IMU、光栅之间通过无线网络通信。
无人驾驶车辆在无人驾驶车辆测试场地进行测试，无人驾驶车辆测试场地设置GPS欺骗信息路段，无人驾驶车辆行驶至GPS欺骗信息路段时，测试服务器通过GPS信号发生器发送GPS欺骗信息。
基于上述系统，本发明进一步公开了一种GPS欺骗时无人驾驶车辆定位安全测试方法，包括测试前准备过程和无人驾驶汽车测试过程；
其中，测试前准备包括如下部分：
测试前，在无人驾驶车辆行驶路径中选定多个关键参考点，并在参考点位置安装光栅。关键参考点位置通过高精度GPS信号定位设备确定。
无人驾驶车辆测试过程如下：
无人驾驶车辆启动运行后，测试服务器通过高精度IMU传感器获得的实时数据计算无人驾驶汽车的当前位置和姿态(位置增量)，为了保证无人驾驶车辆位置增量测量的准确性，采用光栅传感器对轨迹推算数据进行校正。
进入GPS欺骗信息路段，测试服务器通过GPS信号发生器发送GPS欺骗信息。欺骗信息通过无人驾驶车辆增量位置信息与欺骗位置信息合成，其合成公式如下：
LGPS＝LVirtualAddress+Lrandom+LΔ
上述公式中，LGPS为GPS发生器发送的欺骗位置；LVirtualAddress为无人驾驶车辆测试路径起点的虚假地理位置；Lrandom为无人驾驶车辆测试中GPS欺骗位置的随机增量；LΔ为测试服务器对无人驾驶车辆的轨迹推算增量。
无人驾驶汽车接受到GPS欺骗信号后，按照自有定位融合方法定位，并计算与预先设定的跟踪轨迹的误差，校正行进路线并继续行进。
自开始向无人驾驶测试车辆发送GPS欺骗位置信息开始，直至测试结束期间，测试服务器实时推算无人驾驶车辆的位置点，并求取位置点与预设行进轨迹的最小距离；
如果得到的最小距离始终小于设定阈值，则判定测试通过，否则不通过。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (5)

1.GPS欺骗时无人驾驶车辆定位安全测试系统，其特征在于，包括：无人驾驶测试车辆、光栅传感器、GPS信号发生器、IMU传感器和测试服务器；
所述光栅传感器安装在无人驾驶测试车辆行驶路径上的设定参考点位置，所述GPS信号发生器和IMU传感器均设置在无人驾驶测试车辆上，所述测试服务器与GPS信号发生器、IMU传感器和光栅传感器分别通信；
所述测试系统还包括测试场地，所述测试场地设置GPS欺骗信息路段；
无人驾驶测试车辆进入GPS欺骗信息路段时，所述测试服务器通过GPS信号发生器向无人驾驶测试车辆发送GPS欺骗信息；无人驾驶车辆的真实定位数据则通过IMU和光栅标定数据测量，通过IMU传感器实时计算被测车辆的实际位置偏差，根据位置偏差与设定阈值的差值作为评价存在GPS数据欺骗时无人驾驶车辆定位安全性能的依据；
所述GPS欺骗信息通过无人驾驶车辆增量位置信息与欺骗位置信息合成，其合成公式如下：
LGPS＝LVirtualAddress+Lrandom+LΔ；
上述公式中，LGPS为GPS发生器发送的欺骗信息；LVirtualAddress为无人驾驶车辆测试路径起点的虚假地理位置；Lrandom为无人驾驶车辆测试中GPS欺骗位置的随机增量；LΔ为测试服务器对无人驾驶车辆的轨迹推算增量。
2.如权利要求1所述的GPS欺骗时无人驾驶车辆定位安全测试系统，其特征在于，所述系统还包括GPS信号定位设备，通过所示GPS信号定位设备对所述参考点位置进行定位。
3.如权利要求1所述的GPS欺骗时无人驾驶车辆定位安全测试系统，其特征在于，所述测试服务器与GPS信号发生器、IMU传感器和光栅传感器直接通过无线方式进行通信。
4.GPS欺骗时无人驾驶车辆定位安全测试方法，其特征在于，包括：
在无人驾驶测试车辆行驶路径中选定若干参考点，并在参考点位置安装光栅传感器；对上述参考点位置进行定位；
预先设定无人驾驶测试车辆的行进轨迹；
在测试场地设置GPS欺骗信息路段，无人驾驶测试车辆进入GPS欺骗信息路段时，由测试服务器通过GPS信号发生器向无人驾驶测试车辆发送GPS欺骗信息；无人驾驶汽车接受到GPS欺骗信息后，根据GPS欺骗信息进行位置定位，并计算与预先设定的行进轨迹之间的误差，根据误差校正行进线路；
测试服务器根据IMU传感器的数据实时推算无人驾驶车辆的位置点，并求取该位置点到预先设定的行进轨迹的最小距离；
将得到的最小距离与设定阈值进行比较，如果最小距离小于设定阈值，则判断测试通过，否则，测试不通过；
所述GPS欺骗信息通过无人驾驶车辆增量位置信息与欺骗位置信息合成，其合成公式如下：
LGPS＝LVirtualAddress+Lrandom+LΔ；
上述公式中，LGPS为GPS发生器发送的欺骗信息；LVirtualAddress为无人驾驶车辆测试路径起点的虚假地理位置；Lrandom为无人驾驶车辆测试中GPS欺骗位置的随机增量；LΔ为测试服务器对无人驾驶车辆的轨迹推算增量。
5.如权利要求4所述的GPS欺骗时无人驾驶车辆定位安全测试方法，其特征在于，所述求取该位置点到预先设定的行进轨迹的最小距离，具体为：
自开始向无人驾驶测试车辆发送GPS欺骗信息开始，直至测试结束期间，测试服务器实时推算无人驾驶车辆的位置点，并求取位置点与预设行进轨迹的最小距离；
如果得到的最小距离始终小于设定阈值，则判定测试通过，否则不通过。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109978075B (zh) * 2019-04-04 2021-09-28 江苏满运软件科技有限公司 车辆虚假位置信息识别方法、装置、电子设备、存储介质
CN110208821B (zh) * 2019-06-11 2021-03-26 中国人民解放军战略支援部队信息工程大学 一种针对gnss/imu松组合系统的轨迹诱骗方法及装置
US11337034B1 (en) 2020-08-13 2022-05-17 Rockwell Collins, Inc. Staggered examination of non-trusted receiver information
CN112327342A (zh) * 2020-10-16 2021-02-05 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 一种基于平滑器滤波模型的mimu辅助gnss测姿方法
CN113625685A (zh) * 2021-03-31 2021-11-09 中汽创智科技有限公司 一种自动驾驶测试系统和方法
CN113447972B (zh) * 2021-06-07 2022-09-20 华东师范大学 一种基于车载imu的自动驾驶gps欺骗检测方法及系统
CN114440874B (zh) * 2021-12-31 2022-11-01 深圳市云鼠科技开发有限公司 基于光流和光栅的融合定位方法和装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105021190A (zh) * 2015-06-30 2015-11-04 中国兵器工业计算机应用技术研究所 反卫星导航欺诈的方法以及基于该方法的无人系统
CN106873002A (zh) * 2017-02-15 2017-06-20 北京航空航天大学 一种车载定位干扰攻击检测方法及系统
CN107247275A (zh) * 2017-05-27 2017-10-13 上海交通大学 基于公交车的城市gnss脆弱性监测系统及其方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10705221B2 (en) * 2016-06-08 2020-07-07 The Boeing Company On-board backup and anti-spoofing GPS system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105021190A (zh) * 2015-06-30 2015-11-04 中国兵器工业计算机应用技术研究所 反卫星导航欺诈的方法以及基于该方法的无人系统
CN106873002A (zh) * 2017-02-15 2017-06-20 北京航空航天大学 一种车载定位干扰攻击检测方法及系统
CN107247275A (zh) * 2017-05-27 2017-10-13 上海交通大学 基于公交车的城市gnss脆弱性监测系统及其方法

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