CN109655845A - 无人机定位导航欺骗及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开无人机定位导航欺骗及其控制方法，所述无人机定位导航欺骗方法是产生式干扰，所述产生式干扰基于欺骗位置，所述欺骗位置符合GPS标准的虚假卫星信号，进行产生式干扰，需要如下几步：第一步，需要产生符合的导航信号与电文；第二步，根据接收机欺骗位置P(X,Y,Z)，以及星历数据，计算出当前位置的可见卫星，通过方程组解算出各可见卫星信号的相对延时Di，并根据Di产生相应时序的信号；第三步，在地球固连坐标系，通过星座位置、运行速度和接收机位置，修正传输延时和载波频移。加入了导航欺骗，对目标无人机实现了方向上的可控性；能够减少维护，降低成本。

Description

无人机定位导航欺骗及其控制方法

技术领域

本发明涉及卫星导航领域，特别涉及无人机定位导航欺骗及其控制方法。

背景技术

无人机的出现给我们带来了许多便利，但一些黑飞或者恶意飞行的无人机存在一些潜在危害，如干扰航班飞行、测绘泄密、被恐怖分子利用搞破坏等。某地机场就接连发生多次无人机干扰航班飞行事件，造成航班备降、数百个航班延误、数万旅客出行受阻滞留机场。因此，从城市空域安全、防恐、维护公共治安等方面考虑，急需对黑飞或者恶意飞行无人机采取强有力的管控手段，GPS欺骗式干扰，通过产生并发射导航卫星标准电文和信号，并对相关星的伪距等参数进行精确、并符合标准的控制。目的是修改当前无人机接收的GPS，使其接收错误定位信息，从而达到诱骗抓捕。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了无人机定位导航欺骗及其控制方法，加入了导航欺骗，对目标无人机实现了方向上的可控性；能够减少维护，降低成本。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

无人机定位导航欺骗及其控制方法，其特征在于，所述无人机定位导航欺骗方法是产生式干扰，所述产生式干扰基于欺骗位置，所述欺骗位置符合GPS标准的虚假卫星信号，进行产生式干扰，需要如下几步：

第一步，需要产生符合的导航信号与电文；

第二步，根据接收机欺骗位置P(X, Y, Z)，以及星历数据，计算出当前位置的可见卫星，通过方程组解算出各可见卫星信号的相对延时Di，并根据Di产生相应时序的信号；

第三步，在地球固连坐标系，通过星座位置、运行速度和接收机位置，修正传输延时和载波频移。

进一步，GPS卫星系统的星座均匀分布在6个轨道面上，不间断发射GPS信号，供接收机接收，信号的传播延迟x光速等于卫星到接收机的距离，在空间坐标中，对于第i颗卫星信号，

可将上面公式可写为：(Ti-T0) * C = P(Xi, Yi, Zi) – P(X, Y, Z)，其中Ti=T+Di，T为基准接收时刻，Di为接收到第i颗卫星相对基准时刻的时延，P(Xi, Yi, Zi)为卫星i的空间坐标，P(X, Y, Z)为GPS接收机的空间坐标，两者向量相减为距离，则公式又可写为：(T+Di-T0) * C = P(Xi, Yi, Zi) – P(X, Y, Z)，对于四颗卫星，则有方程组：

1、(T+D1-T0) * C = P(X1, Y1, Z1) – P(X, Y, Z)，

2、(T+D2-T0) * C = P(X2, Y2, Z2) – P(X, Y, Z)，

3、(T+D3-T0) * C = P(X3, Y3, Z3) – P(X, Y, Z)，

4、(T+D4-T0) * C = P(X4, Y4, Z4) – P(X, Y, Z)，

可知，知道每颗卫星的坐标位置，以及测得每颗卫星信号的相对传播延时，即可求解此4元方程，得到接收机坐标P(X, Y, Z)，而信号的时间信息和卫星坐标信息，包含在GPS的导航电文中。

本发明的有益效果为：

本发明GPS欺骗式干扰，通过产生并发射导航卫星标准电文和信号，并对相关星的伪距等参数进行精确、并符合标准的控制，目的是修改当前无人机接收的GPS，使其接收错误定位信息，从而达到诱骗抓捕，避免了使用传统的拦截网、激光器等硬杀伤拦截方式造成的二次伤害。

附图说明

图1为本发明的GPS卫星系统的星座图一；

图2为本发明的GPS卫星系统的星座图二；

图3为本发明的GPS接收机和卫星的拓扑关系图；

图4为本发明的接收机接收的时序图；

图5为本发明的GPS的导航电文图；

图6为本发明的导航信号与电文的原理图。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

GPS卫星系统的星座如图1、2所示，均匀分布在6个轨道面上，不间断发射GPS信号，供接收机接收，GPS接收机和卫星的拓扑关系图如图3所示，接收机接收到的时序图如图4所示，由于信号的传播延迟x光速等于卫星到接收机的距离，

在空间坐标中，对于第i颗卫星信号，可将上面公式可写为：

(Ti-T0) * C = P(Xi, Yi, Zi) – P(X, Y, Z)，

其中Ti=T+Di，T为基准接收时刻，Di为接收到第i颗卫星相对基准时刻的时延，

P(Xi, Yi, Zi)为卫星i的空间坐标，P(X, Y, Z)为GPS接收机的空间坐标，两者向量相减为距离，

则公式又可写为：

(T+Di-T0) * C = P(Xi, Yi, Zi) – P(X, Y, Z)，

对于四颗卫星，则有方程组：

1、(T+D1-T0) * C = P(X1, Y1, Z1) – P(X, Y, Z)，

2、(T+D2-T0) * C = P(X2, Y2, Z2) – P(X, Y, Z)，

3、(T+D3-T0) * C = P(X3, Y3, Z3) – P(X, Y, Z)，

4、(T+D4-T0) * C = P(X4, Y4, Z4) – P(X, Y, Z)，

可知，知道每颗卫星的坐标位置，以及测得每颗卫星信号的相对传播延时（时差），即可求解此4元方程，得到接收机坐标P(X, Y, Z)，而信号的时间信息和卫星坐标信息，就包含在GPS的导航电文图如图5所示。

产生式干扰可以产生基于欺骗位置（任意位置）的符合GPS标准的虚假卫星信号，进行产生式干扰，需要大致需要如下几步：

第一步，需要产生符合的导航信号与电文，原理如图6所示；

第二步，即为根据接收机欺骗位置P(X, Y, Z)，以及星历数据，计算出当前位置的可见卫星，通过方程组解算出各可见卫星信号的相对延时Di，并根据Di产生相应时序的信号；

第三步，在地球固连坐标系，通过星座位置、运行速度和接收机位置，修正传输延时和载波频移（多普勒频移）。

以上所述仅为本发明专利的较佳实施例而已，并不用以限制本发明专利，凡在本发明专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明专利的保护范围之内。

Claims (2)

1.无人机定位导航欺骗及其控制方法，其特征在于，所述无人机定位导航欺骗方法是产生式干扰，所述产生式干扰基于欺骗位置，所述欺骗位置符合GPS标准的虚假卫星信号，进行产生式干扰，需要如下几步：

第一步，需要产生符合的导航信号与电文；

第二步，根据接收机欺骗位置P(X, Y, Z)，以及星历数据，计算出当前位置的可见卫星，通过方程组解算出各可见卫星信号的相对延时Di，并根据Di产生相应时序的信号；

第三步，在地球固连坐标系，通过星座位置、运行速度和接收机位置，修正传输延时和载波频移。

2.根据权利要求1所述的无人机定位导航欺骗及其控制方法，其特征在于：GPS卫星系统的星座均匀分布在6个轨道面上，不间断发射GPS信号，供接收机接收，信号的传播延迟x光速等于卫星到接收机的距离，在空间坐标中，对于第i颗卫星信号，

可将上面公式可写为：(Ti-T0) * C = P(Xi, Yi, Zi) – P(X, Y, Z)，其中Ti=T+Di，T为基准接收时刻，Di为接收到第i颗卫星相对基准时刻的时延，P(Xi, Yi, Zi)为卫星i的空间坐标，P(X, Y, Z)为GPS接收机的空间坐标，两者向量相减为距离，则公式又可写为：(T+Di-T0) * C = P(Xi, Yi, Zi) – P(X, Y, Z)，对于四颗卫星，则有方程组：

1、(T+D1-T0) * C = P(X1, Y1, Z1) – P(X, Y, Z)，

2、(T+D2-T0) * C = P(X2, Y2, Z2) – P(X, Y, Z)，

3、(T+D3-T0) * C = P(X3, Y3, Z3) – P(X, Y, Z)，

4、(T+D4-T0) * C = P(X4, Y4, Z4) – P(X, Y, Z)，

可知，知道每颗卫星的坐标位置，以及测得每颗卫星信号的相对传播延时，即可求解此4元方程，得到接收机坐标P(X, Y, Z)，而信号的时间信息和卫星坐标信息，包含在GPS的导航电文中。