CN111650620B - 一种基于gps导航的轨迹欺骗方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于GPS导航的轨迹欺骗方法，利用雷达获取无人机真实位置和速度，依据平行四边形法则，根据上一时刻的欺骗位置和速度计算出预设轨迹位置，再轨迹拟合和外推得到下一时刻的预设轨迹位置；在此基础上，构建下一时刻的预设轨迹位置到进入干扰空域时刻的真实位置的向量A，以及当前时刻真实位置到干扰空域时刻的真实位置的向量B，通过其夹角进行偏移方向判断，并进行偏移，得到T_n时刻欺骗位置。同时，构建向量C，判断增加或减少偏移率，这样，当前时刻欺骗速度与与无人机自身的预设轨迹偏离较小，从而使欺骗位置和速度与无人机的预设轨迹相差不大，使无人机惯导系统被欺骗，达到满足欺骗的隐蔽性要求。

Description

一种基于GPS导航的轨迹欺骗方法

技术领域

本发明属于GPS技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于GPS导航的轨迹欺骗方法。

背景技术

正因如此，反无人机技术和基于GPS导航的轨迹欺骗技术就显得尤为重要，并且也开始逐步运用于现代战争中。

针对的GPS与惯导(INS)相结合的组合导航方式，其中较为常见的是松耦合方式，在欲保护区域里通过持续向目标无人机发射高功率的干扰RF信号，使得无人机处于干扰信号的屏障中，进而无法接受通信控制信号即遥控信号，从而迫使无人机进入自动降落、自动返航或自动导航阶段，如果进入自动导航阶段，无人机仍然可以通过预先设定的航线或位置坐标信息继续朝着既定目标点行进，因此还需要对其进一步采取导航干扰措施，也即是轨迹欺骗。

然而如果GPS欺骗信号给出的欺骗位置和速度(GPS欺骗轨迹)与无人机的预设轨迹相差太大，会被无人机发现，无法满足欺骗的隐蔽性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于GPS导航的轨迹欺骗方法，在欺骗无人机远离预设轨迹尽量靠近干扰机预设欺骗轨迹飞行，使无人机到达指定的捕获摧毁区域进行捕获摧毁的同时，使欺骗位置和速度与无人机的预设轨迹相差不大，使无人机惯导系统被欺骗，达到满足欺骗的隐蔽性要求。

为实现上述发明目的，本发明基于GPS导航的轨迹欺骗方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、在目标无人机(简称无人机)进入干扰空域后，即T₁时刻，利用雷达获取无人机T₁时刻的真实位置和速度，并根据无人机T₁时刻真实位置P₁和速度V₁，生成欺骗信号进行放大转发；

对无人机进行GPS压制和转发欺骗的协同干扰，使得目标无人机捕获和跟踪上GPS欺骗信号；

初始化欺骗偏移率ρ为初始值，根据无人机T₁时刻真实位置P₁以及捕获摧毁区域设定预设欺骗轨迹；

(2)、对于T_n时刻，若是n等于1，则n＝n+1，进入步骤(3)，否则，根据T_n时刻欺骗位置P′_n和V′_n速度，生成GPS欺骗信号，进行放大转发，n＝n+1，进入步骤(3)；

(3)、在GPS欺骗信号刷新时间间隔内(即T_n-1、T_n时刻之间，n大于等于2)雷达探测无人机的真实位置和速度，估计出无人机T_n时刻(当前时刻)的真实位置P_n和速度V_n；

以无人机T_n-1时刻的真实位置P_n-1和速度V_n-1到无人机T_n时刻的真实位置P_n和速度V_n为边，通过平行四边形法则，得到T_n-1时刻欺骗位置P′_n-1和速度V′_n-1到无人机T_n时刻的预设轨迹位置P″_n和速度V″_n的边，从而计算出无人机T_n时刻预设轨迹位置P″_n和速度V″_n；

对无人机预设轨迹位置进行轨迹拟合和外推，预测出无人机T_n+1时刻的预设轨迹位置P″′_n+1；

(4)、令T_n+1时刻的预设欺骗轨迹位置P″′_n+1到无人机T₁时刻的真实位置P₁的向量为A，雷达估计出的无人机T_n时刻的真实位置P_n到无人机T₁时刻的真实位置P₁为向量B，进入步骤(5)；

(5)、以向量A为基底，判定向量A、B逆时针夹角是否小于180度，若是进入步骤(6)；否则进入步骤(7)；

(6)、根据偏移率ρ，T_n时刻无人机的预设轨迹位置P″_n围绕T_n-1时刻欺骗位置P′_n-₁的逆时针方向偏移，得到T_n时刻欺骗位置P′_n，进入步骤(8)；

(7)、根据偏移率ρ，T_n时刻无人机的预设轨迹位置P″_n围绕T_n-1时刻欺骗位置P′_n-1的顺时针方向偏移，得到T_n时刻欺骗位置P′_n，进入步骤(8)；

(8)、令预测出的无人机T_n+1时刻的预设轨迹位置P″′_n+1到T_n时刻欺骗位置P′_n之间的向量为C，判定向量A、C夹角是否大于90度并且偏移率ρ小于设定最大值Δ，若是，则进入步骤(9)；否则进入步骤(10)；

(9)、偏移率增加λ，返回步骤(4)，其中，λ为偏移率步进；

(10)、判定T_n时刻欺骗位置P′_n到T_n时刻预设轨迹位置P″_n间距是否大于20m，若是进入步骤(11)；否则，进入步骤(12)；

(11)、偏移率减少λ，进入步骤(13)；

(12)、偏移率增加λ，进入步骤(13)；

(13)、输出T_n时刻欺骗位置P_n′，T_n时刻欺骗速度V_n′用T_n时刻和T_n-1时刻雷达探测计算的无人机真实速度V_n、V_n-1以及通过平行四边形法则得到的无人机T_n时刻预设速度V_n″三者进行求均值得出，然后返回步骤(2)。

本发明的目的是这样实现的。

本发明基于GPS导航的轨迹欺骗方法，利用雷达获取无人机真实位置和速度，然后依据平行四边形法则，根据上一时刻的欺骗位置和速度计算出预设轨迹位置，再轨迹拟合和外推得到下一时刻的预设轨迹位置；在此基础上，构建下一时刻的预设轨迹位置到进入干扰空域时刻的真实位置的向量A，以及当前时刻真实位置到干扰空域时刻的真实位置的向量B，通过其夹角进行偏移方向判断，并进行偏移，得到T_n时刻欺骗位置。同时，构建下一时刻的预设轨迹位置到当前时刻欺骗位置的向量C，根据其与向量A的夹角判断是否增加偏移率，根据当前时刻欺骗位置与预设轨迹位置的间距，判断增加或减少偏移率，这样，当前时刻欺骗位置与无人机自身的预设轨迹偏离较小。另外，当前时刻欺骗速度采用上一时刻、当前时刻的真实速度以及预设速度三者的平均，这样，当前时刻欺骗速度与与无人机自身的预设轨迹偏离较小，从而使欺骗位置和速度与无人机的预设轨迹相差不大，使无人机惯导系统被欺骗，达到满足欺骗的隐蔽性要求。

附图说明

图1是GPS位置欺骗示意图；

图2是转发的导航卫星选择示意图；

图3是偏移率设置示意图；

图4是欺骗位置偏移流程图；

图5是轨迹欺骗示意图；

图6是轨迹欺骗实现框图；

图7是本发明基于GPS导航的轨迹欺骗方法一种具体实施方式流程图；

图8是平行四边形法则示意图，其中，(a)为位置的平行四边形法则，(b)为速度的平行四边形法则；

图9是向量夹角求取示意图，其中，(a)为小于180度，(b)为不小于180度；

图10是无人机轨迹坐标图；

图11是不同可见卫星的人为转发延迟图；

图12是无人机接收欺骗信号后定位解算的时钟误差图；

图13是干扰机在欺骗信号中给出的欺骗速度。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。

1、转发式欺骗干扰原理

对于欺骗干扰，一般有转发式和生成式两种，由于军用中伪码多是P码或是Y码，周期长且结构复杂，因为不易破解和生成，而民用中多是采用C/A码且周期短结构简单易生成，因此综合来看转发式干扰不需要解调卫星信号，无需知道信号结构和伪码序列、无需改变卫星信号导航电文，简单便捷，所以在本实施例中，干扰均是基于转发式欺骗干扰。

干扰机接收卫星信号后，对卫星信号进行延迟和功率放大，设转发式欺骗干扰信号的功率为p，时延为Δt，那么干扰机发出的单干扰信号为：

其中，f_e为载波频率，Δf_d为多普勒频移；θ_e为载波初相位；C(t+Δt)为转发的卫星信号伪码相位值；D(t+Δt)为转发卫星信号数据码电平值。

1.1、位置欺骗

由于干扰机与(目标)无人机之间的距离远远小于无人机和导航卫星之间的距离，因此无人机与干扰机的可见导航卫星大致相同，如图1所示。

图1给出了GPS位置欺骗示意图。图1中，A是干扰机，B是欲干扰的(目标)无人机，C是欲欺骗的欺骗位置，S1、S2、S3、S4为干扰机与无人机的可见导航卫星，干扰机A为避免自身干扰，可以通过其他导航方式或干扰消除技术定位自身位置。根据定位原理，此时设干扰机的坐标为(x_A,y_A,z_A)所选择转发的卫星对应的伪距为ρ_SA，干扰机的接收机的授时误差为τ_A，于是干扰机的定位方程为：

而欺骗位置即C的坐标为(x_c,y_c,z_c)，假设那里也有一个跟无人机一样的接收机，对应伪距为ρ_SC，授时误差为τ_C，定位方程为：

根据转发定位原理，ρ_Si-A/c+L_AB/c+Δt_i＝ρ_Si-C/c，L_AB为干扰机到接收机即欺骗位置C之间的距离，Δt_i为导航卫星的人为转发延迟，可得：

因为τ_C、τ_A为无人机和干扰机的授时误差，不失一般性，可以设二者是相等的，由此可以得出各个导航卫星的人为转发延迟。

在确定时延后，根据卫星定位原理，无人机接收到欺骗信号后进行解算定位会产生时钟误差，要使得无人机解算出的时钟误差小于预设的报警阈值，需要使得导航卫星到干扰机的距离与干扰机到无人机的距离之和不大于导航卫星到欲欺骗的欺骗位置的距离，当超过这一范围时，将会使得其中一个或者几个转发延迟为负值，而转发延迟为负值是无法实现的，因此可以加上公共时延τ：

然而τ是引起无人机接收的时钟误差突变的根本原因，因为如果没有公共时延，解算出来的时钟误差就是目标无人机的真实时钟误差，因此解决问题关键是将无人机与干扰机之间的距离L_AB限定在一定的范围内，使得时钟误差突变不易被察觉，小于预设阈值。

在转发干扰信号(GPS欺骗信号)时，如果有多颗卫星信号可供转发，那么可以选择适合的导航卫星，以此来减小被干扰无人机的时钟误差，即可以选择与欲欺骗的欺骗位置C均异侧的卫星信号，达到物理实现时间修正因子最小化，也就是导航卫星到干扰机的距离小于导航卫星到欲欺骗的欺骗位置C的距离。与此同时，当无人机的位置与所需要转发的导航卫星位置确定时，当干扰机位置位于无人机位置和导航卫星位置的连接线上时，可以使得无人机错误定位的选择范围最大，因为此时无人机到干扰机距离与干扰机到导航卫星之间的距离之和是最小的，如图2所示。

1.2、速度欺骗

在整个欺骗干扰过程中，考虑惯性导航系统的存在，因此，除了需要进行位置欺骗，同时速度欺骗也是关键因素，设真实信号的载波相位为φ，欺骗信号的载波相位为φ_s，则欺骗前后的速度偏差映射到多普勒频移上可以表示为：

Δf_d＝(φ-φ_s)/2π  (1)

设第i颗卫星速度为(v_x ⁱ,v_y ⁱ,v_z ⁱ)，如果干扰机是静止的，速度为0。干扰机到卫星的方向余弦为：

ρ_iA为导航卫星到干扰机的伪距，vⁱ＝[v_x ⁱ,v_y ⁱ,v_z ⁱ]，e_iA＝[e_xi,,e_yi,,e_zi]，采用高精度时钟的干扰机钟漂，可忽略不计，则干扰机多普勒频率为：

f_c为载波频率，c为光速。

设无人机的位置为(x_B,y_B,z_B)，速度为v_B＝[v_Bx,v_By,v_Bz]，欲欺骗的速度变化量为：

Δv＝[Δv_x,Δv_y,Δv_z]

欲欺骗的欺骗位置到东航卫星的方向向量：

e_Ci＝[e_Ci ^x,e_Ci ^y,e_Ci ^z]

则欺骗后欺骗位置相对于东航卫星的多普勒频率为：

则干扰机需要调整的多普勒频率为：

结合公式(1)可得到所需调整的干扰机的载波相位，将欺骗信号的载波相位进行修改后，便可完成对干扰目标的速度欺骗。

然而自动导航阶段，无人机仍然可以通过预先设定的航线或位置坐标信息继续朝着既定目标点行进，因此，还需要对其进一步采取导航干扰措施，也即是轨迹欺骗。

本发明在传统GPS欺骗干扰技术的基础上，干扰机可以采用固定或移动方式。欺骗初始时，利用干扰机自身的雷达装置或陆基雷达实时获取无人机位置与速度，由此计算出无人机目前可见导航卫星的时延以及多普勒频移信息，转发生成与真实GPS信号一致的欺骗信号，达到对无人机跟踪环路控制的目的，进而保证欺骗干扰的隐蔽性，因为想要欺骗无人机惯导系统，必须要控制无人机自身的状态值使其满足其自身状态估计量。在无人机飞行过程中，由于惯性导航具有累计误差，因此需要GPS测量值对其进行实时修正，所以本发明可以通过发送包含有虚假的GPS位置信息和速度信息的欺骗信号对无人机接收机进行控制，得出错误的状态估计量，满足欺骗的隐蔽性。

2、轨迹偏移

考虑无人机在进入干扰空域后进行自动导航，通过自身比例微分控制器按照预设轨迹进行飞行完成飞行任务，当各个预定轨迹上航点之间无限接近时，可以认为无人机在相邻航点之间是做匀速直线运动，且运动速度就是两航点之间距离与两航点之间时间差的商。在每个航点，默认无人机已经完成对飞行方向的偏转。基于此在进行GPS欺骗信号的欺骗位置的设置时，假设有T_n-1、T_n、T_n+1三个时刻，当前时刻(时刻T_n)干扰机给出的GPS欺骗信号欺骗位置到当前时刻预设轨迹位置距离应该小于指定值(组合导航的定位误差α)，并且需要大致在以前一时刻(时刻T_n-1)无人机接收欺骗信号后解算定位的位置为圆心，以圆心到时刻T_n预设轨迹位置之间的距离为半径的圆上，如图3所示。

图3中，A为T_n-1时刻无人机接收欺骗信号后解算定位位置、B为无人机T_n时刻预设轨迹位置，R为两时刻位置间距，C为干扰机给出的GPS欺骗信号的欺骗位置，则偏移率ρ可以设置为：

为防止偏移过大被无人机检测到，初始的偏移率设置应该设置较小(设为β)，在本实施例中，偏移率ρ的初始值(初始偏移率)为0.003，后期根据欺骗的实际效果情况进行改变，如图4所示。

3、轨迹欺骗

在无人机飞入干扰空域后，在事先不知道无人机的飞行轨迹的前提下，为了使得无人机尽量避开干扰区域内重要保护目标，靠近雷达、干扰机等监测干扰设备，需要在干扰空域内设计最优化的预设欺骗轨迹，在无人机被欺骗远离之前的(目标)无人机预设轨迹的同时，尽量靠近预设欺骗轨迹行进，达到指定的捕获摧毁区域进行捕获摧毁，如图5所示。

图6是轨迹欺骗实现框图。如图6所示，

为无人机预设轨迹，x是无人机自身通过控制器比较当前时刻无人机预设轨迹位置与无人机状态估计器输出位置做出的轨迹调整后实际运动轨迹，

是干扰机在干扰空域中的预设欺骗轨迹，根据当前时刻接收的卫星信号、预设的欺骗轨迹、实际运动轨迹进行欺骗轨迹调整，计算出欺骗信号的时延和多普勒频移，使得无人机GPS解算定位位置和速度逐渐偏离真实值，而且不易被惯导识别。再通过转发天线将欺骗信号转发出去形成X^S，转发天线主要由功率放大器和发射天线构成，当然，为了简化设备可以把转发信号合成一路进行转发，但是要牺牲转发信号的载噪比，且区域映射不具有连续性，即真实点的邻域不在虚拟点邻域范围内，对采用卡尔曼滤波的无人机接收机，其状态预测值和估计值将会存在较大的误差，很容易被目标无人机接收机识别，欺骗效果将会变差。因此，也可以对接收信号进行单独转发。

为无人机对自身实际实时状态量的估计值。

为地面监测雷达或干扰机自身雷达探测的目标无人机的飞行轨迹，想要在下一时刻得出理想的欺骗干扰信号，就必须通过雷达监测目标无人机当前时刻和上一时刻的位置和速度信息，计算拟合出目标无人机此刻和之前的预设轨迹位置信息，通过相应的预测算法，把这些信息进行拟合和外推预测出下一时刻目标无人机的预设轨迹位置。

图7是本发明基于GPS导航的轨迹欺骗方法一种具体实施方式流程图。

在本实施例中，如图7所示，本发明基于GPS导航的轨迹欺骗方法包括以下步骤：

步骤S1：在目标无人机(简称无人机)进入干扰空域后，即T₁时刻，利用雷达获取无人机T₁时刻的真实位置和速度，并根据无人机T₁时刻真实位置P₁和速度V₁，生成欺骗信号进行放大转发；

对无人机进行GPS压制和转发欺骗的协同干扰，使得目标无人机捕获和跟踪上GPS欺骗信号；

初始化欺骗偏移率ρ为初始值，根据无人机T₁时刻真实位置P₁以及捕获摧毁区域设定预设欺骗轨迹；

步骤S2：对于T_n时刻，若是n等于1，则n＝n+1，进入步骤S3，否则，根据T_n时刻欺骗位置P′_n和V′_n速度，生成GPS欺骗信号，进行放大转发，n＝n+1，进入步骤S3；

步骤S3：在GPS欺骗信号刷新时间间隔内(即T_n-1、T_n时刻之间，n大于等于2)雷达探测无人机的真实位置和速度，估计出无人机T_n时刻(当前时刻)的真实位置P_n和速度V_n；

以无人机T_n-1时刻(上一时刻)的真实位置P_n-1和速度V_n-1到无人机T_n时刻(当前时刻)的真实位置P_n和速度V_n为边，通过平行四边形法则，得到T_n-1时刻(上一时刻)欺骗位置P′_n-1和速度V′_n-1到无人机T_n时刻(当前时刻)的预设轨迹位置P″_n和速度V″_n的边，从而计算出无人机T_n时刻(当前时刻)预设轨迹位置P″_n和速度V″_n，如图8(a)、(b)所示。

对无人机预设轨迹位置进行轨迹拟合和外推，预测出无人机T_n+1时刻的预设轨迹位置P″′_n+1；

步骤S4：令T_n+1时刻的预设欺骗轨迹位置P″′_n+1到无人机T₁时刻的真实位置P₁的向量为A，雷达估计出的无人机T_n时刻的真实位置P_n到无人机T₁时刻的真实位置P₁为向量B，进入步骤S5；

步骤S5：以向量A为基底，判定向量A、B逆时针夹角是否小于180度，若是进入步骤S6；否则进入步骤S7。如图9所示，(a)为小于180度，进入步骤S6，(b)为不小于180度，进入步骤S7。

步骤S6：根据偏移率ρ，T_n时刻无人机的预设轨迹位置P″_n围绕T_n-1时刻欺骗位置P′_n-1的逆时针方向偏移，得到T_n时刻欺骗位置P′_n，进入步骤S8；

步骤S7：根据偏移率ρ，T_n时刻无人机的预设轨迹位置P″_n围绕T_n-1时刻欺骗位置P′_n-1的顺时针方向偏移，得到T_n时刻欺骗位置P′_n，进入步骤S8；

步骤S8：令预测出的无人机T_n+1时刻的预设轨迹位置

到T_n时刻欺骗位置P′_n之间的向量为C，判定向量A、C夹角是否大于90度并且偏移率ρ小于设定最大值Δ，若是，则进入步骤S9，否则进入步骤S10；

步骤S9：偏移率增加λ，返回步骤S4，其中，λ为偏移率步进；

步骤S10：判定T_n时刻欺骗位置P′_n到T_n时刻预设轨迹位置P″_n间距是否大于20m，若是进入步骤(11)；否则，进入步骤S12；

步骤S11：偏移率减少λ，进入步骤S13；

步骤S12：偏移率增加λ，进入步骤S13；

步骤S13：输出T_n时刻欺骗位置P′_n，T_n时刻欺骗速度V′_n用T_n时刻和T_n-1时刻雷达探测计算的无人机真实速度V_n、V_n-1以及通过平行四边形法则得到的无人机T_n时刻预设速度V″_n三者进行求均值得出，然后返回步骤S2。

4、仿真结果

为方便解释、理解和简化运算量的需要，仿真背景主要是二维平面，三维仿真可以按照算法思路进行延申拓展，在此，不再进行仿真演示。仿真中干扰机只有一个且固定于坐标(-50，0，0)m处，无人机初始位置为(0，0，0)m，速度(10，0，0)m/s，目标无人机与干扰机的可见卫星坐标为(17746 17272 7365)m，(12127-9774 21091)m，(13324-18178 14392)m，(14000-13073 19508)m，(19376-15756-7365)m。

仿真示例，目标无人机(简称无人机)的预设轨迹为0～100s内，从初始位置开始，速度为(10，0，0)m/s的匀速直线运动，100～110s内，加速度为(-1，1，0)m/s²，第110s时，无人机速度变为(0，-10，0)m/s，110～210s内，无人机开始速度为(0，-10，0)m/s的匀速直线运动，210～220s内，加速度为(1，-1，0)m/s²，第220s时无人机速度为(10，0，0)m/s，220s～320s内，无人机开始速度为(10，0，0)m/s的匀速直线运动。预设欺骗轨迹为0～320s内，初速度为(6，-4，0)m/s的匀速直线运动。

轨迹信息如表1、2、3所示：

表1

表2

表3

其中，表1为GPS欺骗干扰前期的轨迹信息，表2为GPS欺骗干扰中期的轨迹信息，表3为GPS欺骗干扰后期的轨迹信息。

表格数据信息解释如下：

S₁为目标无人机的预设轨迹

S₂为GPS欺骗轨迹

S₃为预测模型预测的目标无人机预设轨迹

S₄为目标无人机实际运动轨迹

S₅为预设欺骗轨迹

V为GPS欺骗信号中的欺骗速度

在T₂₉₁时刻，由于无人机实际位置与预设欺骗轨迹终点距离小于100m，可以对目标无人机进行捕获摧毁，所以从T₂₉₁时刻开始停止欺骗。

如图10所示，(目标)无人机(UAV)实际运动轨迹偏离原无人机预设轨迹，但是前期并不是完全按照预设欺骗轨迹行进，而是逐渐向预设欺骗轨迹靠近，实际轨迹形状与无人机预设轨迹相似，在图中，无人机实际运动轨迹位置与预设欺骗轨迹有两次相遇，第二次相遇之后，无人机便开始按照预设欺骗轨迹行进，直到最后无人机实际轨迹位置与最终预设欺骗轨迹终点距离小于100m时，停止欺骗这时可对无人机进行捕获摧毁。

欺骗过程中，不同可见卫星的人为转发延迟如图11所示，无人机接收欺骗信号后定位解算的时钟误差如图12所示。

由于干扰机是固定不动的，在目标无人机运动过程中，干扰机与目标无人机的间距是逐渐增大的，以至于自然延迟逐渐增大，因此导致了可见卫星到干扰机之间距离与干扰机到目标无人机的距离之和逐渐增大，从而导致目标无人机接收机的接收GPS欺骗信号后的时钟误差逐渐增大。在目标无人机预设轨迹中，由于有加减速的存在，因此时钟误差图像增加的趋势在不同时间段是不同的，但是也是在逐步增加的。

如图13所示，在欺骗过程前期，速度是连续变化，但是在某个T_n时刻，目标无人机实际位置开始与预设欺骗轨迹重合，为了使得目标无人机按着预设欺骗轨迹继续行进，给出的欺骗速度有一些跳变，但是跳变是在误差合理范围内，而且此时目标无人机已经持续捕获跟踪欺骗信号一段时间，所以产生速度跳变也是会被容许的，但这也是后期算法需要进一步改进之处，加入一些修证因子，使得速度跳变更加平滑，这样被惯导发现欺骗干扰的几率将大大减小。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (2)

1.一种基于GPS导航的轨迹欺骗方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、在目标无人机进入干扰空域后，即T₁时刻，利用雷达获取无人机T₁时刻的真实位置和速度，并根据无人机T₁时刻真实位置P₁和速度V₁，生成欺骗信号进行放大转发；

对无人机进行GPS压制和转发欺骗的协同干扰，使得目标无人机捕获和跟踪上GPS欺骗信号；

初始化欺骗偏移率ρ为初始值，根据无人机T₁时刻真实位置P₁以及捕获摧毁区域设定预设欺骗轨迹；

(2)、对于T_n时刻，若是n等于1，则n＝n+1，进入步骤(3)，否则，根据T_n时刻欺骗位置P′_n和V′_n速度，生成GPS欺骗信号，进行放大转发，n＝n+1，进入步骤(3)；

(3)、在GPS欺骗信号刷新时间间隔内即T_n-1、T_n时刻之间雷达探测无人机的真实位置和速度，估计出无人机T_n时刻即当前时刻的真实位置P_n和速度V_n；

以无人机T_n-1时刻的真实位置P_n-1和速度V_n-1到无人机T_n时刻的真实位置P_n和速度V_n为边，通过平行四边形法则，得到T_n-1时刻欺骗位置P′_n-1和速度V′_n-1到无人机T_n时刻的预设轨迹位置P″_n和速度V″_n的边，从而计算出无人机T_n时刻预设轨迹位置P″_n和速度V″_n；

对无人机预设轨迹位置进行轨迹拟合和外推，预测出无人机T_n+1时刻的预设轨迹位置P″′_n+1；

(4)、令T_n+1时刻的预设欺骗轨迹位置P″′_n+1到无人机T₁时刻的真实位置P₁的向量为A，雷达估计出的无人机T_n时刻的真实位置P_n到无人机T₁时刻的真实位置P₁为向量B，进入步骤(5)；

(5)、以向量A为基底，判定向量A、B逆时针夹角是否小于180度，若是进入步骤(6)；否则进入步骤(7)；

(6)、根据偏移率ρ，T_n时刻无人机的预设轨迹位置P″_n围绕T_n-1时刻欺骗位置P′_n-1的逆时针方向偏移，得到T_n时刻欺骗位置P_n′，进入步骤(8)；

(7)、根据偏移率ρ，T_n时刻无人机的预设轨迹位置P″_n围绕T_n-1时刻欺骗位置P′_n-1的顺时针方向偏移，得到T_n时刻欺骗位置P_n′，进入步骤(8)；

(8)、令预测出的无人机T_n+1时刻的预设轨迹位置P_n+₁到T_n时刻欺骗位置P_n′之间的向量为C，判定向量A、C夹角是否大于90度并且偏移率ρ小于设定最大值Δ，若是，则进入步骤(9)；否则进入步骤(10)；

(9)、偏移率增加λ，返回步骤(4)，其中，λ为偏移率步进；

(10)、判定T_n时刻欺骗位置P_n′到T_n时刻预设轨迹位置P_n″间距是否大于20m，若是进入步骤(11)；否则，进入步骤(12)；

(11)、偏移率减少λ，进入步骤(13)；

(12)、偏移率增加λ，进入步骤(13)；

(13)、输出T_n时刻欺骗位置P_n′，T_n时刻欺骗速度V_n′用T_n时刻和T_n-1时刻雷达探测计算的无人机真实速度V_n、V_n-1以及通过平行四边形法则得到的无人机T_n时刻预设速度V_n″三者进行求均值得出，然后返回步骤(2)。

2.根据权利要求1所示的基于GPS导航的轨迹欺骗方法，其特征在于，偏移率ρ的初始值为0.003。

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