CN115629401A - 一种无人机导航诱骗信号生成方法、系统、终端及介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人机导航诱骗信号生成方法、系统、终端及介质，涉及无人机技术领域，其技术方案要点是：确定边界界面以将目标环境划分为缓冲区和防范区；依据移动位置信息拟合得到模拟导航轨迹；以模拟导航轨迹与诱骗导航轨迹之间的导航偏转角度因子和导航偏转距离因子之和最小为优化目标建立轨迹优化模型；优化求解得到最优的诱骗导航轨迹；采用导航诱骗算法对真实导航卫星信号进行处理，生成得到诱骗导航卫星信号。本发明考虑了导航诱骗的角度偏差和距离偏差情况，平衡了导航诱骗过程中对目标无人机正常飞行任务的干扰以及导航诱骗的隐蔽性，可灵活的对目标无人机进行安全导航诱骗处理。

Description

一种无人机导航诱骗信号生成方法、系统、终端及介质

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，更具体地说，它涉及一种无人机导航诱骗信号生成方法、系统、终端及介质。

背景技术

无人机导航诱骗通过模拟导航卫星发射的真实导航信号，将模拟生成的导航诱骗信号增强处理后定向发射，使无人机接收到导航诱骗信号后判定为天空中的真实导航信号，无人机在响应于导航诱骗信号后会偏离原有的轨迹进行飞行，从而实现针对黑飞无人机的管控处理。

传统的无人机导航诱骗主要是将无人机导航诱骗偏离原有的轨迹即可，而对于导航诱骗的过程和目的地并无要求，受导航诱骗信号生成的随机性影响，导航诱骗过程极易导致无人机构成危险飞行，如飞行撞击建筑物、植物和人员等，同时也可能对误飞的民用无人机造成一定的破坏。为此，现有技术中记载有通过设置预设目的地，并以将无人机导航诱骗至预设目的地为目标来生成相应的导航诱骗信号，既可以避免无人机形成危险飞行，又可以避免破坏无人机。然而，上述具有强制目的地的导航诱骗方式极易对误飞的无人机造成严重的干扰影响，例如，误飞的无人机在飞行至与预设目的地相反或偏离较大的地点过程中途经防范区，防范区启动导航诱骗后将会使误飞的无人机严重偏离原有的飞行任务。而对于黑飞的无人机来说，具有强制目的地的导航诱骗方式在引起黑飞的无人机发生较大的角度偏差和/或距离偏差时，黑飞的无人机在进行自身偏航校正过程中极易发现导航诱骗目的，从而有可能引起导航诱骗失败。

因此，如何研究设计一种能够克服上述缺陷的无人机导航诱骗信号生成方法、系统、终端及介质是我们目前急需解决的问题。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种无人机导航诱骗信号生成方法、系统、终端及介质，在通过模拟目标无人机相对于边界界面的真实飞行过程中，考虑了导航诱骗的角度偏差和距离偏差情况，平衡了导航诱骗过程中对目标无人机正常飞行任务的干扰以及导航诱骗的隐蔽性，可灵活的对目标无人机进行安全导航诱骗处理。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

第一方面，提供了一种无人机导航诱骗信号生成方法，包括以下步骤：

模拟构建目标环境，并确定边界界面以将目标环境划分为缓冲区和防范区；

获取目标无人机在缓冲区连续分布的移动位置信息，并依据移动位置信息拟合得到模拟导航轨迹；

在导航诱骗目标无人机在防范区以外相对于边界界面平行飞行过程中，以模拟导航轨迹与诱骗导航轨迹之间的导航偏转角度因子和导航偏转距离因子之和最小为优化目标建立轨迹优化模型；

将模拟导航轨迹和边界界面输入轨迹优化模型后，优化求解得到最优的诱骗导航轨迹；

获取目标无人机的真实导航卫星信号，并采用导航诱骗算法对真实导航卫星信号进行处理，生成得到诱骗目标无人机沿最优的诱骗导航轨迹飞行的诱骗导航卫星信号。

进一步的，所述导航偏转角度因子的确定过程具体为：

确定目标无人机在导航诱骗过程中导航偏转角度和预估行驶时间；

以导航偏转角度与预估行驶时间的比值作为单位偏移角度；

以单位偏转角度与偏转角度转换系数的乘积作为导航偏转角度因子。

进一步的，所述导航偏转距离因子的确定过程具体为：

确定模拟导航轨迹中终点位置与诱骗导航轨迹中终点位置之间的空间距离；

以空间距离与偏转距离转换系数的乘积作为导航偏转距离因子。

进一步的，所述轨迹优化模型中的约束条件包括：

考虑目标无人机可通过偏转位置校验的距离波动约束条件；

和/或，考虑目标无人机可通过延迟时间校验的时间波动约束条件。

进一步的，所述距离波动约束条件具体为：

模拟分析导航诱骗过程中由导航偏转角度引起的导航距离波动情况；

以模拟导航轨迹与诱骗导航轨迹之间的距离波动值不超过导航距离波动情况作为约束条件。

进一步的，所述时间波动约束条件具体为：

模拟分析导航诱骗过程中由导航偏转角度引起的导航时间波动情况；

以模拟导航轨迹与诱骗导航轨迹之间的时间波动值不超过导航时间波动情况作为约束条件。

进一步的，所述轨迹优化模型的表达式具体为：

其中，

表示模拟导航轨迹中终点位置的切线方向与诱骗导航轨迹中终点位置的切线方向之间的导航偏转角度；

表示诱骗导航轨迹中的预估行驶时间；

表示模拟导航轨迹中终点位置与诱骗导航轨迹中终点位置之间的空间距离；

表示偏转角度转换系数，取值大于0；

表示偏转距离转换系数，取值大于0；

表示诱骗导航轨迹的轨迹长度；

表示模拟导航轨迹的轨迹长度。

第二方面，提供了一种无人机导航诱骗信号生成系统，包括：

环境构建模块，用于模拟构建目标环境，并确定边界界面以将目标环境划分为缓冲区和防范区；

轨迹模拟模块，用于获取目标无人机在缓冲区连续分布的移动位置信息，并依据移动位置信息拟合得到模拟导航轨迹；

模型构建模块，用于在导航诱骗目标无人机在防范区以外相对于边界界面平行飞行过程中，以模拟导航轨迹与诱骗导航轨迹之间的导航偏转角度因子和导航偏转距离因子之和最小为优化目标建立轨迹优化模型；

轨迹优化模块，用于将模拟导航轨迹和边界界面输入轨迹优化模型后，优化求解得到最优的诱骗导航轨迹；

信号生成模块，用于获取目标无人机的真实导航卫星信号，并采用导航诱骗算法对真实导航卫星信号进行处理，生成得到诱骗目标无人机沿最优的诱骗导航轨迹飞行的诱骗导航卫星信号。

第三方面，提供了一种计算机终端，包含存储器、处理器及存储在存储器并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面中任意一项所述的一种无人机导航诱骗信号生成方法。

第四方面，提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行可实现如第一方面中任意一项所述的一种无人机导航诱骗信号生成方法。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的一种无人机导航诱骗信号生成方法，在通过模拟目标无人机相对于边界界面的真实飞行过程中，考虑了导航诱骗的角度偏差和距离偏差情况，平衡了导航诱骗过程中对目标无人机正常飞行任务的干扰以及导航诱骗的隐蔽性，可灵活的对目标无人机进行安全导航诱骗处理；

2、本发明在优化求解最优的诱骗导航轨迹时，既可以单独考虑目标无人机在偏航校正过程中对距离因素的检验，也可以单独考虑目标无人机在偏航校正过程中对时间因素的检验，还可以同时考虑对距离因素和时间因素的检验，可针对实际情况进行灵活调整；

3、本发明在模拟真实飞行过程中，通过边界界面将目标环境划分为缓冲区和防范区，可以在缓冲区即可进行导航诱骗防控，在有效减少目标无人机驶入防范区的情况下，尽可能的对目标无人机进行少的干扰。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1是本发明实施例中的流程图；

图2是本发明实施例中的系统框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：一种无人机导航诱骗信号生成方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤S1：模拟构建目标环境，并确定边界界面以将目标环境划分为缓冲区和防范区；边界界面既可以是单一的平面，也可以是多个不同平面的组合，在此不受限制；

步骤S2：获取目标无人机在缓冲区连续分布的移动位置信息，并依据移动位置信息拟合得到模拟导航轨迹；例如，采用最小二乘法对多个连续时刻的位置进行曲线拟合，且在此过程中还可以考虑目标无人机的飞行速度、风速等多种因素，在此不受限制；

步骤S3：在导航诱骗目标无人机在防范区以外相对于边界界面平行飞行过程中，以模拟导航轨迹与诱骗导航轨迹之间的导航偏转角度因子和导航偏转距离因子之和最小为优化目标建立轨迹优化模型；

步骤S4：将模拟导航轨迹和边界界面输入轨迹优化模型后，优化求解得到最优的诱骗导航轨迹；

步骤S5：获取目标无人机的真实导航卫星信号，并采用导航诱骗算法对真实导航卫星信号进行处理，生成得到诱骗目标无人机沿最优的诱骗导航轨迹飞行的诱骗导航卫星信号。

本发明通过边界界面将目标环境划分为缓冲区和防范区，可以在缓冲区即可进行导航诱骗防控，在有效减少目标无人机驶入防范区的情况下，尽可能的对目标无人机进行少的干扰。

导航偏转角度因子的确定过程具体为：确定目标无人机在导航诱骗过程中导航偏转角度和预估行驶时间；以导航偏转角度与预估行驶时间的比值作为单位偏移角度；以单位偏转角度与偏转角度转换系数的乘积作为导航偏转角度因子。

导航偏转距离因子的确定过程具体为：确定模拟导航轨迹中终点位置与诱骗导航轨迹中终点位置之间的空间距离；以空间距离与偏转距离转换系数的乘积作为导航偏转距离因子。

轨迹优化模型中的约束条件包括但不限于考虑目标无人机可通过偏转位置校验的距离波动约束条件和考虑目标无人机可通过延迟时间校验的时间波动约束条件，距离波动约束条件和时间波动约束条件既可以单独应用，也可以同时应用。

距离波动约束条件具体为：模拟分析导航诱骗过程中由导航偏转角度引起的导航距离波动情况；以模拟导航轨迹与诱骗导航轨迹之间的距离波动值不超过导航距离波动情况作为约束条件。

时间波动约束条件具体为：模拟分析导航诱骗过程中由导航偏转角度引起的导航时间波动情况；以模拟导航轨迹与诱骗导航轨迹之间的时间波动值不超过导航时间波动情况作为约束条件。

作为一种可选的实施方式，若考虑距离波动约束条件时，则轨迹优化模型的表达式具体为：

其中，

表示模拟导航轨迹中终点位置的切线方向与诱骗导航轨迹中终点位置的切线方向之间的导航偏转角度；

表示诱骗导航轨迹中的预估行驶时间；

表示模拟导航轨迹中终点位置与诱骗导航轨迹中终点位置之间的空间距离；

表示偏转角度转换系数，取值大于0；

表示偏转距离转换系数，取值大于0；

表示诱骗导航轨迹的轨迹长度；

表示模拟导航轨迹的轨迹长度。

实施例2：一种无人机导航诱骗信号生成系统，该系统用于实现实施例1中所记载的一种无人机导航诱骗信号生成方法，如图2所示，包括环境构建模块、轨迹模拟模块、模型构建模块、轨迹优化模块和信号生成模块。

其中，环境构建模块，用于模拟构建目标环境，并确定边界界面以将目标环境划分为缓冲区和防范区；轨迹模拟模块，用于获取目标无人机在缓冲区连续分布的移动位置信息，并依据移动位置信息拟合得到模拟导航轨迹；模型构建模块，用于在导航诱骗目标无人机在防范区以外相对于边界界面平行飞行过程中，以模拟导航轨迹与诱骗导航轨迹之间的导航偏转角度因子和导航偏转距离因子之和最小为优化目标建立轨迹优化模型；轨迹优化模块，用于将模拟导航轨迹和边界界面输入轨迹优化模型后，优化求解得到最优的诱骗导航轨迹；信号生成模块，用于获取目标无人机的真实导航卫星信号，并采用导航诱骗算法对真实导航卫星信号进行处理，生成得到诱骗目标无人机沿最优的诱骗导航轨迹飞行的诱骗导航卫星信号。

工作原理：本发明在通过模拟目标无人机相对于边界界面的真实飞行过程中，考虑了导航诱骗的角度偏差和距离偏差情况，平衡了导航诱骗过程中对目标无人机正常飞行任务的干扰以及导航诱骗的隐蔽性，可灵活的对目标无人机进行安全导航诱骗处理。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无人机导航诱骗信号生成方法，其特征是，包括以下步骤：

模拟构建目标环境，并确定边界界面以将目标环境划分为缓冲区和防范区；

获取目标无人机在缓冲区连续分布的移动位置信息，并依据移动位置信息拟合得到模拟导航轨迹；

在导航诱骗目标无人机在防范区以外相对于边界界面平行飞行过程中，以模拟导航轨迹与诱骗导航轨迹之间的导航偏转角度因子和导航偏转距离因子之和最小为优化目标建立轨迹优化模型；

将模拟导航轨迹和边界界面输入轨迹优化模型后，优化求解得到最优的诱骗导航轨迹；

获取目标无人机的真实导航卫星信号，并采用导航诱骗算法对真实导航卫星信号进行处理，生成得到诱骗目标无人机沿最优的诱骗导航轨迹飞行的诱骗导航卫星信号。

2.根据权利要求1所述的一种无人机导航诱骗信号生成方法，其特征是，所述导航偏转角度因子的确定过程具体为：

确定目标无人机在导航诱骗过程中导航偏转角度和预估行驶时间；

以导航偏转角度与预估行驶时间的比值作为单位偏移角度；

以单位偏转角度与偏转角度转换系数的乘积作为导航偏转角度因子。

3.根据权利要求1所述的一种无人机导航诱骗信号生成方法，其特征是，所述导航偏转距离因子的确定过程具体为：

确定模拟导航轨迹中终点位置与诱骗导航轨迹中终点位置之间的空间距离；

以空间距离与偏转距离转换系数的乘积作为导航偏转距离因子。

4.根据权利要求1所述的一种无人机导航诱骗信号生成方法，其特征是，所述轨迹优化模型中的约束条件包括：

考虑目标无人机可通过偏转位置校验的距离波动约束条件；

和/或，考虑目标无人机可通过延迟时间校验的时间波动约束条件。

5.根据权利要求4所述的一种无人机导航诱骗信号生成方法，其特征是，所述距离波动约束条件具体为：

模拟分析导航诱骗过程中由导航偏转角度引起的导航距离波动情况；

以模拟导航轨迹与诱骗导航轨迹之间的距离波动值不超过导航距离波动情况作为约束条件。

6.根据权利要求4所述的一种无人机导航诱骗信号生成方法，其特征是，所述时间波动约束条件具体为：

模拟分析导航诱骗过程中由导航偏转角度引起的导航时间波动情况；

以模拟导航轨迹与诱骗导航轨迹之间的时间波动值不超过导航时间波动情况作为约束条件。

7.根据权利要求1所述的一种无人机导航诱骗信号生成方法，其特征是，所述轨迹优化模型的表达式具体为：

其中，

表示模拟导航轨迹中终点位置的切线方向与诱骗导航轨迹中终点位置的切线方向之间的导航偏转角度；

表示诱骗导航轨迹中的预估行驶时间；

表示模拟导航轨迹中终点位置与诱骗导航轨迹中终点位置之间的空间距离；

表示偏转角度转换系数，取值大于0；

表示偏转距离转换系数，取值大于0；

表示诱骗导航轨迹的轨迹长度；

表示模拟导航轨迹的轨迹长度。

8.一种无人机导航诱骗信号生成系统，其特征是，包括：

环境构建模块，用于模拟构建目标环境，并确定边界界面以将目标环境划分为缓冲区和防范区；

轨迹模拟模块，用于获取目标无人机在缓冲区连续分布的移动位置信息，并依据移动位置信息拟合得到模拟导航轨迹；

模型构建模块，用于在导航诱骗目标无人机在防范区以外相对于边界界面平行飞行过程中，以模拟导航轨迹与诱骗导航轨迹之间的导航偏转角度因子和导航偏转距离因子之和最小为优化目标建立轨迹优化模型；

轨迹优化模块，用于将模拟导航轨迹和边界界面输入轨迹优化模型后，优化求解得到最优的诱骗导航轨迹；

信号生成模块，用于获取目标无人机的真实导航卫星信号，并采用导航诱骗算法对真实导航卫星信号进行处理，生成得到诱骗目标无人机沿最优的诱骗导航轨迹飞行的诱骗导航卫星信号。

9.一种计算机终端，包含存储器、处理器及存储在存储器并可在处理器上运行的计算机程序，其特征是，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任意一项所述的一种无人机导航诱骗信号生成方法。

10.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征是，所述计算机程序被处理器执行可实现如权利要求1-7中任意一项所述的一种无人机导航诱骗信号生成方法。

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