[发明专利]一种基于先验估计的陷阱式无人机轨迹欺骗方法

说明书

本发明公开了一种基于先验估计的陷阱式无人机轨迹欺骗方法，涉及无人机技术领域，通过在黑飞无人机的可能来向上设置一个欺骗陷阱，当黑飞无人机运动到陷阱范围内时，欺骗信号会控制无人机的跟踪环路，使无人机被诱骗到指定区域。本发明所采用的陷阱式轨迹欺骗技术不需要采用雷达等探测设备实时获取目标的运动参数，减少了硬件成本。并且本发明所提出的轨迹欺骗算法通过贪心策略生成欺骗信号的欺骗位置参数和欺骗速度参数，无需对无人机的控制环路进行估计，降低了技术复杂度并且更加符合实际情况。

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，更具体的说是涉及一种基于先验估计的陷阱式无人机轨迹欺骗方法。

背景技术

随着无人机市场规模快速增大，无人机威胁公共安全的事件时有发生，目前针对黑飞无人机反制技术的主要思路是通过电磁干扰使黑飞无人机迫降或者移动到指定区域，该思路又可分为两大技术类别。一是压制干扰类，通过向无人机发射定向大功率射频干扰信号来切断无人机的通信链路，迫使无人机自行降落或返航；二是欺骗干扰类，当前民用无人机主要采用卫星导航加惯导(GNSS/INS)的组合导航技术进行定位，由于卫星导航信号到达地面时很微弱，欺骗干扰类技术利用伪造的卫星导航信号对无人机进行诱骗，从而使其偏离预设轨迹并降落到指定区域。

由于压制干扰类技术无法对黑飞无人机进行控制，并且大功率的射频干扰信号会无差别地对其他的民用设施造成影响，因此目前的研究热点主要集中在欺骗干扰类技术方面。欺骗干扰类技术通过GNSS欺骗干扰技术使无人机的定位结果输出错误值，进而使无人机发生轨迹偏移。欺骗干扰类技术可以分为两类，一类是仅针对无人机GNSS定位测速结果进行欺骗，该方法假定了无人机GNSS接收机输出的定位测速结果就是无人机对自身的状态估计，并未考虑无人机其他传感器数据融合的情况，若将这类方法直接施加于采用组合导航的无人机会造成欺骗诱捕失败或目标实际被欺骗轨迹不达预期的结果；另一类技术则是考虑了无人机的组合导航模型，在进行轨迹欺骗时，需要对无人机的组合导航滤波增益进行估计，进而修正生成的欺骗信号。

然而上述的欺骗干扰类技术都需要通过雷达等探测设备实时获取无人机较为精确的位置、速度等参数，并且需要对无人机的控制环路进行估计，导致技术复杂度与硬件成本较高。

因此，如何提供一种简单、经济且高效的无人机轨迹欺骗方法本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于先验估计的陷阱式无人机轨迹欺骗方法，不需要采用雷达等探测设备实时获取目标的运动参数，减少了硬件成本；并且本发明所提出的轨迹欺骗算法通过贪心策略生成欺骗信号的欺骗位置和速度，无需对无人机的控制环路进行估计，降低了技术复杂度并且更加符合实际情况。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于先验估计的陷阱式无人机轨迹欺骗方法，具体步骤包括：

步骤1：确定欺骗陷阱的空间范围，预测无人机的初始位置和速度；

步骤2：对无人机的组合导航卡尔曼模型进行估计，得到卡尔曼滤波稳态增益的估计值K^s；

步骤3：对无人机在k时刻的位置、速度进行估计，并且对无人机组合导航输出的先验估计值进行估计；

步骤4：采用贪心策略得到欺骗信号的位置欺骗参数和速度欺骗参数，生成欺骗信号入侵无人机；

步骤5：更新对无人机组合导航输出的估计值，并判断无人机是否到达欺骗目标区域；若无人机已到达欺骗目标区域，则结束轨迹欺骗过程，否则继续重复步骤步骤3-步骤5的过程。

优选的，所述欺骗陷阱的空间范围为欺骗干扰源发射天线的主瓣形状，欺骗陷阱的大小由欺骗信号的发射功率决定；将所述欺骗干扰源发射天线增益最大的方向对准黑飞无人机，并且设定欺骗信号的发射功率，确定欺骗陷阱的空间范围。