基于飞行器的智能转发式导航欺骗方法和设备技术

本申请涉及一种基于飞行器的智能转发式导航欺骗方法和设备。该基于飞行器的智能转发式导航欺骗设备包括：接收前端，获得多个通道的卫星导航信号，其中，每一个通道对应于一颗导航卫星；处理器，实时计算各个通道的转发参数，根据计算得到的各个通道的转发参数对相应通道的卫星导航信号进行调整；发射器，将调整后的各通道卫星导航信号合并为欺骗信号并发射。根据本申请的基于飞行器的智能转发式导航欺骗方法和设备，能够将干扰目标区域的接收机欺骗定位至虚假位置，欺骗干扰范围大、受环境影响小、隐蔽性高。

Intelligent retransmission navigation deception method and equipment based on aircraft

The application relates to an intelligent retransmission and navigation deception method and device based on an aircraft. The intelligent transponder navigation deception device based on the aircraft includes: receiving the front-end to obtain the satellite navigation signals of multiple channels, in which each channel corresponds to a navigation satellite; the processor calculates the transponder parameters of each channel in real time, and the satellite of the corresponding channel according to the transponder parameters of each channel calculated. The satellite navigation signal is adjusted, and the transmitter combines the adjusted satellite navigation signals into deception signals and transmits them. According to the intelligent forwarding navigation deception method and equipment based on the aircraft, the receiver deception in the jamming target area can be positioned to a false position, and the deception jamming range is large, the environmental impact is small, and the concealment is high.

【技术实现步骤摘要】
基于飞行器的智能转发式导航欺骗方法和设备
本申请涉及卫星导航
，具体地，涉及基于飞行器的智能转发式导航欺骗方法和设备。
技术介绍
在卫星导航
，利用导航信号的易受干扰性，可对GNSS接收机实施干扰和欺骗，使其无法正常定位导航和授时，或者定位导航至错误位置。目前，针对GNSS接收机的欺骗式干扰主要包括自主生成式欺骗和转发式欺骗。自主生成式欺骗通过生成虚假导航信号，功率略高于真实导航信号，从而控制接收机跟踪通道，使得接收机定位解算到虚假位置。但这种干扰方法需要预先知道导航信号的结构，对于例如授权导航信号而言，由于其结构未知，而无法实施自主生成式欺骗。转发式欺骗通常是利用转发干扰源接收可视范围内的导航卫星的信号，并向干扰区域直接转发导航信号，实现对目标接收机的欺骗。此种欺骗方法实现较为简单，不需要解析导航信号的结构，因此对授权导航信号仍然有效。但是，这种欺骗方法，会使得被干扰的GNSS接收机解算定位至转发干扰源的位置，使转发干扰源暴露，从而不具有隐蔽性。此外，现有技术中转发干扰源通常设置在地面上或者搭载于低速运行的设备(例如汽车等)中，欺骗干扰范围小，欺骗干扰效果受到周围环境限制。
技术实现思路
本申请的目的是提供一种基于飞行器的智能转发式导航欺骗方法和设备，能够对GNSS导航接收机实施欺骗干扰。根据本申请的一个方面，公开了一种基于飞行器的智能转发式导航欺骗设备，包括：接收前端，获得多个通道的卫星导航信号，其中，每一个通道对应于一颗导航卫星；处理器，实时计算各个通道的转发参数，根据计算得到的各个通道的转发参数对相应通道的卫星导航信号进行调整；以及发射器，将调整后的各通道卫星导航信号合并为欺骗信号并发射。根据本申请的另一个方面，公开了一种基于飞行器的智能转发式导航欺骗方法，包括：获得多个通道的卫星导航信号，其中，每一个通道对应于一颗导航卫星；实时计算各个通道的转发参数，根据计算得到的各个通道的转发参数对相应通道的卫星导航信号进行调整；以及将调整后的各通道卫星导航信号合并为欺骗信号并发射。根据本申请的基于飞行器的智能转发式导航欺骗方法和设备，能够将干扰目标区域的接收机欺骗定位至虚假位置，欺骗干扰范围大、受环境影响小、隐蔽性高。附图说明图1示出了根据本申请的一种实施方式的基于飞行器的智能转发式导航欺骗方法和设备的工作原理图。图2示出了根据本申请的一种实施方式的基于飞行器的智能转发式导航欺骗方法的流程图。图3示出了根据本申请的一种实施方式的智能转发式导航欺骗设备10的方框示意图。图4示出了根据本申请的另一种实施方式的智能转发式导航欺骗设备10的方框示意图。图5a示出了采用根据本申请的基于飞行器的智能转发式导航欺骗方法和系统的仿真实验结果。图5b示出了图5a中B区域接收机解算出来的位置轨迹与虚假位置轨迹的放大图。具体实施方式下面参照附图对本申请公开的一种基于飞行器的智能转发式导航欺骗方法和设备进行详细说明。为简明起见，本申请各实施例的说明中，相同或类似的装置使用了相同或相似的附图标记。图1示出了根据本申请的一种实施方式的基于飞行器的智能转发式导航欺骗方法和设备的工作原理图。如图所示，智能转发式导航欺骗设备10搭载于飞行器上，飞行器可以包括航空器(如飞机，气球等)和航天器(如低轨卫星等)。欺骗设备10接收来自多颗GNSS卫星RiS(i＝1,2,3,4...)的导航信号，获得多个通道卫星导航信号。为实现智能转发式欺骗，欺骗设备10对各个通道的卫星导航信号进行调整，生成智能转发式欺骗信号，将目标接收机的定位由干扰目标R的位置欺骗至虚假位置r'。图2示出了根据本申请的一种实施方式的基于飞行器的智能转发式导航欺骗方法的流程图。如图2所示，在步骤S01，获得多个通道的卫星导航信号，其中，每一个通道对应于一颗导航卫星。在步骤S02，实时计算各个通道的转发参数，根据计算得到的各个通道的转发参数对相应通道的卫星导航信号进行调整。在步骤S03，将调整后的各通道卫星导航信号合并为欺骗信号并发射。图3示出了根据本申请的一种实施方式的智能转发式导航欺骗设备10的方框示意图。如图所示，基于飞行器的智能转发式导航欺骗设备10包括接收前端100、处理器200和发射器300。接收前端100获得多个通道的卫星导航信号。接收前端100可以包括接收天线和卫星信号分离模块(未示出)。接收天线可以是一个天线阵列，或者多个方向性天线，用于接收来自多颗GNSS卫星的导航信号。卫星信号分离模块可以将接收到的来自多颗卫星的导航信号进行分离，得到各个通道的卫星导航信号。其中，每一个通道的卫星导航信号是来自一颗卫星的导航信号。处理器200，实时计算各个通道的转发参数，根据计算得到的各个通道的转发参数对相应通道的卫星导航信号进行调整。发射器300，将调整后的各通道卫星导航信号合并为欺骗信号并发射。根据本申请的实施方式，由于飞行器在高速运动，因此需要调整的转发参数将一直发生变化，从而需要实时计算各个通道的转发参数，以保证生成的欺骗信号的连续性和有效性。基于飞行器的智能转发式导航欺骗方法和设备，能够将干扰目标区域的接收机欺骗定位至虚假位置，欺骗干扰范围大、受环境影响小、隐蔽性高。此外，本申请的实施方式不关心导航信号的具体结构组成，所以对于例如GPS授权信号等也可实现智能转发式欺骗。根据本申请的实施方式，转发参数包括转发时延。通过实时对各个通道卫星导航信号的转发时延的调整，可以将干扰目标欺骗至虚假位置。为了保证较大干扰范围和干扰隐蔽性，飞行器通常会设置为远离地面、且速度较快，例如飞行器可以是距离地面高度800km的低轨卫星。但是，此时飞行器会引入额外的多普勒频移，从而即使实时计算出各个通道的精确延时并生成智能转发式欺骗信号，送往目标接收机，目标接收机也可能无法对智能转发式欺骗信号进行成功捕获，进而造成欺骗失败。进一步研究发现，当飞行器速度较大时，GNSS接收机接收到的信号的多普勒频移将远大于从导航卫星到欲欺骗位置的导航信号的多普勒频移，导致导航欺骗信号的多普勒频移超过GNSS接收机的标称多普勒频移搜索范围，从而GNSS接收机无法接收处理欺骗导航信号，使得欺骗干扰失败。因此，根据本申请的实施方式，转发参数还包括多普勒补偿量。欺骗设备不仅对时延进行调整，还对每个通道卫星导航信号的多普勒频移进行补偿。根据本申请的一种实施方式，转发参数包括转发时延和多普勒补偿量。如图4所示，处理器200可以包括时延计算模块210，多普勒计算模块220和调整模块230。时延计算模块210根据导航卫星的位置，所述飞行器的位置，干扰目标位置以及虚假位置，实时计算各个通道的转发时延。多普勒计算模块220，根据导航卫星的位置，所述飞行器的位置，干扰目标位置以及虚假位置，实时计算各个通道的多普勒补偿量。调整模块230，根据各个通道的转发时延对相应通道的卫星导航信号进行延时处理，并根据各个通道的多普勒补偿量对相应通道的卫星导航信号进行多普勒补偿。通过上述实施方式，即使放置在高速运行的飞行器上，导航欺骗设备也能够成功地将干扰目标范围内的接收机欺骗至虚假欺骗位置。下面结合GNSS导航系统的工作原理，详细说明根据本申请的实施方式的智能转发式导航欺骗方法和设备。再次参考图1，设在系统时t，第i颗GNSS本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于飞行器的智能转发式导航欺骗设备，包括：接收前端，获得多个通道的卫星导航信号，其中，每一个通道对应于一颗导航卫星；处理器，实时计算各个通道的转发参数，根据计算得到的各个通道的转发参数对相应通道的卫星导航信号进行调整；以及发射器，将调整后的各通道卫星导航信号合并为欺骗信号并发射。

【技术特征摘要】
1.一种基于飞行器的智能转发式导航欺骗设备，包括：接收前端，获得多个通道的卫星导航信号，其中，每一个通道对应于一颗导航卫星；处理器，实时计算各个通道的转发参数，根据计算得到的各个通道的转发参数对相应通道的卫星导航信号进行调整；以及发射器，将调整后的各通道卫星导航信号合并为欺骗信号并发射。2.如权利要求1所述的导航欺骗设备，其中，所述转发参数包括转发时延和多普勒补偿量，所述处理器包括：时延计算模块，根据导航卫星的位置、所述飞行器的位置、干扰目标位置以及虚假位置，实时计算各个通道的转发时延；多普勒计算模块，根据导航卫星的位置、所述飞行器的位置、干扰目标位置以及虚假位置，实时计算各个通道的多普勒补偿量；以及调整模块，根据各个通道的转发时延对相应通道的卫星导航信号进行延时处理，并根据各个通道的多普勒补偿量对相应通道的卫星导航信号进行多普勒补偿。3.如权利要求2所述的导航欺骗设备，其中，所述多普勒计算模块计算时间段[t,t+T]内各个通道的平均多普勒补偿量作为该时间段内各个通道的多普勒补偿量，其中T表示多普勒补偿量的实时计算更新间隔。4.如权利要求3所述的导航欺骗设备，其中，所述多普勒计算模块根据导航卫星的位置、所述飞行器的位置、干扰目标位置以及虚假位置，计算在时间段[t,t+T]内，导航卫星与飞行器之间的相对位置变化量、飞行器与干扰目标之间的相对位置变化量、导航卫星与虚假位置之间的相对位置变化量；并根据计算得到的相对位置变化量、卫星导航信号的载波频率和传播速度，计算所述时间段内各个通道的平均多普勒补偿量。5.如权利要求4所述的导航欺骗设备，其中，所述多普勒计算模块通过以下方式计算平均多普勒补偿量Δf：其中，fc为卫星导航信号的载波频率，c为卫星导航信号的传播速度，ΔdSV为在时间段[t,t+T]内导航卫星到飞行器的相对位置变化量，ΔdVR为在时间段[t,t+T]内飞行器到干扰目标的相对位置变化量，ΔdSr'为在时间段[t,t+T]内导航卫星到虚假位置的相对位置变化量。6.如权利要求2所述的导航欺骗设备，其中，所述时延计算模块计算时间段[t,t+T]内任一时刻各个通道的瞬时转发时延作为该时间段内各个通道的转发时延，其中T表示转发时延的实时计算更新间隔。7.如权利要求2所述的导航欺骗设备，其中，所述时延计算模块检测计算得到的转发时延的数值是否满足非负性，若不满足非负性，则对所有通道的转发时延增加相同的时延补偿量。8.如权利要求7所述的导...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔晓伟，石钦，刘鹏，陆明泉，
申请(专利权)人：清华大学，航天恒星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11