一种基于组合导航的阵列天线抗卫星导航欺骗方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于组合导航的阵列天线抗卫星导航欺骗方法及系统，属于组合导航技术领域，能够提高系统鲁棒性，解决卫星导航接收机终端易受外界欺骗干扰的问题；该方法包括：S1、根据惯性测量单元输出的角速率、比力信息和磁通量信息解算当前载体姿态；S2、计算当前可见卫星真实方向矢量在地理系中投影，再根据载体姿态投影到阵列天线坐标系内并计算可见卫星相对于阵列天线坐标系的高度角和方位角；S3、采用数字储频技术将当前历元的卫星信号采样并下变频后存储，利用阵列天线方向调零技术不断调整零点方向，检测是否有欺骗信号进入；S4、确定欺骗信号的来波方向；S5、对阵列天线方向图赋形；S6、调整波束指向抑制欺骗信号进入。S6、调整波束指向抑制欺骗信号进入。S6、调整波束指向抑制欺骗信号进入。

【技术实现步骤摘要】
一种基于组合导航的阵列天线抗卫星导航欺骗方法及系统


[0001]本专利技术涉及组合导航
，尤其涉及一种基于组合导航的阵列天线抗卫星导航欺骗方法。

技术介绍

[0002]组合导航系统通过融合多种传感器数据实现单一导航系统间的互补，具有定位精度高，稳定性强等特点，因此在军事领域及民用领域都被广泛应用。与此同时，作为组合导航系统重要组成部分的卫星导航系统同样存在信号强度弱，极易受到干扰和欺骗等缺点，若不采取相应措施，会给我国军民各领域带来极大隐患，因此卫星信号的反欺骗技术十分重要。
[0003]因此，有必要研究一种基于组合导航的阵列天线抗卫星导航欺骗方法及系统来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种基于组合导航的阵列天线抗卫星导航欺骗方法及系统，利用软硬件结合提高组合导航系统鲁棒性，能够解决卫星导航接收机终端易受外界欺骗干扰的问题。
[0005]一方面，本专利技术提供一种基于组合导航的阵列天线抗卫星导航欺骗方法，其特征在于，所述方法的步骤包括：
[0006]S1、根据惯性测量单元输出的角速率和比力信息，和/或磁强测量设备输出的磁通量信息，解算出当前的载体姿态；
[0007]S2、计算当前所有可见卫星在地理系中的真实方向矢量，再根据S1得到的载体姿态将该真实方向矢量投影到阵列天线坐标系内，并以此计算可见卫星相对于阵列天线坐标系的高度角和方位角；
[0008]S3、采用数字储频技术将当前历元的卫星信号采样并下变频后存储，利用阵列天线的方向调零技术不断调整零点方向，检测是否有欺骗信号进入；若无，本次抗欺骗操作结束，否则进入下一步；
[0009]S4、确定欺骗信号的来波方向；
[0010]S5、对阵列天线方向图赋形；
[0011]S6、根据S5得到的天线方向图调整波束指向，抑制欺骗信号进入。
[0012]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S4的内容包括：利用在真实信号来源方向形成零陷区域后得到的信号，使用比相法测量欺骗信号的来波方向。
[0013]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，磁强测量设备具体为磁强计。
[0014]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S1的内
容包括：
[0015]S11、判断是否满足准则其中，为惯性测量单元中加速度计输出的加速度，g为当地重力，β1为预设的加速度阈值；若满足，则判断载体处于低加速度机动状态，以该状态解算载体姿态；否则进入下一步；
[0016]S12、判断水平加速度是否满足准则f
H
＜β2，其中，f
H
为水平加速度模值，β2为预设的水平加速度阈值；若满足，则判断载体处于低加速度机动状态，以该状态解算载体姿态；否则进入下一步；
[0017]S13、结合惯性测量单元中陀螺仪的输出判断载体是否存在持续转弯或盘旋运动，若不存在转弯或盘旋，则认为失准角误差大，需要对姿态进行修正。
[0018]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S13中对姿态进行修正的内容包括：根据水平比力对水平失准角进行修正，根据磁通量信息对方位失准角进行修正。
[0019]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，根据磁通量信息对方位失准角进行修正具体为：用磁航向代替方位角。
[0020]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S2中计算可见卫星的真实方向矢量在地理系中的投影的内容具体为：根据组合导航系统输出的当前载体位置信息、本地时钟维持的当前时间和预先加载的卫星历书确定当前可见卫星号；再由历书解算出的卫星位置信息计算当前所有可见卫星的真实方向矢量在地理系中的投影。
[0021]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S4中确定欺骗信号来波方向的具体内容包括：选定一个真实信号，在其来源方向进行零陷操作，根据零陷操作得到的信息并利用比相法确定欺骗信号的来波方向。
[0022]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，选定的真实信号为当前历元的卫星信号。
[0023]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S5的内容包括：根据步骤S3中当前历元的卫星信号的高度角和方位角以及步骤S4中欺骗信号的高度角和方位角，对阵列天线方向图赋形。
[0024]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S6内容包括：对阵列方向图施加零点约束条件，迫使阵列方向图始终在某一固定来波方向形成零陷，实现对欺骗信号的抑制；
[0025]具体步骤包括：
[0026]S61、根据欺骗信号的来波方向计算干扰的阵列导向矢量；
[0027]S62、将阵列导向矢量构造成虚拟相关矩阵；若存在多个来波方向，需将每个阵列导向矢量构成的虚拟相关矩阵求和；
[0028]S63、计算零点约束的静态方向系数；
[0029]S64、将该静态方向系数作为约束条件施加到阵列方向图中。
[0030]另一方面，本专利技术提供一种基于组合导航的阵列天线抗卫星导航欺骗系统，其特征在于，所述系统包括惯性测量单元、磁强测量设备和处理模块，所述惯性测量单元和所述
磁强测量设备均与所述处理模块连接；
[0031]所述处理模块包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上任一所述方法的步骤。
[0032]与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：本专利技术采用软、硬件结合的方式，在传统使用阵列天线抗欺骗的基础上结合各种资源提高性能，能够充分利用机载其他传感器的数据以及载体本身的机动特性识别可能存在的欺骗信号；在算法层面使用卡尔曼滤波的紧耦合算法，并采用序贯滤波技术，使得系统更方便地剔除当前遭受欺骗的卫星通道；
[0033]上述技术方案中的另一个技术方案具有如下优点或有益效果：本专利技术的方法充分利用了组合导航系统中其他传感器提供的可信赖数据辅助卫星接收机检测和剔除欺骗信号，具有较高的实用价值。
[0034]当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0036]图1是本专利技术一个实施例提供的基于组合导航的阵列天线抗卫星导航欺骗方法的流程图；
[0037]图2是本专利技术一个实施例提供的基于组合导航的阵列天线抗卫星导航欺骗方法的二维平面条件下相位差测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于组合导航的阵列天线抗卫星导航欺骗方法，其特征在于，所述方法的步骤包括：S1、根据惯性测量单元输出的角速率和比力信息，和/或磁强测量设备输出的磁通量信息，解算出当前的载体姿态；S2、计算当前所有可见卫星在地理系中的真实方向矢量，再根据S1得到的载体姿态将该真实方向矢量投影到阵列天线坐标系内，并以此计算可见卫星相对于阵列天线坐标系的高度角和方位角；S3、采用数字储频技术将当前历元的卫星信号采样并下变频后存储，利用阵列天线的方向调零技术不断调整零点方向，检测是否有欺骗信号进入；若无，本次抗欺骗操作结束，否则进入下一步；S4、确定欺骗信号的来波方向；S5、对阵列天线方向图赋形；S6、根据S5得到的天线方向图调整波束指向，抑制欺骗信号进入。2.根据权利要求1所述的基于组合导航的阵列天线抗卫星导航欺骗方法，其特征在于，步骤S4的内容包括：利用在真实信号来源方向形成零陷区域后得到的信号，使用比相法测量欺骗信号的来波方向。3.根据权利要求1所述的基于组合导航的阵列天线抗卫星导航欺骗方法，其特征在于，步骤S1的内容包括：S11、判断是否满足准则其中，为惯性测量单元中加速度计输出的加速度，g为当地重力，β1为预设的加速度阈值；若满足，则判断载体处于低加速度机动状态，以该状态解算载体姿态；否则进入下一步；S12、判断水平加速度是否满足准则f
H
＜β2，其中，f
H
为水平加速度模值，β2为预设的水平加速度阈值；若满足，则判断载体处于低加速度机动状态，以该状态解算载体姿态；否则进入下一步；S13、结合惯性测量单元中陀螺仪的输出判断载体是否存在持续转弯或盘旋运动，若不存在转弯或盘旋，则认为失准角误差大，需要对姿态进行修正。4.根据权利要求3所述的基于组合导航的阵列天线抗卫...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜梁，余威，汪弋，樊鹏辉，吴国强，韩松，
申请(专利权)人：航天时代飞鸿技术有限公司，
类型：发明
国别省市：