低慢小无人飞行器目标诱骗干扰效果评估方法
阅读说明：本技术 低慢小无人飞行器目标诱骗干扰效果评估方法 (Low-slow small unmanned aerial vehicle target decoy interference effect evaluation method ) 是由 刘伟平 郝金明 吕志伟 谢建涛 焦博 于 2021-09-08 设计创作，主要内容包括：本发明涉及无人机技术领域,特别涉及一种低慢小无人飞行器目标诱骗干扰效果评估方法,用于对低慢小无人飞行器导航诱骗设备诱骗干扰效果进行评估,所述导航诱骗设备依据低慢小无人飞行器真实GNSS信号发射诱骗轨迹数据来诱导低慢小无人飞行器定位,该评估包含：设定低慢小无人飞行器诱骗轨迹,并利用测量机器人获取实验场地低慢小无人飞行器运行轨迹实时动态数据；将低慢小无人飞行器运行轨迹的实时动态数据与设定的诱骗轨迹进行比对,通过比对结果来评估导航诱骗设备诱骗干扰效果。本发明利用测量机器人通过非卫星定位手段对动态无人飞行器目标进行自动跟踪和高精度测量实现诱骗干扰效果评估,可适用于不同诱骗干扰场景评估测试,具有较好应用前景。(The invention relates to the technical field of unmanned aerial vehicles, in particular to a low-slow small unmanned aerial vehicle target spoofing interference effect evaluation method, which is used for evaluating the spoofing interference effect of low-slow small unmanned aerial vehicle navigation spoofing equipment, wherein the navigation spoofing equipment emits spoofing track data to induce the low-slow small unmanned aerial vehicle to be positioned according to the real GNSS signals of the low-slow small unmanned aerial vehicle, and the evaluation comprises the following steps: setting a low-slow small unmanned aerial vehicle trapping track, and acquiring real-time dynamic data of the low-slow small unmanned aerial vehicle running track in an experimental site by using a measuring robot; and comparing the real-time dynamic data of the low-speed small unmanned aerial vehicle running track with the set trapping track, and evaluating the trapping interference effect of the navigation trapping device through the comparison result. The invention utilizes the measuring robot to automatically track and measure the dynamic unmanned aerial vehicle target with high precision by means of non-satellite positioning to realize the estimation of the trapping interference effect, is suitable for the estimation test of different trapping interference scenes and has better application prospect.)
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，特别涉及一种低慢小无人飞行器目标诱骗干扰效果评估方法。
背景技术
低慢小无人飞行器是指飞行高度在1000米以下(低空)、飞行时速小于 200km/s(慢速)、反射面积小于2平方米(小型)的航空器。随着技术进步，低慢小无人飞行器在军事应用、航拍测绘、抢险救灾、电力巡检、农业植保等方面已经发挥越来越重要的作用，但是，低慢小无人飞行器也存在许多危害和隐患：低慢小无人飞行器通常较难探测、发现和跟踪，同时，成本低廉，容易成为不法分子的工具。飞行安全，低慢小无人飞行器一旦由于故意或无意原因，进入机场等设施上空，处置不及时就可能危及飞行安全；军事安全，境外不法分子经常利用该类型飞行器，对我重要军事设施进行摄影摄像；个人侵权，利用低慢小无人飞行器窥探个人隐私，也屡见报道。为此，需要对低慢小无人飞行器进行适当管控。诱骗干扰是对其管控的一种重要技术手段，该技术利用低慢小无人飞行器通常依靠GNSS(GlobalNavigation Satellite System)实现导航定位的现实情况，通过发射与真实GNSS信号相同或相似，而功率更强一些的虚假信号，诱导无人飞行器获得错误的定位信息，进而实现对其的有效驱离或成功诱骗。相比其他管控技术，诱骗干扰可以同时对一定空域范围内的所有低慢小目标生效，并且能够实现对目标的精准控制，具有良好的管控效果。然而，不同的诱骗干扰设备由于制作工艺、软件设计等方面的差异，即使对同一类型的低慢小无人飞行器诱骗效果也不尽相同。如何对低慢小无人飞行目标诱骗干扰效果进行合理评估，对改进干扰装备性能、提高目标管控精度都具有重要作用。
现有对低慢小无人飞行器欺骗干扰效果评估中，通过在受骗目标上加载小型多系统或有别于受骗目标自身定位系统的其他系统GNSS接收机，而后，通过欺骗干扰装备对受骗目标自身定位系统进行诱骗，此时，多系统GNSS接收机定位结果仍然正确，可以作为标准，评估受骗目标是否按照预定诱骗轨迹被成功诱骗以及诱骗精度如何；但，实际上对无人飞行目标自身定位系统有要求，即不能与比对标准接收机定位系统相同，同时欺骗干扰装备也不能同时发播全系统干扰信号，否则作为比对标准的接收机亦将受到诱骗，无法提供准确可信的定位结果。此外，主要导航系统使用的频率有一定的重叠，当对其中某一频率施加诱骗干扰时，有可能对其他系统的定位结果产生一定的影响，从而有可能降低比对标准本身的精度水平。也有利用地面雷达对受骗目标进行独立定位，并以其定位结果作为标准，来评估受骗目标是否按照预定诱骗轨迹被成功诱骗以及诱骗精度如何；但要实现高精度雷达定位，对雷达本身技术参数有较高要求，其成本通常较高，普通民用很难获取，从而限制了应用领域。
发明内容
为此，本发明提供一种低慢小无人飞行器目标诱骗干扰效果评估方法，充分考虑低慢小无人飞行目标“低”、“慢”、“小”的特点，利用测量机器人通过非卫星定位手段对动态无人飞行器目标进行自动跟踪和高精度测量来实现诱骗干扰效果评估，能够适用于不同诱骗干扰场景的评估测试。
按照本发明所提供的设计方案，一种低慢小无人飞行器目标诱骗干扰效果评估方法，用于对低慢小无人飞行器导航诱骗设备诱骗干扰效果进行评估，所述导航诱骗设备依据低慢小无人飞行器真实GNSS信号发射诱骗轨迹数据来诱导低慢小无人飞行器定位，该评估过程包含如下内容：
设定低慢小无人飞行器诱骗轨迹，并利用测量机器人获取实验场地低慢小无人飞行器运行轨迹实时动态数据；
将低慢小无人飞行器运行轨迹的实时动态数据与设定的诱骗轨迹进行比对，通过比对结果来评估导航诱骗设备诱骗干扰效果。
作为本发明低慢小无人飞行器目标诱骗干扰效果评估方法，进一步地，所述低慢小无人飞行器上架设有用于测量机器人进行动态数据采集的全向棱镜。
作为本发明低慢小无人飞行器目标诱骗干扰效果评估方法，进一步地，实验场地内设置有用于测量机器人定位且坐标值已知及标注有点位标志的基准点和基准方向点，其中，测量机器人利用基准点架设主机，并利用基准方向点设置测量机器人初始聚焦方向。
作为本发明低慢小无人飞行器目标诱骗干扰效果评估方法，进一步地，所述基准点至少设置有1个；所述基准方位点设置有2个。
作为本发明低慢小无人飞行器目标诱骗干扰效果评估方法，进一步地，所述测量机器人采用具有自动目标识别功能的工业自动测量机器人。
作为本发明低慢小无人飞行器目标诱骗干扰效果评估方法，进一步地，通过同步时钟信号控制测量机器人与导航诱骗设备同步运行。
作为本发明低慢小无人飞行器目标诱骗干扰效果评估方法，进一步地，针对比对结果，利用运行轨迹的实时动态数据与设定的诱骗轨迹两者轨迹坐标差异的均方差来评估导航诱骗设备诱骗干扰效果。
作为本发明低慢小无人飞行器目标诱骗干扰效果评估方法，进一步地，均方差计算公式表示为：其中，RMSA表示轨迹坐标差异的均方差；n表示两条轨迹上采样点数；i表示第i个采样点； xi、yi、hi表示实时动态数据上第i个采样点的平面坐标和高程；表示诱骗轨迹上第i个采样点的平面坐标和高程。
本发明的有益效果：
本发明设计科学、合理，针对低慢小无人飞行器特点，利用测量机器人通过非卫星定位手段实现无人飞行器诱骗效果评估；同时，为保证跟踪效果，可仅在无人飞行器搭载简单的全向棱镜，对无人飞行器要求低，可较为简单地推广应用到不同型号的无人飞行器；为低慢小无人飞行器诱骗效果评估提供简单可行的技术途径，对改进干扰装备性能、提高目标管控精度有重要意义，具有较好的应用前景。
附图说明
：图1为实施例中低慢小无人飞行器目标诱骗干扰效果评估流程示意；
图2为实施例中诱骗干扰效果评估工作原理示意。
具体实施方式
：
下面结合附图和技术方案对本发明作进一步详细的说明，并通过优选的实施例详细说明本发明的实施方式，但本发明的实施方式并不限于此。
本发明实施例，参见图1所示，提供一种低慢小无人飞行器目标诱骗干扰效果评估方法，用于对低慢小无人飞行器导航诱骗设备诱骗干扰效果进行评估，所述导航诱骗设备依据低慢小无人飞行器真实GNSS信号发射诱骗轨迹数据来诱导低慢小无人飞行器定位，该评估过程包含如下内容：
S101、设定低慢小无人飞行器诱骗轨迹，并利用测量机器人获取实验场地低慢小无人飞行器运行轨迹实时动态数据；
S102、将低慢小无人飞行器运行轨迹的实时动态数据与设定的诱骗轨迹进行比对，通过比对结果来评估导航诱骗设备诱骗干扰效果。
充分考虑低慢小无人飞行目标“低”、“慢”、“小”的特点，利用测量机器人通过非卫星定位手段对动态无人飞行器目标进行自动跟踪和高精度测量来实现诱骗干扰效果评估，能够适用于不同诱骗干扰场景的评估测试。
作为本发明低慢小无人飞行器目标诱骗干扰效果评估方法，进一步地，所述低慢小无人飞行器上架设有用于测量机器人进行动态数据采集的全向棱镜。进一步地，所述测量机器人采用具有自动目标识别功能的工业自动测量机器人。进一步地，通过同步时钟信号控制测量机器人与导航诱骗设备同步运行。
测量机器人能够在一定范围内(距离1000km以内，“低”)对动态目标实现自动跟踪和高精度测量；考虑到自动测量机器人的跟踪能力，动态目标运动速度不宜过快(“慢”)，同时，为保证跟踪效果，动态目标上只需架设普通轻量 (“小”)全向棱镜即可。采用全向棱镜作为自动测量机器人的照准目标，也可以用其他类型的棱镜作为照准目标，此为替代方案。360度全向棱镜也可通过结构件转接，可适配不同类型无人飞行器，测试成本得到有效控制，并且可以对不同无人飞行器型号进行测试，具有较好的应用前景。
进一步地，参见图2所示，依据实际应用需求，也可选用瑞士Leica TDA5005 型工业自动测量机器人，满足自动目标识别功能(ATR-automatic target recognition)，可通过仪器内置的马达和CCD相机来实现自动寻找目标、自动精确瞄准目标、自动锁定目标和自动跟踪目标。Leica TDA5005在跟踪模式下测距精度为5mm+2mm×K，K为观测距离(单位：km)，测角精度为0.5″。利用上位机生成时间同步及测量控制指令部分完成GNSS时间与动态跟踪与检测控制部分之间的时间同步，并根据时间同步的结果控制跟踪与检测控制，按照设定时刻发出跟踪与数据采集指令，以便准确确定动态数据采集的精确时刻。测量机器人控制主机动态跟踪控制与数据采集存储，完成相关控制指令下发、数据存储等功能。供电/电源部分可采用电池组为相关设备供电。
作为本发明低慢小无人飞行器目标诱骗干扰效果评估方法，进一步地，实验场地内设置有用于测量机器人定位且坐标值已知及标注有点位标志的基准点和基准方向点，其中，测量机器人利用基准点架设主机，并利用基准方向点设置测量机器人初始聚焦方向。
基准点可作为野外测量的基准点，具有高精度的已知坐标值、完好的点位标志以及良好的观测环境，便于架设测量机器人主机及其他相关装备。进一步地，测量机器人采用同时进行角度测量和距离测量的方式进行目标定位，至少需要1个检测基准点。基准方位点是建立已知方向的基准点，距基准点距离不小于100米，具有高精度的已知坐标值(或基准点至该点的已知方位角值)、完好的点位标志及良好的测量环境和条件。为便于测量机器人主机测量检核，一般应设置2个基准方位点，用于已知方位角对准。场地区域可为距离检测基准点适当距离内的开阔区域，便于无人飞行器平台开展动态实验。
作为本发明实施例中低慢小无人飞行器目标诱骗干扰效果评估方法，进一步地，针对比对结果，利用运行轨迹的实时动态数据与设定的诱骗轨迹两者轨迹坐标差异的均方差来评估导航诱骗设备诱骗干扰效果。利用均方差分析评估导航诱骗设备最终诱骗目的是否达成以及以多高的精度达成。进一步地，均方差计算公式表示为：其中，RMSA表示轨迹坐标差异的均方差；n表示两条轨迹上采样点数；i表示第i个采样点； xi、yi、hi表示实时动态数据上第i个采样点的平面坐标和高程；表示诱骗轨迹上第i个采样点的平面坐标和高程。
本案实施例中，结合低慢小无人飞行目标的特点，利用测量机器人来获取低慢小无人飞行器真实轨迹数据，并将其与诱骗轨迹进行比对来实现可行的低慢小无人飞行目标诱骗干扰效果评估；通过非卫星定位手段，实现了对诱骗目标的动态高精度定位，技术本身不受卫星导航诱骗信号干扰，能够适用于不同诱骗干扰场景，甚至多系统干扰信号条件下，方案也仍然适用；测试评估中，除了地面设备之外，仅需要在无人飞行器上搭载轻型360度全向棱镜，通过结构件转接，可适配不同类型无人飞行器，测试成本得到有效控制，并且可以对不同无人飞行器型号进行测试，具有较好的应用前景。
本文中术语“和/或”表示可以存在三种关系。例如，A和/或B可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似词语并非现定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
上文中参照优选的实施例详细描述了本发明的示范性实施方式，然而本领域技术人员可理解的是，在不背离本发明理念的前提下，可以对上述具体实施例做出多种变型和改型，且可以对本发明提出的各技术特征、结构进行多种组合，而不超出本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。前述对本发明的具体示例性实施方案的描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
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