[发明专利]一种无人机识别虚假GPS信号的方法

说明书

本发明涉及一种无人机识别虚假GPS信号的方法，具有GPS导航系统，步骤为：系统初始化；根据陀螺仪测量的角速度计算出坐标从机体坐标系到地理坐标系的转换矩阵；根据GPS接收器的GPS数据，计算无人机的基于地理坐标系的加速度；利用转换矩阵，将基于地理坐标系的加速度转换成基于无人机机体坐标系的加速度；将加速度计测量的比力去除重力加速度的影响，转变成无人机机体坐标系的加速度；对上述两个加速度进行比较，并根据比较结果判断无人机GPS接收器是否被虚假GPS信号欺骗；如果比较结果的差值大于规定域值，则无人机GPS设备被虚假GPS信号欺骗。本发明可在无人机未被劫持或被劫持情况下分别进行判断，漏判率低，判断正确性高。

技术领域

本发明涉及一种无人机飞行安全技术，具体地说是一种无人机识别虚假GPS信号的方法。

背景技术

近年来，无人机应用越来越广泛，但无人机安全问题暴露的却越来越严峻，特别是利用常用且易于实现的虚假GPS信号来欺骗GPS接收器的攻击，从而影响无人机GPS的定位，导致无人机背离既定航线。这种情况无论对军用还是民用无人机来说，都是重大甚至是灾难性的损失和灾难。目前，现有的判断无人机的GPS接收器是否被虚假GPS信号欺骗技术有的需要额外的硬件支持，有的需要复杂的算法实现，这两者都不能很好地适用在拥有较低处理能力的无人机上。

发明内容

针对现有技术中判断无人机的GPS接收器是否被虚假GPS信号欺骗需要额外的硬件支持和复杂的算法实现这一不足，本发明要解决的问题是提供一种算法简单、易于实现的无人机识别虚假GPS信号的方法，

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明一种无人机识别虚假GPS信号的方法，具有GPS导航系统，包括以下步骤：

系统接收GPS接收器、陀螺仪和加速度计采集的数据，并进行初始化处理；

根据陀螺仪测量的角速度计算出从机体坐标系到地理坐标系的转换矩阵；

根据GPS接收器的GPS数据，计算无人机的基于地理坐标系的加速度；

利用上述转换矩阵，将上述基于地理坐标系的加速度转换成基于无人机机体坐标系的加速度；

将加速度计测量的比力去除重力加速度的影响，转变成无人机机体坐标系的加速度；

比较基于计算得到的无人机机体坐标系的加速度和测量得到的无人机机体坐标系的加速度，并根据比较结果判断无人机GPS接收器是否被虚假GPS信号欺骗；

如果比较结果的差值大于规定域值，则无人机GPS设备被虚假GPS信号欺骗。

将加速度计测量的比力去除重力加速度的影响，转变成无人机机体坐标系的加速度通过以下公式实现：

A^*(t)＝M^-1(t)×A(t)

其中，A(t)为GPS计算得到的加速度，A^*(t)为无人机机体坐标系的加速度，

M^-1(t)为地理坐标系的坐标转换矩阵。

比较基于计算得到的无人机机体坐标系的加速度和测量得到的无人机机体坐标系的加速度步骤如下：

设第一～四临界值ε，μ，ρ，δ为大于0的常数，N为规定时间段内GPS采样点的总数，Δa_y为沿飞机右侧方向估计加速度和真实加速度之间的差值；

如果|Δa_y|＞ε，并且从该点开始到接下来第N个Δa_y值的平均值，如果大于μ，则认为无人机GPS接收器已经被虚假GPS信号欺骗；