[发明专利]一种无人机对卫导干扰机的主动定位方法

说明书

本发明公开了一种无人机对卫导干扰机的主动定位方法。本发明首先使用DRSS算法可以在干扰机信号强度未知的情况下对目标进行较为精确地测距。有效的解决了之前技术不能对未知干扰机进行定位，以及成本过高的问题。考虑到噪声，仅用DRSS定出来的位置同真实的位置会有相当大的误差，所以本发明再使用扩展卡尔曼滤波代替最小二乘法来进行定位，并使用李雅普诺夫向量场来实现对干扰机的跟踪以及监视，可以对GNSS干扰机进行较为精确的定位。同时，利用无人机平台可以很好的解决城市环境中定位系统很难同干扰机保持良好的视距关系的问题。

技术领域

本发明主要涉及一种无人机对卫导干扰机的主动定位方法，基于DRSS原理以及扩展卡尔曼滤波的无人机对GNSS干扰机主动定位。

背景技术

GNSS导航系统无论在军事以及民用领域，都发挥着巨大的作用。GNSS系统能够提供精确的全球定位，时间校准等功能，极大的便利了我们的日常生活。尤其在导航制导上，各类无人载具包括无人机，无人船，无人车等都对GNSS系统有着非常大的依赖。然而，GNSS系统的主要缺点之一就是卫星轨道发回无人机机载接收机的信号由于强度较弱而造成的易干扰性，以GPS信号为例，从卫星轨道返回到接收机的信号只有-130dbM，只需要一个简单的全向天线不断的在GPS接收机工作的频段(约1.57GHz)以一个固定的大功率不断地在该频段发射信号就能实现对GPS信号的压制式干扰。目前，市面上类似原理的GPS干扰器也越来越泛滥，GPS干扰器在市面上易于获取且价格低廉，这些干扰机，对依赖GNSS系统的场所，如机场等，执法装备如警用无人机等，依赖GNSS系统授时的系统如电网等都有可能造成较大的影响。

有鉴于各类系统对GNSS系统的依赖，GNSS用户对GNSS信号抗干扰提出了一定的需求，一种研究方向是提高接收机鲁棒性，提高其抗干扰性，而执法部门等在希望自己的接收机能够抗干扰的同时，也能有相应的办法去主动定位以找出干扰机。以GPS为例，GPS信号干扰机的主动定位技术大多参考了无线传感器网络的节点定位技术以及雷达的目标跟踪问题，在理想情况下(例如平原，无障碍物遮挡的情况下)，绝大多数的这类定位算法都能对目标进行较为精确的定位，但是在复杂城市环境下，有遮挡，以及同被侦测物体保持非视距关系(non line of sight,NLOS)时，这些定位算法的表现会受到相当大的影响。而在城市环境中为保持良好的视距关系(Line of Sight,LOS)，一个解决方法是将传感器尽量部署在高处。得益于低成本无人机技术的发展，将传感器部署在高空中已经成为了一个能够简单实现的方案，有鉴于此，本发明考虑使用无人机平台搭载相应的传感器对干扰机，或类似的大功率发射器进行定位，可以有效地降低传感器在地面由于遮挡而造成的误差，以及对传感器提供更方便灵活的位移。

目前，主要针对GNSS干扰器目标的定位方法有两种，一种是通过测量不同点方位角的来确定位置的方法，即一种基于信号到达角度(Angle of Arrival,AOA)的算法，应用观察者在不同地点对信号到达角度进行测定以实现雷达对目标的主动定位，并通过最小二乘法求取信号源位置，或者应用扩展卡尔曼滤波来求取信号源的位置。第二种方法是根据不同点测得的距离来进行定位的算法，即基于到达时间的算法(TOA)，以及基于到达时间差的算法(TDOA)，和基于信号强度(RSSI)的测距算法。但是利用无人机进行主动定位则需要考虑将算法的适用性以及对应的硬件设备安装以及成本问题。基于AOA的定位算法具有算法简单易实现的特点，不需要被测目标的配合，也能对被测目标进行较为准确的定位，但是AOA算法需要一个昂贵的天线阵列以及云台系统来实现定位，对于无人机来说，无人机需要较大的负载能力来负载天线阵列以及云台系统的重量，另一方面，考虑成本问题，天线阵列以及云台系统的成本过高，也并不适用低成本的无人机方案。