[发明专利]一种识别GNSS异常信号的方法、系统、设备及存储介质

说明书

本发明实施例公开了一种识别GNSS异常信号的方法、系统、设备及存储介质，涉及无人自主驾驶系统导航定位过程的故障分析和安全保证技术领域，本发明实施例由多种具备导航定位功能的传感器构成组合导航系统，由于组合导航系统采用IMU传感器、GNSS导航系统传感器、轮速传感器和地速传感器，现有的GNSS信号干扰技术很难做到同时对多种GNSS导航系统传感器实施相同欺骗数据的干扰，更无法干扰IMU传感器、轮速传感器、地速传感器等，所以通过比较多个传感器的输出特性可以判断出GNSS导航系统是否收到欺骗或干扰信号，避免了传统组合导航算法不对GNSS信号进行有效性判断的问题，可以有效辨识出相关传感器的输出是否存在异常。

技术领域

本发明涉及无人自主驾驶系统导航定位过程的故障分析和安全保证技术领域，具体涉及一种识别GNSS异常信号的方法、系统、设备及存储介质。

背景技术

现代大中型无人机、自动驾驶汽车、无人船等无人系统均采用了GPS、北斗卫星导航系统、格罗纳斯(Glonass)等GNSS卫星导航系统作为主要的定位方式，其中尤以GPS系统最为常见，北斗系统近年来的应用也越来越广泛。GNSS，GlobalNavigation SatelliteSystem，全球导航卫星系统，它是泛指所有的卫星导航系统，包括全球的、区域的和增强的，如美国的GPS、俄罗斯的Glonass、欧洲的Galileo、中国的北斗卫星导航系统，以及相关的增强系统，如美国的WAAS(广域增强系统)、欧洲的EGNOS(欧洲静地导航重叠系统)和日本的MSAS(多功能运输卫星增强系统)等，还涵盖在建和以后要建设的其他卫星导航系统。

各类卫星导航系统的基本原理是由分布于多条轨道上的卫星星座组成无线导航信号广播网，地面接收设备通过接收不少于四颗卫星的信号，解算出空间的三维坐标以及时间参数。但由于经过了卫星轨道到地球附近长距离的传播，信号已经变得非常非常弱，此时，如果有一个导航卫星信号模拟器，在接收机旁边伪装成卫星信号，那么该接收机会误以为伪装的信号是真实导航数据从而被欺骗。目前美国、俄罗斯等相关机构的研究者已经开发出具有实用价值的GPS欺骗设备，并有成功诱骗无人机致其失控的真实案例。虽然目前因为卫星导航系统欺骗导致无人驾驶船只、车辆、飞行器等设备失控的事件较为少见，但由于大中型无人驾驶系统通常承担军事或高价值的民用用途，并且由于其较大的尺寸和重量，一旦发生因为卫星导航系统被欺骗引起的系统失能后果将十分严重。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种识别GNSS异常信号的方法、系统、设备及存储介质，用以解决现有技术无人自主驾驶系统中的卫星导航系统传感器易接收到干扰/欺骗的信号而无法判断的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种识别GNSS异常信号的方法，所述方法包括：通过多种具备导航定位功能的传感器SENi按照第一预定周期重复独立定位，其中，i为各个传感器的编号；计算每一第一预定周期的各传感器SENi各自独立输出的定位信息POSi；采用数据融合算法计算出每一第一预定周期的融合定位信息POSr；计算并保存每一第一预定周期的各传感器的定位精度信息ERRi，其中，ERRi＝|POSi-POSr|；计算并记录M个第一预定周期的各传感器的定位精度信息ERRi的平均值CNSi及均方误差MSEi；按照第二预定周期重复N次计算并记录平均值CNSi及均方误差MSEi，并统计N次计算并记录的所述均方误差MSEi的历史均值AVGi，此时，N大于或等于5，及计算每次计算并记录的均方误差MSEi与所述历史均值AVGi的比值MSEi/AVGi；选取一致性判断系数K，其中，K大于1；及对比MSEi/AVGi与K的大小，若MSEi/AVGi大于K，则判断GNSS导航系统传感器接收到了干扰/欺骗的信号。

进一步地，所述多种具备导航定位功能的传感器包括：IMU传感器、GNSS导航系统传感器、轮速传感器和地速传感器，其中，GNSS导航系统传感器包括：北斗卫星导航系统传感器、GPS卫星导航系统传感器和格罗纳斯卫星导航系统传感器。