[发明专利]微、轻型无人机GNSS反欺骗系统及欺骗信号检测与导航方法

权利要求书

1.微、轻型无人机GNSS反欺骗系统的检测和导航方法，其特征在于，包括GNSS信号分集接收阵列以及计算单元；

GNSS信号分集接收阵列包括3个GNSS接收单元；

所述GNSS接收单元由1个GNSS接收模块以及与其对应的1个GNSS天线组成，其中3个GNSS天线在无人机上按品字形非共线固定安装，3个GNSS天线两两之间的间距在设定的数值范围内，所述GNSS天线采集GNSS卫星信号，并通过射频电缆向其对应的所述GNSS接收模块发送所述GNSS卫星信号；

所述GNSS接收模块对所述GNSS卫星信号进行捕获、跟踪，生成伪距观测原始数据或者载波相位观测原始数据、以及星历数据；

所述伪距和载波相位观测原始数据和星历数据发送至所述计算单元；

所述计算单元接收所述伪距观测原始数据或者载波相位观测原始数据、以及星历数据，进行欺骗信号检测和导航，包括：区分欺骗信号和非欺骗信号对应的数据，向无人机发出警报信号，并在非欺骗信号数量达到设定个数的情况下，计算无人机定位结果以及姿态结果；

采用所述的微、轻型无人机GNSS反欺骗系统，所述计算单元获取伪距观测数据或者载波相位观测数据、以及星历数据，其中的3个GNSS天线分别记为1号天线、2号天线和3号天线，采用如下步骤进行欺骗信号检测和导航：

第一步，根据所述星历数据，计算卫星位置；并获取所有可视卫星的载波相位观测值；

从N颗可视卫星中，4颗一组进行分组组合，任意两个分组间的可视卫星不重复，获得M个分组，取第k分组，执行第二步和第三步，k初始值为1,取值范围为[1,M]；对于总卫星数N不是4的整数倍的情况，用星历计算卫星在用户粗位置对应的站心坐标系下的仰角，排除仰角最低的1～3颗卫星，不参与分组；欺骗组合数目M_cheat和非欺骗组合数目M_non-cheat初值都取为0，进入第二步；

第二步，针对第k分组构建双差载波相位观测方程组，求解基线长度估计量；

第三步，将所述基线长度估计量与实际安装时的基线长度之间的差距作为检验量，检验量不超过检验门限时，第k分组为非欺骗组合，否则第k分组为欺骗组合；

当k＝M时执行第四步，否则k自增1，返回第二步；

第四步、获得欺骗组合的个数为M_cheat，非欺骗组合的个数为M_non-cheat；

当M_non-cheat≠0时，对于M_cheat个欺骗组合中的每一个分组中的4颗卫星，总共4·M_cheat个卫星，记为可能的欺骗卫星；

从M_non-cheat个非欺骗组合中选取一组最优的非欺骗卫星组合，选取的规则是，解算基线长度与真实基线长度之间的差异Δd_non-cheat＝Δd₁₂+Δd₁₃+Δd₂₃最小；

Δd₁₂、Δd₁₃、Δd₂₃分别为真实的基线长度d₁₂、d₁₃、d₂₃对应的检验量；

从当前M_cheat个欺骗卫星组合中，逐个选择可能的欺骗卫星，替代最优非欺骗卫星组合中的一颗卫星，形成新的卫星组合，将该新的卫星组合重新构建观测方程组，求解基线长度估计量，并进一步判断该新的卫星组合是否为欺骗组合，若是，则当前可能的欺骗卫星为欺骗卫星；否则，当前可能的欺骗卫星为非欺骗卫星，继续选取下一个可能的欺骗卫星继续进行判断；直至遍历所有的可能的欺骗卫星，最终区分出所有的欺骗卫星与非欺骗卫星；在分别鉴别所有的可能欺骗卫星的基础上，进一步鉴别第一步中未分组的1～3颗卫星，完成对所有卫星的鉴别；

第五步，利用非欺骗卫星对应的伪距观测量或载波相位观测量，以及相应的星历数据，进行定位和定姿，并将定位结果传送给无人机进行导航；同时，将欺骗卫星的信息，一并传送给无人机，对无人机进行欺骗信号报警。