基于GNSS的无人机诱偏技术研究

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随着智能经济的快速发展,无人机已经成为生产生活中重要的无人化飞行工具,大量的无人机涌入市场,无人机的相关应用范围也越来越广。无人机便捷生产生活的同时也存在很多安全隐患,无人机飞行缺乏有效合理的管制,使得无人机被别有用心的犯罪分子应用于违法犯罪领域,引发许多难以预测的暴力违法事故,对人民群众的生命财产安全和国家空域安全都将构成重大威胁。因此,如何快速、安全、有效地进行违规飞行无人机的管控和反制已经成为国内外无人机反制研究的热点和难点之一。为此,本文主要围绕基于GNSS(Global Navigation Satellite System)的无人机诱偏技术展开研究,并重点研究了无人机诱偏技术中无人机欺骗原理及无人机诱偏方法的分析研究,进而为无人机反制欺骗的有效实施及无人机诱偏技术的深入研究提供理论依据和决策支持。具体的研究工作包括:(1)研究并分析无人机导航系统干扰和反制相关原理。无人机导航系统是根据GNSS接收机提供的无人机经度、纬度及时间等信息进行导航,与一般导航系统相比,无人机导航依赖于导航接收机的精度和实时性,因此,本文深入研究GNSS定位原理,同时分析GNSS欺骗干扰原理并分析欺骗信号产生原理和欺骗信号的捕获追踪原理,为进一步无人机诱偏技术的分析研究奠定了坚实基础。(2)基于融合LSTM-EKF(Long short-term memory-Extend Kalman Filter)的无人机诱偏方法。为了降低无人机欺骗信号产生与无人机导航接收机接收信号之间的信号时间延迟,本文创新性地建立无人机速度矢量欺骗模型,并提出了一种无人机诱偏策略实现无人机有效诱偏;进一步地,在无人机诱偏策略中,针对无人机飞行轨迹数据具有时序性,连续性的特点,引入长短时记忆神经网络学习方法,建立无人机轨迹预测模型,并利用扩展卡尔曼滤波处理非线性问题的能力优化预测结果,进而对无人机的飞行轨迹进行有效地预测;进一步地建立无人机欺骗性能评价指标。仿真结果显示,LSTM-EKF模型欺骗率高于LSTM算法2.02%,高于BP神经网络11.72%,验证了该算法模型的合理性。(3)搭建无人机欺骗软硬件平台。为了实现无人机反制诱偏,构建了无人机欺骗硬件系统和软件平台,为实现无人机有效欺骗提供了条件;为避免无人机飞入禁飞区,提出一种基于角度诱偏的无人机诱偏方法,通过设置无人机诱偏角度与生成式欺骗信号相结合,定向驱离无人机,实现无人机有效诱偏。
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