[发明专利]一种面向电力巡检的无人机卫星导航欺骗检测方法

权利要求书

1.一种面向电力巡检的无人机卫星导航欺骗检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S01，无人机通过自带的卫星导航传感器获取导航位置信息，通过加速度传感器和指南针传感器获取无人机真实飞行方向；

步骤S02，比较步骤S01所述的导航位置信息的飞行方向和无人机真实飞行方向是否一致，如果一致，进入步骤S03，否则，则判定无人机卫星导航受到欺骗攻击；

步骤S03，基于图像特征匹配算法匹配无人机摄像头拍摄到的图片，建立机体坐标系、摄像头坐标系、图像平面坐标系和地面坐标系，根据图像特征点的移动计算出无人机的飞行方向和距离，并与卫星导航传感器获得的无人机的方向和距离进行比对，如果比对结果一致，进入步骤S04，否则，则判定无人机卫星导航受到欺骗攻击；

步骤S04，通过卫星导航和通信时延两种方式确定无人机和地面站之间的距离，对比所述两种方式获取的距离的差值，判断差值是否在误差范围内，如果在误差范围内，无人机飞行正常，否则，则判定无人机卫星导航受到欺骗攻击；

步骤S04具体包括以下步骤：通过无人机的高度测量传感器计算出无人机距离地面的垂直高度H，通过无人机与地面设备通信时延测量出无人机与地面站之间的直线距离L，然后通过勾股定理计算出地面站到无人机的水平距离D₁，通过卫星导航计算出地面站到无人机的水平距离D₂，比较D₁与D₂，如果差值超过水平距离误差值，则判定无人机卫星导航受到欺骗攻击。

2.根据权利要求1所述的一种面向电力巡检的无人机卫星导航欺骗检测方法，其特征在于，

步骤S02具体包括以下步骤:

加速度传感器和指南针传感器测量无人机在X轴和Y轴的实际飞行位移坐标为(X_K、Y_K)，卫星导航传感器得到的无人机在X轴和Y轴的飞行位移坐标为(X_G、Y_G)；实际飞行位移坐标(X_K、Y_K)与x轴的夹角为arctan(Y_K/X_K)，通过导航飞行位移坐标(X_G、Y_G)得到导航飞行方向与x轴夹角为arctan(Y_G/X_G)；通过比较arctan(Y_K/X_K)与arctan(Y_G/X_G)之差是否超过方向角度误差阈值，超过方向角度误差阈值则判定无人机卫星导航受到欺骗攻击。

3.根据权利要求1所述的一种面向电力巡检的无人机卫星导航欺骗检测方法，其特征在于，

步骤S03具体包括以下步骤：无人机在飞行过程中拍摄图片，利用SIFT算法和SURF算法识别图像特征点，根据图像特征点的移动计算出运动轨迹，包括位移和运动方向，与步骤S01中卫星导航传感器测得的导航位置信息的位移与运动方向进行比较，如果方向角度差超过方向角度误差阈值或者距离差大于位移距离阈值，则判定无人机卫星导航受到欺骗攻击。

4.根据权利要求2所述的一种面向电力巡检的无人机卫星导航欺骗检测方法，其特征在于，

方向角度误差阈值为5°。

5.根据权利要求3所述的一种面向电力巡检的无人机卫星导航欺骗检测方法，其特征在于，位移距离阈值为10m。

6.根据权利要求1所述的一种面向电力巡检的无人机卫星导航欺骗检测方法，其特征在于，水平距离误差值为8m。

7.根据权利要求1所述的一种面向电力巡检的无人机卫星导航欺骗检测方法，其特征在于，无人机卫星导航欺骗包括卫星导航静态欺骗和卫星导航动态欺骗；所述卫星导航静态欺骗指的是欺骗信号是一个固定的位置，所述卫星导航动态欺骗指的是欺骗信号是一个移动的轨迹。

8.根据权利要求3所述的一种面向电力巡检的无人机卫星导航欺骗检测方法，其特征在于，卫星导航包括美国全球定位系统、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统、北斗卫星导航系统和伽利略卫星导航系统。