[发明专利]一种在松GNSS/INS组合导航模式下实现位置精确定点欺骗偏移方法

说明书

本发明提供一种GNSS/INS组合导航模式下精确定点欺骗方法，该方法根据松GNSS/INS组合导航滤波器的数据融合过程，获取稳态增益矩阵中各元素与GNSS/INS组合导航估计输出结果、虚假卫星信号间的函数对应关系，明确稳态增益矩阵中各元素的物理含义；通过对比代入不同惯性导航精度参数后滤波稳态增益矩阵各个元素的大小关系，找到影响GNSS/INS组合导航位置滤波估计结果的主要观测量，推导出以稳态增益矩阵各个元素为系数、以过去各个时刻对卫星信号施加的位置偏移为变量的GNSS/INS组合导航位置估计的总偏移量解析表达式；最后依据该解析表达式明确欺骗式干扰对GNSS/INS组合导航位置估计输出结果影响程度的可控性和稳定性，据此设计一种虚假卫星信号使得GNSS/INS组合导航位置发生精确定点偏移。

技术领域

本发明涉及导航技术领域，具体涉及一种在松GNSS/INS组合导航模式下实现位置精确定点欺骗偏移方法。

背景技术

目前的欺骗方法主要是针对纯卫星导航终端开展的，对组合导航模式下的欺骗方法考虑不足。为保证军/民用装备系统导航精度和可用性，一般采用多种导航体制系统配合使用，例如全球卫星导航(Global Navigation Satellite System,GNSS)/惯性导航系统(Inertial Navigation System,INS)组合导航模式就是常用的组合方式。其中，惯性测量器件(Inertial Measurement Unit,IMU)不受外界干扰，动态噪声小，但存在误差随着时间积累的缺点，而卫星导航虽然能输出稳定的导航定位结果，但是由于接收无线电信号，容易受到外界干扰且动态噪声较大，二者的组合便能形成导航定位结果稳定同时动态噪声小的优化导航模式。

针对GNSS/INS组合导航系统的欺骗，虽然切入点仍是对卫星导航信号实施接入欺骗，但是为了实现在松GNSS/INS组合导航模式下实现位置精确定点偏移这一攻击目标，所需的虚假卫星信号需要进行设计构造。因此，本发明将结合理论分析和仿真验证，分析欺骗式干扰对GNSS/INS组合导航位置估计输出结果影响程度的可控性和稳定性，并据此研究设计一种虚假卫星信号使得GNSS/INS组合导航位置发生精确定点偏移。

发明内容

本发明提供了一种在松GNSS/INS组合导航模式下实现位置精确定点欺骗偏移方法，以滤波稳态增益矩阵各个元素为突破口利用虚假卫星信号实现位置精确定点欺骗偏移，可以有效解决上述问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种在松GNSS/INS组合导航模式下实现位置精确定点欺骗偏移方法，基于滤波稳态增益矩阵各个元素，寻找不同惯性导航精度下虚假卫星信号对GNSS/INS组合导航输出结果影响的共性特征，推断出以稳态增益矩阵各个元素为系数、以过去各个时刻对卫星信号施加的位置偏移为变量的GNSS/INS组合导航位置估计的总偏移量解析表达式，并据此设计虚假卫星信号实现GNSS/INS组合导航位置估计发生精确定点偏移。具体步骤如下：

(1)采用松组合方式，构建GNSS/INS组合导航系统的状态空间模型，研究其数据融合滤波器中稳态增益矩阵的求解过程；

(2)根据稳态增益矩阵中各个元素与GNSS/INS组合导航估计输出结果、虚假卫星信号之间的函数对应关系，明确稳态增益矩阵中各个元素的物理意义；

(3)通过对比代入不同惯性导航精度参数之后滤波稳态增益矩阵各个元素的大小关系，找到影响GNSS/INS组合导航位置滤波估计结果的主要观测量；

(4)假设k时刻对目标卫星接收机施加欺骗式干扰，采用反馈校正方式，研究推导出以稳态增益矩阵元素为系数、以k时刻对卫星信号施加的位置偏移为变量的k时刻GNSS/INS组合导航位置估计输出解析表达式；

(5)进一步研究推导出以稳态增益矩阵元素为系数、以从k时刻到k+n时刻对卫星信号施加的位置偏移为变量的k+n时刻GNSS/INS组合导航位置估计的总偏移量解析表达式；