基于道路约束的组合导航隐蔽性欺骗方法

本申请涉及导航，特别是涉及一种基于道路约束的组合导航隐蔽性欺骗方法。

背景技术：

1、随着无人驾驶技术的迅猛发展和组合导航系统应用的普及，组合导航系统在各类型地面无人平台上得到了广泛应用。在民用领域，以无人驾驶汽车为代表的各类无人平台同样装备了组合导航系统。但卫星导航一直存在欺骗和干扰问题，能否利用卫星导航的欺骗和干扰技术，在民用领域通过对各类型的组合导航系统进行欺骗，达到导航对抗研究的目的，进而提高民用导航系统的安全性和提升民用导航系统的抗欺骗干扰能力一直是该领域重点关注的问题。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够进行导航对抗研究来提高民用导航系统的安全性和提升民用导航系统的抗欺骗干扰能力的基于道路约束的组合导航隐蔽性欺骗方法。

2、一种基于道路约束的组合导航隐蔽性欺骗方法，所述方法包括：

3、从公共地图数据库中获取待欺骗目标区域的路网数据，根据路网数据构建路网模型；

4、获取待欺骗目标未被欺骗前的初始导航路线，对初始导航路线进行建模；

5、利用待欺骗目标的当前位置、导航路线和路网模型构建欺骗路线的隐蔽性约束条件；

6、根据待欺骗目标的当前位置、导航路线和路径搜索算法查找到满足隐蔽性约束条件的欺骗路线，欺骗路线中包括欺骗起点；欺骗起点位于初始导航路线之上；

7、构建组合导航系统的隐蔽性欺骗信号模型，利用欺骗起点、欺骗路线的起点和隐蔽性欺骗信号模型构建隐蔽性欺骗模型；

8、当组合导航的当前位置到达欺骗起点时，利用隐蔽性欺骗模型生成隐蔽性欺骗信号对待欺骗目标进行欺骗，将组合导航系统的定位结果由欺骗起点欺骗到欺骗路线的起点上，按照欺骗路线行驶，得到待欺骗目标被欺骗到的欺骗目标点。

9、在其中一个实施例中，若待欺骗目标的当前位置已经被欺骗到欺骗路线的起点上或已经按照欺骗路线行驶则停止欺骗信号，让欺骗目标按照欺骗路线行驶；

10、若待欺骗目标的当前位置未被欺骗到欺骗路线的起点上或未按照欺骗路线行驶，则在下一欺骗起点进行欺骗，直至欺骗成功。

11、在其中一个实施例中，根据路网数据构建路网模型，包括：

12、根据路网数据构建路网模型为g＝(s,c,l,ψ,b)，其中，其中，s为路段集合，c为各路段连接点的集合，l为s中各路段长度的集合，ψ为c中的转角的集合，b为各路段曲率的集合。

13、在其中一个实施例中，对初始导航路线进行建模，包括：

14、对初始导航路线进行建模为

15、r＝(r1,r2,…,rn)

16、其中，r表示初始导航路线上的路段，n表示初始导航路线所包含的路段总数。

17、在其中一个实施例中，利用待欺骗目标的当前位置、导航路线和路网模型构建欺骗路线的隐蔽性约束条件，包括：

18、利用待欺骗目标的当前位置、导航路线和路网模型构建欺骗路线的隐蔽性约束条件为

19、

20、其中，p,ps分别为欺骗起点和欺骗路线的起点，rs,r分别为欺骗路线和初始导航路线的长度，ss,s分别为欺骗路线和初始导航路线中的路段数量，cs,c分别为欺骗路线和初始导航路线中的连接点数量，lk分别为欺骗路线和初始导航路线中第k个路段的长度，bk分别为欺骗路线和初始导航路线中第k个路段的曲率，ψk分别为欺骗路线和初始导航路线中第k个转角的大小，tp,tr,为设定的阈值。

21、在其中一个实施例中，根据待欺骗目标的当前位置、导航路线和路径搜索算法查找到满足隐蔽性约束条件的欺骗路线，包括：

22、利用待欺骗目标的当前位置和导航路线获得剩余的导航路线，在剩余导航路线上，按照距离待欺骗目标当前位置由近及远的顺序分别取各连接点到导航路线的终点之间的路线，得到多个路线；

23、根据路径搜索算法对多个路线进行搜索，找到满足隐蔽性约束条件的欺骗路线和对应的连接点；对应的连接点为潜在的欺骗起点，且欺骗起点与欺骗路线是相通的。

24、在其中一个实施例中，构建组合导航系统的隐蔽性欺骗信号模型为

25、

26、其中，t0,t为设定的欺骗检测阈值，t＝[t4…tr]，分别为由于gnss欺骗所造成的新息误差和组合导航误差，为施加的所有欺骗量，为施加的最大欺骗量，r为组合导航状态方程的维数。

27、在其中一个实施例中，利用欺骗起点、欺骗路线的起点和隐蔽性欺骗信号模型构建隐蔽性欺骗模型，包括：

28、利用欺骗起点、欺骗路线的起点和隐蔽性欺骗信号模型构建隐蔽性欺骗模型为

29、

30、其中，(δx,δy,δz)表示欺骗起点的坐标，(δxe,δye,δze)表示欺骗路线的起点的坐标，n表示需要欺骗的次数，m表示最后一次欺骗所施加的欺骗量，divmod()表示欺骗策略函数。

31、在其中一个实施例中，当n＝0,m＝0时无欺骗；当n＝0,m≠0时，进行1次欺骗量为m的欺骗；当n≠0,m＝0时，进行n次欺骗量为δx的欺骗；当n≠0,m≠0时，进行n次欺骗量为δx的欺骗后再进行1次欺骗量为m的欺骗。

32、上述基于道路约束的组合导航隐蔽性欺骗方法，本申请利用从公共地图数据库中获取的路网数据构建目标区域的路网模型，同时对待欺骗目标未被欺骗前的初始导航路线进行建模，接着利用待欺骗目标的当前位置、导航路线和所述路网模型构建欺骗路线的隐蔽性约束条件，进而利用欺骗路线的隐蔽性约束条件和路径搜索算法查找到满足隐蔽性约束条件的欺骗路线，之后构建组合导航系统的隐蔽性欺骗模型，当组合导航的当前位置到达欺骗起点时，利用隐蔽性欺骗模型生成隐蔽性欺骗信号对欺骗目标进行欺骗，使组合导航系统的定位结果由欺骗起点被欺骗到欺骗路线的起点上，于是导航系统会按照欺骗路线行驶，最终被欺骗至欺骗目标点，最后对欺骗效果进行评估，若待欺骗目标的当前位置已经被成功欺骗到欺骗路线的起点上，或已经按照欺骗路线行驶则停止欺骗信号，使待欺骗目标按照欺骗路线行驶即可；否则在下一欺骗起点进行欺骗，直至欺骗成功。本申请应用广泛，在军用领域可用于对敌方的地面无人平台实施欺骗，达到反无人作战的目的，同时提升我方无人作战平台的抗欺骗干扰能力；在民用领域可用于对各类型的组合导航系统进行欺骗，达到导航对抗研究的目的，以提高民用导航系统的安全性，还可用于城市反无人作战等各种有道路约束条件下反无人的场景。

技术特征：

1.一种基于道路约束的组合导航隐蔽性欺骗方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述路网数据构建路网模型，包括：

4.根据权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，对所述初始导航路线进行建模，包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用所述待欺骗目标的当前位置、导航路线和所述路网模型构建欺骗路线的隐蔽性约束条件，包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述待欺骗目标的当前位置、导航路线和路径搜索算法查找到满足所述隐蔽性约束条件的欺骗路线，包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，构建组合导航系统的隐蔽性欺骗信号模型为

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，利用所述欺骗起点、欺骗路线的起点和所述隐蔽性欺骗信号模型构建隐蔽性欺骗模型，包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

技术总结
本申请涉及一种基于道路约束的组合导航隐蔽性欺骗方法。所述方法包括：利用待欺骗目标的当前位置、导航路线和路网模型构建欺骗路线的隐蔽性约束条件，查找到满足隐蔽性约束条件的欺骗路线，构建组合导航系统的隐蔽性欺骗信号模型，利用欺骗起点、欺骗路线的起点和隐蔽性欺骗信号模型构建隐蔽性欺骗模型；当组合导航的当前位置到达欺骗起点时，利用隐蔽性欺骗模型生成隐蔽性欺骗信号对待欺骗目标进行欺骗，将组合导航系统的定位结果由欺骗起点欺骗到欺骗路线的起点上，按照欺骗路线行驶，得到待欺骗目标被欺骗到的欺骗目标点。采用本方法进行导航对抗研究能够提高民用导航系统的安全性和提升民用导航系统的抗欺骗干扰能力。

技术研发人员：唐康华,耿兴寿,郭妍,吴文启,方孟智
受保护的技术使用者：中国人民解放军国防科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12