基于卫星导航欺骗干扰的无人机诱捕技术
发布时间：2021-07-14 09:17
随着消费级无人机带来的安全威胁日益凸显,无人机反制技术也越来越被重视。首先,介绍市场上主流消费级无人机内置的"禁飞区"功能限制。其次,介绍生成式卫星导航欺骗干扰信号的生成及欺骗无人机定位在"禁飞区"区域内,从而实现诱捕无人机的原理。然后,详细介绍一种基于FPGA和AD9361的生成式卫星导航欺骗干扰的无人机诱捕方案设计,并完成硬件电路实现。最后,通过外场试验,成功完成对无人机卫星导航接收机的欺骗干扰,实现对无人机的有效诱捕,验证了本方案设计的正确性。
【文章来源】：电子信息对抗技术. 2020,35(02)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
DJI无人机四川境内的“禁飞区”[4]
FPGA读取存在SD卡中软件计算得到的导航电文、伪码相位控制字、载波相位控制字等参数,通过直接序列扩频调制和载波调制,并经过数字上倍频处理,生成GPS L1/GLONASS L1 频段的数字中频信号,再经过D/A转换和模拟上变频,最终模拟生成GPS L1/GLONASS L1卫星导航信号,并经功放和天线发射出去,实现对无人机的GPS/GLONASS欺骗干扰。3.1 软件设计
软件先通过原始星历数据文件,提取出可见星计算所需要的参考时间、轨道参数等星历数据。并建立信号误差仿真模型,计算星钟误差、电离层误差和对流层折射误差等误差对码相位的影响。利用卫星位置计算公式和对信号误差的仿真,通过迭加的方法计算出相对于接收机接收时刻的卫星信号发射时间,进一步通过星历外推的算法计算出信号发射时刻卫星的位置。再根据接收机所在的位置信息,判断出可见卫星。对可见卫星任取四颗进行组合,计算其GDOP值,并选择其中最小值的一组星作为最佳可见卫星,发送可见星号的导航电文[12-13]。另外根据伪距信息和误差模型,可以计算出信号从GPS/GLONASS卫星到接收机的实际传播时间,从而可以得到测距码相位信息和载波多普勒偏移量。最后,根据自定义的数据格式将导航电文和信号状态参数进行编码成BIN文件存储在SD卡中。如我们根据自定义的大地坐标系下的接收机坐标(模拟“禁飞区”坐标,如北京后海,N:39.9481840000, E:116.3890870000,H:100),和BD接收机接收的信号时刻,通过星历外推的方式,推算出卫星信号发射时刻,并进一步计算出此时各GPS/GLONASS卫星的位置,计算出可见卫星号,并生成对应卫星发射时刻的这些可见卫星的导航电文及信号状态参数,如伪距、载波相位、多普勒频移等,并存储在SD卡中。
【参考文献】：
期刊论文
[1]美军反无人机技术装备发展解析[J]. 刘丽,魏雁飞,张宇涵. 航天电子对抗. 2017(01)
[2]小型无人机安全研究综述.[J]. 刘炜,冯丙文,翁健. 网络与信息安全学报. 2016(03)
[3]AD9361在无线通信数字中继器中的应用[J]. 唐俊,范红,严杰,倪林,曹爱玲. 微型机与应用. 2016(04)
[4]GPS转发式诱骗原理理论分析与仿真[J]. 高腾,王李军,杨小牛. 通信对抗. 2015(04)
[5]反无人机策略及武器装备现状与发展动向[J]. 杨勇,王诚,吴洋. 飞航导弹. 2013(08)
[6]利用轨迹诱导的欺骗式GPS干扰技术研究[J]. 张会锁,高关根,寇磊,谷超. 弹箭与制导学报. 2013(03)
[7]GLONASS卫星信号模拟器导航电文生成[J]. 关刚强,葛锐,吕志成,张国柱. 微处理机. 2011(03)
[8]GPS欺骗干扰原理研究与建模仿真[J]. 王伟,陶业荣,王国玉,陈永光. 火力与指挥控制. 2009(06)
[9]高动态GPS卫星信号模拟器关键技术分析及应用[J]. 赵军祥,张其善,常青,李建辉. 电讯技术. 2003(04)
硕士论文
[1]基于AD9361的无线收发系统设计[D]. 曹新涛.西安电子科技大学 2016
本文编号：3283857
【文章来源】：电子信息对抗技术. 2020,35(02)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
DJI无人机四川境内的“禁飞区”[4]
FPGA读取存在SD卡中软件计算得到的导航电文、伪码相位控制字、载波相位控制字等参数,通过直接序列扩频调制和载波调制,并经过数字上倍频处理,生成GPS L1/GLONASS L1 频段的数字中频信号,再经过D/A转换和模拟上变频,最终模拟生成GPS L1/GLONASS L1卫星导航信号,并经功放和天线发射出去,实现对无人机的GPS/GLONASS欺骗干扰。3.1 软件设计
软件先通过原始星历数据文件,提取出可见星计算所需要的参考时间、轨道参数等星历数据。并建立信号误差仿真模型,计算星钟误差、电离层误差和对流层折射误差等误差对码相位的影响。利用卫星位置计算公式和对信号误差的仿真,通过迭加的方法计算出相对于接收机接收时刻的卫星信号发射时间,进一步通过星历外推的算法计算出信号发射时刻卫星的位置。再根据接收机所在的位置信息,判断出可见卫星。对可见卫星任取四颗进行组合,计算其GDOP值,并选择其中最小值的一组星作为最佳可见卫星,发送可见星号的导航电文[12-13]。另外根据伪距信息和误差模型,可以计算出信号从GPS/GLONASS卫星到接收机的实际传播时间,从而可以得到测距码相位信息和载波多普勒偏移量。最后,根据自定义的数据格式将导航电文和信号状态参数进行编码成BIN文件存储在SD卡中。如我们根据自定义的大地坐标系下的接收机坐标(模拟“禁飞区”坐标,如北京后海,N:39.9481840000, E:116.3890870000,H:100),和BD接收机接收的信号时刻,通过星历外推的方式,推算出卫星信号发射时刻,并进一步计算出此时各GPS/GLONASS卫星的位置,计算出可见卫星号,并生成对应卫星发射时刻的这些可见卫星的导航电文及信号状态参数,如伪距、载波相位、多普勒频移等,并存储在SD卡中。
【参考文献】：
期刊论文
[1]美军反无人机技术装备发展解析[J]. 刘丽,魏雁飞,张宇涵. 航天电子对抗. 2017(01)
[2]小型无人机安全研究综述.[J]. 刘炜,冯丙文,翁健. 网络与信息安全学报. 2016(03)
[3]AD9361在无线通信数字中继器中的应用[J]. 唐俊,范红,严杰,倪林,曹爱玲. 微型机与应用. 2016(04)
[4]GPS转发式诱骗原理理论分析与仿真[J]. 高腾,王李军,杨小牛. 通信对抗. 2015(04)
[5]反无人机策略及武器装备现状与发展动向[J]. 杨勇,王诚,吴洋. 飞航导弹. 2013(08)
[6]利用轨迹诱导的欺骗式GPS干扰技术研究[J]. 张会锁,高关根,寇磊,谷超. 弹箭与制导学报. 2013(03)
[7]GLONASS卫星信号模拟器导航电文生成[J]. 关刚强,葛锐,吕志成,张国柱. 微处理机. 2011(03)
[8]GPS欺骗干扰原理研究与建模仿真[J]. 王伟,陶业荣,王国玉,陈永光. 火力与指挥控制. 2009(06)
[9]高动态GPS卫星信号模拟器关键技术分析及应用[J]. 赵军祥,张其善,常青,李建辉. 电讯技术. 2003(04)
硕士论文
[1]基于AD9361的无线收发系统设计[D]. 曹新涛.西安电子科技大学 2016
本文编号：3283857
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