本发明属于无人机自主控制领域，具体涉及一种基于pixhawk模块的无人机欺骗法及装置。
背景技术：
1、随着社会的发展，无人机在航拍、水文监测、农业生产等日常生活的很多领域正发挥着越来越重要的作用。然而，无人机应用的普及在给生活带来便利的同时，也伴随着风险和挑战。由于缺乏对无人机有效的有效监管，无人机特别是小型无人机的“黑飞”问题对正常的生产生活秩序构成了严重威胁。为更好规范无人机的使用，低附带损伤形式的无人机反制技术研究正引起越来越多的关注。
2、针对无人机飞行控制系统的欺骗技术就是一种非常有效且易实现的低附带损伤形式的无人机反制技术。在当前民用小型无人机上，广泛配备的pixhawk模块是相应无人机飞行控制系统的重要组成部分，可提供包括传感器融合、导航规划、控制算法等完整的自主飞行控制解决方案。然而，当前针对pixhawk的无人机欺骗技术面临的问题有：1.忽视无人机目标探测误差和欺骗信号源生成误差带来的影响；2.配备卫星导航和惯性导航的组合导航系统的无人机常采用归一化新息平方(normalized innovation squared,nis)检测增强抗欺骗能力。因此，本发明针对小型无人机的pixhawk模块采用改进的欺骗方法，使无人机目标做出错误决策，进而诱导无人机目标被准确欺骗至指定安全区域便于后续处置。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题在于，提供一种无人机导航欺骗方法及装置，解决了传统欺骗模型欺骗精度不高、无人机实际诱骗位置距离欺骗目标点偏差过大的问题，保证欺骗的隐蔽性，方法简单易行，可迁移性强。
2、为了解决上述技术问题，本发明实施例第一方面公开了一种无人机导航欺骗方法，所述方法包括：
3、s1，获取第一无人机位置信息、第一无人机速度信息、无人机欺骗目标位置信息和无人机距离信息；
4、s2，对所述第一无人机位置信息、所述第一无人机速度信息、所述无人机欺骗目标位置信息和所述无人机距离信息进行处理，得到无人机欺骗轨迹、无人机虚假位置信息和无人机虚假区域信息；
5、s3，对所述无人机欺骗轨迹和无人机虚假位置信息进行处理，得到第一无人机欺骗信号；所述第一无人机欺骗信号，包括无人机虚假位置和无人机虚假速度；
6、s4，利用信号模拟器，对所述第一无人机欺骗信号进行处理，得到第二无人机欺骗信号，并将所述第二无人机欺骗信号发送至所述无人机；
7、s5，对所述第二无人机欺骗信号进行处理，得到第二无人机位置信息和第二无人机速度信息；
8、s6，对所述第二无人机位置信息和第二无人机速度信息进行修正处理，得到第三无人机位置信息和第三无人机速度信息；
9、s7，判断所述无人机虚假区域信息和所述第三无人机位置信息是否一致，得到位置一致性判断结果；
10、当所述位置一致性判断结果为否时，执行s8；
11、当所述位置一致性判断结果为是时，结束无人机欺骗任务；
12、s8，利用欺骗效果评估算法，对所述第三无人机位置信息的欺骗有效性进行判断，得到欺骗有效性判断结果；
13、当所述欺骗有效性判断结果为是时，执行s9；
14、当所述欺骗有效性判断结果为否时，执行s1；
15、s9，所述利用所述无人机欺骗轨迹，对所述第三无人机位置信息和所述第三无人机速度信息进行处理，得到第四无人机位置信息和第四无人机速度信息，用所述第四无人机位置信息更新所述第一无人机位置信息，用所述第四无人机速度信息更新所述第一无人机速度信息，执行s2。
16、作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述对所述第一无人机位置信息、所述第一无人机速度信息、所述无人机欺骗目标位置信息和所述无人机距离信息进行处理，得到无人机欺骗轨迹、无人机虚假位置信息和无人机虚假区域信息，包括：
17、s21，利用雷达探测精度，对所述第一无人机位置信息处理，得到无人机范围精度；
18、s22，对所述第一无人机位置信息和所述无人机范围精度进行融合处理，得到无人机实际位置范围；
19、s23，利用所述无人机实际位置范围和所述无人机欺骗目标位置信息，预设欺骗区域；所述欺骗区域位于所述无人机实际位置范围内；
20、s24，对所述第一无人机位置信息和所述第一无人机速度信息进行处理，得到无人机欺骗轨迹、无人机虚假位置信息和无人机虚假区域信息。
21、作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述利用雷达探测精度，对所述第一无人机位置信息处理，得到无人机范围精度，包括：
22、s211，利用雷达探测所述无人机，得到所述雷达距所述无人机距离l；
23、s212，利用无人机范围精度算法、所述雷达距所述无人机距离l和所述雷达探测精度，得到所述无人机范围精度；
24、所述无人机范围精度算法表达式为：
25、δl＝l×tanθ
26、其中，δl为所述无人机范围精度，l为所述雷达距所述无人机的距离，θ为所述雷达探测精度。
27、作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述对所述第一无人机位置信息、所述第一无人机速度信息和所述欺骗区域进行处理，得到无人机欺骗轨迹、无人机虚假位置信息和无人机虚假区域信息，包括：
28、s241，对所述第一无人机位置信息和所述第一无人机速度信息进行融合处理，得到所述无人机状态变量；
29、所述融合处理表达式为：
30、xk＝[γx，k，γy，k，γz，k，vx，k，vy，k，vz，k]
31、其中，(γx，k，γy，k，γz，k)为所述第一无人机位置信息，(vx，k，vy，k，vz，k)为所述第一无人机速度信息，xk为所述无人机状态变量；
32、s242，利用无人机运动模型，对所述无人机状态变量进行处理，得到所述无人机状态值；
33、所述无人机运动模型为：
34、xk＝φk|k-1xk-1+γk-1wk-1；
35、其中，xk为k时刻无人机的状态量，φk|k-1为无人机示k-1时刻到k时刻的状态转移矩阵，γk-1为k-1时刻无人机噪声矩阵，wk-1为k-1时刻无人机系统噪声；
36、s243，对所述无人机状态变量进行观测计算，得到无人机状态观测值；
37、所述观测计算表达式为：
38、zk＝hkxk+vk
39、其中，zk为k时刻所述无人机状态观测值，xk为k时刻所述无人机的状态量，hk为k时刻所述无人机测量矩阵，vk为所述无人机k时刻的测量噪声；
40、s244，对所述无人机状态值和所述无人机状态观测值进行融合处理，得到无人机状态估计值；
41、所述融合处理表达式为：
42、
43、式中，zk为k时刻所述无人机观测矢量矩阵，为k-1时刻到k时刻所述无人机状态矢量矩阵，为k时刻所述无人机状态估计矩阵，kk为k时刻的增益，pk|k-1为k-1时刻到k时刻所述无人机预测均方误差，pk为k时刻所述无人机估计均方误差，γk-1为所述无人机噪声矩阵，qk-1为k-1时刻所述无人机噪声方差，hk为k时刻所述无人机测量矩阵；
44、s245，利用虚假飞行控制模型，对所述无人机状态估计值进行处理，得到所述无人机欺骗轨迹；
45、所述虚假飞行控制模型为：
46、
47、其中，k为所述无人机控制参数矩阵，为所述无人机跟踪参考轨迹，为所述无人机状态估计矢量矩阵；
48、s246，遍历所述无人机欺骗轨迹，获取所述无人机虚假位置信息和无人机虚假区域信息。
49、作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述对所述无人机欺骗轨迹和无人机虚假位置信息进行处理，得到第一无人机欺骗信号，包括：
50、s31，利用所述无人机虚假位置信息，对所述无人机欺骗轨迹进行处理，得到无人机速度信息；
51、s32，对所述无人机虚假位置信息和所述无人机速度信息进行封装，得到无人机虚假运动数据；
52、s33，对所述无人机虚假运动数据进行调制，得到所述第一无人机欺骗信号。
53、作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述利用信号模拟器，对所述第一无人机欺骗信号进行处理，得到第二无人机欺骗信号，并将所述第二无人机欺骗信号发送至所述无人机，包括；
54、s41，获取所述无人机的真实gps信号；
55、s42，利用所述信号模拟器，调整所述第一无人机欺骗信号的功率、码相位和多普勒频移，使所述第一无人机欺骗信号与所述真实gps信号同步，得到所述第二无人机欺骗信号；
56、s43，获取所述无人机gps接收机环路更新间隔，得到欺骗信号发射时隙；
57、s44，利用所述信号模拟器，在所述欺骗信号发射时隙内，向所述无人机发送所述第二无人机欺骗信号。
58、作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述对所述第二无人机欺骗信号进行处理，得到第二无人机位置信息和第二无人机速度信息，包括：
59、s51，利用所述无人机的gps接收机，对所述第二无人机欺骗信号进行解调，得到第二欺骗信号信息集；
60、s52，对所述第二欺骗信号信息集进行解析，得到所述第二无人机位置信息和第二无人机速度信息。
61、作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述对所述第二无人机位置信息和第二无人机速度信息进行修正处理，得到第三无人机位置信息和第三无人机速度信息，包括：
62、s61，利用伪距生成模型，对第二无人机位置信息处理，得到所述第二无人机欺骗信号伪距；
63、所述伪距生成模型为：
64、
65、其中，ρ为卫星到所述无人机的gps接收机的伪距，(xk，yk，zk)为所述第二无人机位置坐标，(xj，yj，zj)为参与位置解算的所述卫星的坐标，δb为可以消除的所述卫星与所述gps接收机钟差、轨道误差、大气延迟误差的总等效距离，δk为无法消除的随机误差和所述信号模拟器性能误差的总等效距离；
66、s62，对所述第二无人机欺骗信号伪距进行处理，得到第二欺骗信号伪距误差dp；
67、s63，利用最小二乘法，对所述伪距误差dp与虚假定位误差dr之间的关系，获取所述第二无人机欺骗信号定位误差；
68、所述伪距误差dp与虚假定位误差dr的关系表达式为：
69、dp＝h·dr
70、其中，n为所述卫星数量，(xk，yk，zk)为所述无人机的坐标位置，(xj，yj，zj)为所述卫星的位置，为所述卫星与所述无人机的几何距离；
71、所述卫星的伪距误差表达式为：
72、
73、其中，n为所述卫星数量；
74、所述虚假定位误差dr的协方差阵为：
75、
76、其中，为所述第二无人机欺骗信号的定位坐标方差，(σxy，σxz，σyx，σyz，σzx，σzy)为所述第二无人机欺骗信号的定位坐标协方差；
77、s64，利用虚假定位误差估计算法，对所述伪距误差引起的虚假定位误差估计值进行求解，得到所述第二无人机欺骗信号定位误差估计值
78、s65，获取所述无人机gps接收机的定位误差σm；
79、s66，利用定位误差精度因子，对所述第二无人机欺骗信号的定位坐标方差进行处理，得到所述第二无人机欺骗信号定位误差；
80、所述定位误差精度因子表达式为：
81、
82、其中，为所述第二无人机欺骗信号的定位坐标方差；
83、s67，利用伪距测量误差与虚假定位误差估计值的关系，对所述第二无人机欺骗信号定位误差σr和所述无人机gps接收机的定位误差σm进行处理，得到组合导航系统欺骗定位误差半径δf；
84、所述组合导航系统欺骗定位误差半径δf表达式为：
85、
86、其中，σr为所述第二无人机欺骗信号的定位误差，σm为所述无人机gps接收机的定位误差；
87、s68，对所述第二无人机位置信息、第二无人机速度信息与所述定位误差进行融合处理，得到所述第三无人机位置信息和所述第三无人机速度信息。
88、作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述利用欺骗效果评估算法，对所述第三无人机位置信息的欺骗有效性进行判断，得到欺骗有效性判断结果，包括：
89、s81，利用所述欺骗效果评估算法，对所述第三无人机位置信息进行处理，得到欺骗效果检测值；
90、所述欺骗效果评估算法表达式为：
91、
92、其中，sk＝hkpk|k-1hkt+rk，εk为欺骗效果检测值，zk为所述第三无人机位置信息，hk为k时刻系统测量矩阵，为系统状态预测矩阵，sk为信息协方差矩阵，rk为测量噪声方差阵；
93、s82，获取所述无人机的pixhawk模块的告警门限ε*；
94、s83，判断所述欺骗效果检测值是否小于等于所述告警门限，得到所述欺骗有效性判断结果。
95、本发明第二方面公开了一种无人机欺骗装置，所述装置包括：
96、存储有可执行程序代码的存储器；
97、与所述存储器耦合的处理器；
98、所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行本发明实施例第一方面公开的无人机导航欺骗方法中的部分或全部步骤。
99、与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：
100、(1)本发明实施例中，采取对雷达探测误差和欺骗信号误差进行修正的方式，解决传统欺骗模型欺骗精度不高，无人机实际诱骗位置距离欺骗目标点偏差过大的问题；
101、(2)本发明实施例中，利用pixhawk模块的告警门限值，绕开无人机的欺骗检测系统，保证了导航欺骗的隐蔽性，欺骗方法简单易行，可迁移性强。
1.一种无人机导航欺骗方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的无人机导航欺骗方法，其特征在于，所述对所述第一无人机位置信息、所述第一无人机速度信息、所述无人机欺骗目标位置信息和所述无人机距离信息进行处理，得到无人机欺骗轨迹、无人机虚假位置信息和无人机虚假区域信息，包括：
3.根据权利要求2所述的无人机导航欺骗方法，其特征在于，所述利用雷达探测精度，对所述第一无人机位置信息进行处理，得到无人机范围精度，包括：
4.根据权利要求2所述的无人机导航欺骗方法，其特征在于，所述对所述第一无人机位置信息、所述第一无人机速度信息和所述欺骗区域进行处理，得到无人机欺骗轨迹、无人机虚假位置信息和无人机虚假区域信息，包括：
5.根据权利要求1所述的无人机导航欺骗方法，其特征在于，所述对所述无人机欺骗轨迹和无人机虚假位置信息进行处理，得到第一无人机欺骗信号，包括：
6.根据权利要求1所述的无人机导航欺骗方法，其特征在于，所述利用信号模拟器，对所述第一无人机欺骗信号进行处理，得到第二无人机欺骗信号，并将所述第二无人机欺骗信号发送至所述无人机，包括；
7.根据权利要求1所述的无人机导航欺骗方法，其特征在于，所述对所述第二无人机欺骗信号进行处理，得到第二无人机位置信息和第二无人机速度信息，包括：
8.根据权利要求1所述的无人机导航欺骗方法，其特征在于，所述对所述第二无人机位置信息和第二无人机速度信息进行修正处理，得到第三无人机位置信息和第三无人机速度信息，包括：
9.根据权利要求1所述的无人机导航欺骗方法，其特征在于，所述利用欺骗效果评估算法，对所述第三无人机位置信息的欺骗有效性进行判断，得到欺骗有效性判断结果，包括：
10.一种无人机欺骗装置，其特征在于，所述装置包括：
