一种基于等同映射的灵巧式转发欺骗干扰布站优化方法

本发明涉及卫星导航电子对抗领域，具体是一种基于等同映射(equivalentmapping)的灵巧式转发欺骗干扰布站优化方法(smart forwarding deceptive jammingdistribution optimal algorithm)。

背景技术：

1、在机场或大型体育场馆，常常会遇到无人机的影响。无人机主要以低成本的蜂群为主，数量巨大，分散的无人机比单个无人机更难欺骗和有效控制，导致难以防御。目前主要采用卫星导航信号干扰的方式进行防御，按照干扰方式不同，可分为压制式干扰和欺骗式干扰。其中，压制式干扰是指压制干扰是指在卫星导航工作的频率上发射固定带宽和高功率的噪声信号，使接收机信噪比下降，不能正常工作。其信号发射功率大，覆盖范围大，但易被检测和反制，且会影响正常通信；欺骗式干扰又分生成式和转发式两种，其中生成式欺骗干扰自主生成与真实卫星导航信号结构相同的欺骗信号，利用逐步剥离相关峰实现欺骗目的，转发式欺骗干扰则将真实卫星导航信号附加一定的时延通过功率调整后发射，使目标接收机捕获虚假信号实现欺骗目的。转发式干扰相比生成式干扰，不需要知道具体导航电文的结构，实现的技术难度相对较小，逐渐成为卫星导航干扰的重要研究方向。

2、转发式欺骗干扰作为一种灵巧式干扰，能够有针对性地干扰通信信号的一部分内容，具有较高的功率利用效率，且不会影响正常通信，但其覆盖范围小，因此，对于大型区域的电子防御和对抗，此类方法干扰站的布设显得尤为重要，如果布设不合理，将直接影响映射保真度和干扰成功率。

3、目前，常规的干扰站布站方法包括单站转发诱导映射方法和多站转发诱导映射方法，其中，单站转发实现映射要求干扰站在卫星为焦点两两形成的单曲面的交点上，多站转发映射要求干扰站设置在以真实点为圆锥顶点的倒圆锥同心圆上，且要求每个干扰站至虚拟点的距离都要相等。可见，常规的干扰站布站方法对干扰站布设要求较高，实现难度较大，误差范围较大，实用性较弱。常规的布站方法还可能无法反映真实点邻域和真实目标运动轨迹的状况，会在区域映射和轨迹映射中产生映射尺度上的畸变，对于大型区域，布设难度进一步增加。

4、因此迫切需要一种布设要求简单、精度好、能反映真实点邻域和真实目标运动轨迹的状况的转发站布设方法，来实现大型区域内的电子防御和对抗。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提出了一种基于等同映射的灵巧式转发欺骗干扰布站优化方法，在gnss接收机钟差不失捕条件下，能够有效解决不同布站方式在区域映射和轨迹映射中所带来映射尺度上的畸变问题，从而能够提高映射保真度和干扰成功率，并且布设简单，可满足大型区域的防御需求。

2、本发明的技术方案为：

3、所述一种基于等同映射的灵巧式转发欺骗干扰布站优化方法，其特征在于：包括以下步骤：

4、步骤1：构建多站多星转发映射系统模型，获取某一区域用来定位的n(n≥4)颗卫星和待干扰目标的真实位置；

5、步骤2：计算出每颗卫星到待干扰目标真实位置的连线，共计得到n根连线；

6、步骤3：将n个干扰站对应布置到步骤2中得出的n根连线上。

7、进一步的，所述步骤1构建的多站多星转发映射系统模型由卫星、运载平台、转发式干扰站、地面测控站组成，是通过在运载平台上放置转发式干扰站，干扰站在接收到卫星信号后，附加一定的时延后发给接收机，从而将接收机从真实点欺骗至虚拟点，实现欺骗；所述运载平台为卫星降落伞。

8、进一步的，所述步骤3中干扰布站方法即为最优布站方法的证明过程如下：

9、设si为在某一区域被用来定位的卫星，坐标为其中i＝1～n，n表示n个卫星；ji为干扰站，坐标为其中i＝1～n，n表示对应n个卫星的n个转发站；真实点r为接收机所在的真实位置，坐标为(xr,yr,zr)，虚拟点f为欺骗后接收机错误的定位位置，坐标为(xf,yf,zf)，那么，在卫星、干扰站位置和转发时延不变的情况下，根据转发欺骗式干扰的原理，得到多站转发模式下的伪距方程组为

10、|siji|+|jir|+cti＝|sif|

11、其中，|siji|表示卫星到干扰站的距离，|jir|为干扰站到真实点的距离，ti是干扰站的转发时延，c为光速，|sif|为卫星到虚拟点的距离；

12、设真实点邻域为ω(r)，虚拟点邻域为ω(f)，表达式分别为

13、ω(r)＝{r+δr＝(xr+δxr,yr+δyr,zr+δzr)}

14、ω(f)＝{f+δf＝(xf+δxf,yf+δyf,zf+δzf)}

15、其中，δr为真实点邻域的变化量，分解在三维坐标上体现为(δxr,δyr,δzr)，δf为真实点对应虚拟点领域的变化量，分解在三维坐标上体现为(δxf,δyf,δzf)，那么考虑接收机钟差改变，真实点邻域中的任意点r'映射到虚拟点邻域中的相应点为f'的映射方程为

16、|siji|+|jir′|+cti＝|sif′|+cδtr

17、其中，δtr是接收机在r'点处相对于r点的接收机钟差改变量。

18、将映射方程两边同时进行taylor展开，取一阶近似进行线性化得

19、

20、根据伪距方程上式进一步化简得

21、

22、即得线性化后的映射方程。

23、将线性化后的映射方程两两相减并表示为矩阵形式，得

24、

25、其中a′,b′为差分矩阵，具体为：

26、

27、

28、定义k为映射误差比例因子，为虚拟点f邻域半径与真实点r邻域半径之比，即

29、

30、当k越接近于1，虚拟点邻域和真实点邻域的形状接近程度越高，映射程度越好，因此，在布置干扰站时，为了最好程度的反应映射关系，本发明采用等同映射的方法解决映射尺度上的畸变问题，即让

31、

32、当差分矩阵方程中a′＝b′≠0，则可满足等同映射的要求；

33、在等同映射基础上，满足转发时延为正、虚拟点邻域的区域最大这两个条件即为最优布站方法，由伪距方程得转发时延为

34、

35、为了使接收机钟差改变量最小，即不易识别干扰信号，则令ti＞0得

36、|sif|＞|siji|+|jir|

37、虚拟点邻域的可选区域为整个空间挖掉以卫星位置为球心、以|siji|+|jir|为半径的球形空间后所得空间，则当|siji|+|jir|最小时，虚拟点邻域的区域最大，令|siji|+|jir|最小，得

38、siji＝σijir

39、即干扰站位于卫星与接收机真实点的连线上，式中σi为任意正数。

40、又因为真实点到虚拟点的距离远小于卫星到真实点和卫星到虚拟点的距离，近似取|sir|＝|sif|，此时a′＝b′≠0，可见等同映射、转发时延为正、虚拟点可选区域最大三个条件均满足，即按卫星、干扰站、接收机共线的方式进行干扰站部署为最优布站方法。

41、有益效果

42、本发明提出的一种基于等同映射的灵巧式转发欺骗干扰的映射布站优化方法，在gnss接收机钟差不失捕条件下，通过构建多站多星转发式欺骗干扰模型，不会影响正常通信；采用等同映射的方法，解决映射尺度上的畸变问题，从而能够降低映射误差，提高干扰成功率；且采用卫星、干扰站、接收机共线的方式布站，布站方式简单灵活，可降低干扰站布设的复杂度，从而能满足大型区域防御需求。