基于固定目標(biāo)保護(hù)的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾系統(tǒng)及其方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于固定目標(biāo)保護(hù)的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾系統(tǒng)及其方法，包括多顆衛(wèi)星、多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器、真實(shí)目標(biāo)點(diǎn)和設(shè)定的虛假目標(biāo)點(diǎn)，轉(zhuǎn)發(fā)器的數(shù)目與衛(wèi)星數(shù)目相同，一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器接收一個(gè)衛(wèi)星播發(fā)的導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)，多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器分別接收多顆衛(wèi)星播發(fā)的導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)并通過數(shù)控延遲線技術(shù)分別控制多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的時(shí)延，將一定時(shí)延后的多個(gè)導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)分別通過多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器播發(fā)，繼而欺騙有效干擾區(qū)域內(nèi)利用導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)制導(dǎo)的敵方武器偏離真實(shí)目標(biāo)點(diǎn)，前往設(shè)定的虛假目標(biāo)點(diǎn)。本發(fā)明解決傳統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)欺騙無法應(yīng)對(duì)接收機(jī)慣導(dǎo)檢測(cè)的問題，對(duì)保護(hù)固定重要目標(biāo)有重大意義。
【專利說明】
基于固定目標(biāo)保護(hù)的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾系統(tǒng)及其 方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，特別是基于固定目標(biāo)保護(hù)的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)式 欺騙干擾系統(tǒng)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)欺騙干擾系統(tǒng)通過播發(fā)生成的虛假信號(hào)或者對(duì)真實(shí)衛(wèi)星信號(hào)注入 時(shí)延，使得接收機(jī)接收到轉(zhuǎn)發(fā)后的信號(hào)，從而形成錯(cuò)誤定位結(jié)果對(duì)目標(biāo)進(jìn)行欺騙干擾。
[0003] 在轉(zhuǎn)發(fā)欺騙干擾檢測(cè)方面，主流的轉(zhuǎn)發(fā)欺騙干擾檢測(cè)算法不可避免的存在一些不 足，因?yàn)檗D(zhuǎn)發(fā)信號(hào)的格式和真實(shí)信號(hào)完全相同，所以單純通過基于信號(hào)參數(shù)門限的檢測(cè)方 式(如信號(hào)加密解密方式等)不易于對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)欺騙干擾進(jìn)行檢測(cè)。一般情況下，接收機(jī)針對(duì)轉(zhuǎn) 發(fā)式欺騙干擾的檢測(cè)都是基于慣導(dǎo)檢測(cè)。因此，轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙需要尋求更為有效對(duì)抗慣導(dǎo)的 欺騙干擾檢測(cè)方式。
[0004] 研究真實(shí)目標(biāo)點(diǎn)虛假目標(biāo)點(diǎn)鄰域半徑比的意義，主要在于能否做到Rr = Fr，即Fr/ Rr=l或者Fr/Rr-l，其中Rr表示真實(shí)目標(biāo)點(diǎn)鄰域半徑，F(xiàn) r表示虛假目標(biāo)點(diǎn)鄰域半徑。因?yàn)楝F(xiàn) 有的欺騙干擾檢測(cè)的方式主要分為信號(hào)參數(shù)門限的數(shù)字檢測(cè)和基于慣性導(dǎo)航的物理檢測(cè)。 轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙檢測(cè)在信號(hào)格式上沒有進(jìn)行任何改變，所以其抗欺騙檢測(cè)的側(cè)重點(diǎn)應(yīng)該是針對(duì) 抗慣導(dǎo)的檢測(cè)。如果能夠做到Fr/Rr-l，那么就可以更好地應(yīng)對(duì)接收機(jī)基于的慣性導(dǎo)航的檢 測(cè)，從而大大提高欺騙干擾的成功率。
[0005] 傳統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾系統(tǒng)尚無針對(duì)接收機(jī)慣導(dǎo)單元檢測(cè)的具體實(shí)施方法。新一代 精確制導(dǎo)武器普遍攜帶慣導(dǎo)檢測(cè)單元的接收機(jī)，故傳統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)欺騙系統(tǒng)與方法實(shí)施存在很大 困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種基于固定目標(biāo)保護(hù)的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾系 統(tǒng)及其方法，引導(dǎo)有效干擾區(qū)域內(nèi)利用導(dǎo)航信號(hào)制導(dǎo)的敵方武器偏離真實(shí)目標(biāo)點(diǎn)，前往設(shè) 定的虛擬假目標(biāo)點(diǎn)，同時(shí)有效應(yīng)對(duì)武器接收機(jī)自帶的慣導(dǎo)單元檢測(cè)，解決傳統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)欺騙無 法應(yīng)對(duì)接收機(jī)慣導(dǎo)檢測(cè)的問題，對(duì)保護(hù)固定重要目標(biāo)有重大意義。
[0007] 具體地，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0008] -種基于固定目標(biāo)保護(hù)的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾系統(tǒng)，包括多顆衛(wèi)星、多 個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器、真實(shí)目標(biāo)點(diǎn)和設(shè)定的虛假目標(biāo)點(diǎn)，轉(zhuǎn)發(fā)器的數(shù)目與衛(wèi)星數(shù)目相同，一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器接 收一個(gè)衛(wèi)星播發(fā)的導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)，多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器分別接收多顆衛(wèi)星播發(fā)的導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)并通 過數(shù)控延遲線技術(shù)分別控制多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的時(shí)延，將一定時(shí)延后的多個(gè)導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)分別通 過多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器播發(fā)，繼而欺騙有效干擾區(qū)域內(nèi)利用導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)制導(dǎo)的敵方武器偏離真實(shí) 目標(biāo)點(diǎn)，前往設(shè)定的虛假目標(biāo)點(diǎn)。
[0009] 本發(fā)明中選擇衛(wèi)星數(shù)目為4個(gè)，轉(zhuǎn)發(fā)器數(shù)目為4個(gè)，四個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器設(shè)置在以真實(shí)目標(biāo) 點(diǎn)圓錐頂點(diǎn)的倒圓錐底平面上，四個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的設(shè)置的高度角以及離地高度均相同。
[0010]進(jìn)一步地，所述四個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的高度角6 = 25~40°，離地高度為20km。優(yōu)選地，所述 四個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的高度角為38°。
[0011] 本發(fā)明提供一種基于固定目標(biāo)保護(hù)的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾方法，包括以 下步驟：
[0012] (1)選擇多顆衛(wèi)星;設(shè)定擬引導(dǎo)敵方武器前往的虛假目標(biāo)點(diǎn)F;然后將與選擇衛(wèi)星 數(shù)目相同的轉(zhuǎn)發(fā)器設(shè)置在以真實(shí)目標(biāo)點(diǎn)圓錐頂點(diǎn)的倒圓錐底平面上，多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的設(shè)置的 高度角以及離地高度均相同；
[0013] (2)通過多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器分別接收多個(gè)衛(wèi)星播發(fā)的導(dǎo)航信號(hào)并通過數(shù)控延遲線技術(shù)分 別控制多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的時(shí)延，將一定時(shí)延后的多個(gè)導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)分別通過這多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器播 發(fā)；
[0014] (3)敵方武器通過接收多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器播發(fā)的虛假信號(hào)，使敵方武器接收機(jī)定位解算 結(jié)果出現(xiàn)偏移，敵方武器接收機(jī)定位結(jié)果不再是基于真實(shí)信號(hào)解算得到的定位結(jié)果，而是 經(jīng)過時(shí)延控制處理的虛假信號(hào)解算得到的定位結(jié)果，繼而欺騙有效干擾區(qū)域內(nèi)利用導(dǎo)航信 號(hào)制導(dǎo)的敵方武器偏離真實(shí)目標(biāo)點(diǎn)，前往設(shè)定的虛假目標(biāo)點(diǎn)。
[0015] 本發(fā)明的有益效果是：
[0016] 因?yàn)檗D(zhuǎn)發(fā)信號(hào)的格式和真實(shí)信號(hào)完全相同，所以單純通過基于信號(hào)參數(shù)門限的檢 測(cè)方式(如信號(hào)加密解密方式等)不易于對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)欺騙干擾進(jìn)行檢測(cè)。一般情況下，接收機(jī)針 對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾的檢測(cè)都是基于慣導(dǎo)檢測(cè)。傳統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾系統(tǒng)尚無針對(duì)接收機(jī)慣 導(dǎo)單元檢測(cè)的具體實(shí)施方法。新一代精確制導(dǎo)武器普遍攜帶慣導(dǎo)檢測(cè)單元的接收機(jī)，故傳 統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)欺騙系統(tǒng)與方法實(shí)施存在很大困難。本發(fā)明對(duì)應(yīng)布站方式下Fr/Rr-l，因此可以有效 地應(yīng)對(duì)接收機(jī)基于的慣性導(dǎo)航的檢測(cè)，從而大大提高欺騙干擾的成功率。
[0017] 綜上所述，本發(fā)明通過四個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器分別接收四顆衛(wèi)星播發(fā)的導(dǎo)航信號(hào)并通過數(shù)控 延遲線技術(shù)分別控制四個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的時(shí)延，將一定時(shí)延后的衛(wèi)星信號(hào)通過轉(zhuǎn)發(fā)器播發(fā)。繼而 欺騙有效干擾區(qū)域內(nèi)利用導(dǎo)航信號(hào)制導(dǎo)的敵方武器偏離真實(shí)目標(biāo)點(diǎn)，前往設(shè)定的虛擬假目 標(biāo)點(diǎn)。本發(fā)明利用導(dǎo)航信號(hào)的轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾，可以成功引導(dǎo)敵方武器飛向指定區(qū)域，同時(shí) 有效地對(duì)抗武器接收機(jī)自帶的慣導(dǎo)單元檢測(cè)，對(duì)保護(hù)固定重要目標(biāo)有重大意義。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本發(fā)明提出的一種有效對(duì)抗接收機(jī)慣導(dǎo)檢測(cè)的多站轉(zhuǎn)發(fā)欺騙干擾系統(tǒng)的布 站不意圖；
[0019] 圖2是本發(fā)明的多站轉(zhuǎn)發(fā)欺騙干擾轉(zhuǎn)發(fā)器的平面分布圖；
[0020] 圖3是本發(fā)明中轉(zhuǎn)發(fā)器高度角與有效干擾半徑關(guān)系圖；
[0021] 圖4是本發(fā)明中轉(zhuǎn)發(fā)器高度角與映射鄰域半徑最優(yōu)化比關(guān)系圖；
[0022]圖5是本發(fā)明的轉(zhuǎn)發(fā)欺騙區(qū)域映射效果圖；
[0023]圖中所用參數(shù)說明見下表：

【具體實(shí)施方式】
[0025] 以下將結(jié)合具體實(shí)施例和說明書附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0026] 參照?qǐng)D1，為本發(fā)明提出的一種有效對(duì)抗接收機(jī)慣導(dǎo)檢測(cè)的多站轉(zhuǎn)發(fā)欺騙干擾系 統(tǒng)的布站示意圖，包括四顆衛(wèi)星31(1 = 1，2,3,4)、四個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器心（1 = 1，2,3,4)、擬保護(hù)的真 實(shí)目標(biāo)點(diǎn)R和擬引導(dǎo)敵方武器前往的虛假目標(biāo)點(diǎn)F。四個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器心(1 = 1，2,3,4)設(shè)置在以真 實(shí)目標(biāo)點(diǎn)圓錐頂點(diǎn)的倒圓錐底平面上，同時(shí)設(shè)置轉(zhuǎn)發(fā)器高度角為38°，離地 高度為20km。通過四個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器心（1 = 1，2,3,4)分別接收四顆衛(wèi)星51(1 = 1，2,3,4)播發(fā)的導(dǎo) 航信號(hào)并通過數(shù)控延遲線技術(shù)分別控制四個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器心（1 = 1，2,3,4)的時(shí)延，將一定時(shí)延后 的衛(wèi)星信號(hào)通過轉(zhuǎn)發(fā)器心(1 = 1，2,3,4)播發(fā)。繼而欺騙有效干擾區(qū)域內(nèi)利用導(dǎo)航信號(hào)制導(dǎo) 的敵方武器偏離真實(shí)目標(biāo)點(diǎn)R，前往設(shè)定的虛假目標(biāo)點(diǎn)F。本發(fā)明利用導(dǎo)航信號(hào)的轉(zhuǎn)發(fā)式欺 騙干擾，可以成功引導(dǎo)敵方武器飛向指定區(qū)域，同時(shí)有效地對(duì)抗武器接收機(jī)自帶的慣導(dǎo)單 元檢測(cè)，對(duì)保護(hù)固定重要目標(biāo)有重大意義。
[0027] -種基于固定目標(biāo)保護(hù)的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾方法，包括以下步驟：
[0028] (1)根據(jù)所在地區(qū)可見衛(wèi)星情況選擇⑶0P值相對(duì)好的四顆衛(wèi)星 GD0P是指衛(wèi)星幾何精度因子。GD0P值較好一般認(rèn)為小于3。針對(duì)擬保護(hù)的真實(shí)目標(biāo)點(diǎn)R，可以 通過控制時(shí)延設(shè)置擬引導(dǎo)敵方武器前往的虛假目標(biāo)點(diǎn)F。將四個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器上（1 = 1，2,3,4)設(shè) 置在以真實(shí)目標(biāo)點(diǎn)圓錐頂點(diǎn)的倒圓錐底平面上，同時(shí)設(shè)置轉(zhuǎn)發(fā)器Ji(i = l，2,3,4)高度角為 38°，離地高度為20km。
[0029] (2)通過四個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器心（1 = 1，2,3,4)分別接收四顆衛(wèi)星播發(fā)的導(dǎo) 航信號(hào)并通過數(shù)控延遲線技術(shù)(數(shù)控延遲線技術(shù)可以參考文獻(xiàn):黃龍，龔航，朱祥維，王飛 雪.針對(duì)GNSS授時(shí)接收機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾技術(shù)研究[J].國防科技大學(xué)學(xué)報(bào).Vol. 35， No. 4，pp. 93-94，2013.)分別控制四個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的時(shí)延2,3,4),將一定時(shí)延后的衛(wèi)星信 號(hào)通過轉(zhuǎn)發(fā)器播發(fā)。因?yàn)橛赊D(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)的虛假信號(hào)功率一般大于真實(shí)信號(hào)，所以有效干擾 區(qū)域內(nèi)目標(biāo)接收機(jī)只接收轉(zhuǎn)發(fā)后的虛假信號(hào)。本實(shí)施例中所布置的轉(zhuǎn)發(fā)器，以真實(shí)目標(biāo)點(diǎn) 為圓心，42km為半徑范圍內(nèi)的區(qū)域均為有效干擾區(qū)域。
[0030] (3)敵方武器通過接收多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器播發(fā)的虛假信號(hào)，使敵方武器接收機(jī)定位解算 結(jié)果出現(xiàn)偏移，敵方武器接收機(jī)定位結(jié)果不再是基于真實(shí)信號(hào)解算得到的定位結(jié)果，而是 經(jīng)過時(shí)延控制處理的虛假信號(hào)解算得到的定位結(jié)果。繼而欺騙有效干擾區(qū)域內(nèi)利用導(dǎo)航信 號(hào)制導(dǎo)的敵方武器偏離真實(shí)目標(biāo)點(diǎn)，前往設(shè)定的虛擬假目標(biāo)點(diǎn)。該方法不僅能夠成功實(shí)施 欺騙干擾，還能有效對(duì)抗敵方武器接收機(jī)基于慣性導(dǎo)航的檢測(cè)，對(duì)保護(hù)固定重要目標(biāo)有著 重大意義。
[0031] 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)基于時(shí)延控制的多站轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙的原理就是控制各個(gè)衛(wèi)星到敵方 武器接收機(jī)的時(shí)延，使敵方武器生成錯(cuò)誤的定位方程，引導(dǎo)其到達(dá)錯(cuò)誤的位置。
[0032] 首先，根據(jù)GNSS衛(wèi)星定位的基本原理，偽距計(jì)算公式如下：
[0033] Pi=[(Xi-X)2+(Yi-Y)2+(Zi-Z) 2]1/2+c*A td (1)
[0034]不失一般性，本實(shí)施例中假設(shè)接收機(jī)接收4顆衛(wèi)星的信號(hào)。那么&， ￥1，21(1 = 1，2,3,4)為各個(gè)衛(wèi)星在地心系中的坐標(biāo)，對(duì)敵方武器接收機(jī)是已知的，八丨(1是敵 方武器接收機(jī)時(shí)鐘和衛(wèi)星時(shí)鐘的時(shí)差，以及敵方武器接收機(jī)坐標(biāo)(X，Y，Z)是4個(gè)待定參數(shù)。 一般通過聯(lián)立4個(gè)偽距方程組求出敵方武器接收機(jī)自身位置。
[0035] 加入轉(zhuǎn)發(fā)器Ji(i = l，2,3,4)后，偽距變?yōu)镽si+Roi+c* A t，其中c* A t是誤差修正值。 方程變?yōu)椋?br>[0036] Rsi+R〇i+c* A t= [ (Xi-X)2+(Yi-Y)2+(Zi-Z)2]1/2+c* A td (2)
[0037] 其中：Rsi(i = l，2,3,4)表示各個(gè)衛(wèi)星到相應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)器的距離;R〇i(i = l，2,3,4)表示 各個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器到真實(shí)目標(biāo)點(diǎn)的距離；
[0038] 則在真實(shí)目標(biāo)點(diǎn)R點(diǎn)接收欺騙信號(hào)的解算方程為： R^ + Ra + c* = [(.V, - ^): + (y； - K)2 + (Z, -Z)2J1: + r^ At, (3) + Rr +c*At. =[(X. - X)1 +(y； - K): +(Z,-Z)1]12 +c*Atd
[0039] <: " " ' " ' - R^ + R", +c*At, -[(.V, - A'): +(K +(Z, -Z)?]!: +c*M, 尺+ 穴《4 + c* A/4 = [(.、一義廣 + (K4 _ + (Zj - Z).-]1 _ + e* A〔(，
[0040] 兩兩作差，消去A td，對(duì)應(yīng)本實(shí)施例布站的方式，應(yīng)有心1 = 1?。2 = 1?。3 = 1?。4，該方程： 'Rn-Rn=(R^+R,^c^d{,)-{R^ + R1：+c^ dt:) (4)
[0041 ] 2 - -i- -i- f+ 尺。+ f + 0./.,) /?,廣/(.4 = H-十 C: _ (/?J-L 十^
[0042] 其中，是各路彳目號(hào)的時(shí)延。
[0043] 四個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器設(shè)在以R為圓錐頂點(diǎn)的倒圓錐底平面上，無論轉(zhuǎn)發(fā)器位置高度如何設(shè) 置，Rs的長度都會(huì)沿著圓錐母線變化，這樣就很容易計(jì)算其精度變化。這樣的布站方式就保 證了4個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器到真實(shí)目標(biāo)點(diǎn)距離相同，這樣Ru就是一致的，方程中可以消去Ru這個(gè)量。方 程變?yōu)椋?Rn-Rl: = (R,-R^-rc*id!l-dl2) ⑶
[0044] :-穴"- U ^ / .1 ~ ^ / 4 =： ( -/!,.,) + C"5,5 ( 〇. - (V, 4 )
[0045] 假定虛擬點(diǎn)位置不變時(shí)，假定地面中控站更新轉(zhuǎn)發(fā)器時(shí)延一秒一次，因?yàn)樾l(wèi)星坐 標(biāo)在一秒內(nèi)改變很小可以忽略，Rfi-Rfi+i是一個(gè)常數(shù)，不妨設(shè)Rfi-Rfi+i = Ci且-f',)可 控，設(shè)其為〇:。方程可以變形為(6):
[0048]其中：[A X，A y，A Z]為轉(zhuǎn)發(fā)器坐標(biāo)改變量。注意這里轉(zhuǎn)發(fā)器坐標(biāo)該變量實(shí)時(shí)四個(gè) 轉(zhuǎn)發(fā)器總變化量。由于四個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器其分布對(duì)稱性以及高度的一致性，單個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的高度位 置(z)變化可以近似理解為總變化量的1/4,轉(zhuǎn)發(fā)器橫縱坐標(biāo)(x，y)變化可以近似理解為對(duì) 應(yīng)x，y總坐標(biāo)變化量的開根。
[0049]修正后的轉(zhuǎn)發(fā)器坐標(biāo)為[計(jì)&1，7+&7,2+& 2]，如此迭代更新若干次，可以更新到 相應(yīng)的精度。
[0050] 圖2展示了本發(fā)明提出的布站方式下四個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器分布的平面示意圖，從幾何關(guān)系 入手能夠很好地表示出每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器Ji (i = 1，2，3，4)的有效干擾半徑，從而進(jìn)行多站轉(zhuǎn)發(fā)有 效干擾半徑的計(jì)算。
[0051] 因?yàn)镽e為地球半徑(6370km)，h為接收機(jī)高度，S為高度角，轉(zhuǎn)發(fā)器高度為H，轉(zhuǎn)發(fā)器 的有效干擾半徑為r，有：
(7)
[0053]本發(fā)明設(shè)定設(shè)定真實(shí)目標(biāo)點(diǎn)、虛假目標(biāo)點(diǎn)在x，y方向上各相距30km。由于真實(shí)目標(biāo) 點(diǎn)和虛假目標(biāo)點(diǎn)直線距離約為42.42km，根據(jù)終態(tài)效應(yīng)，其最小有效干擾區(qū)域范圍需大于真 實(shí)目標(biāo)點(diǎn)和虛假目標(biāo)點(diǎn)直線距離的2倍，即84.84km。
[0054]通過實(shí)驗(yàn)仿真，轉(zhuǎn)發(fā)器高度角S值與多站轉(zhuǎn)發(fā)有效干擾半徑reff關(guān)系如圖3所示，太 小的高度角會(huì)影響衛(wèi)星的GD0P值，加入終態(tài)效應(yīng)的條件限制，進(jìn)一步明確高度角范圍為5 = 25~40°。
[0055]由附圖3可知，轉(zhuǎn)發(fā)器相對(duì)距離rdPS的關(guān)系式如為ri = H*tan(90-S)，所以在S的取 值范圍內(nèi)選取不同8,從而確定不同ri，即轉(zhuǎn)發(fā)器相對(duì)位置改變的若干個(gè)值，從而最終確定 最可能實(shí)現(xiàn)Fr/Rr = 1的最優(yōu)化的S。
[0056]則設(shè)置最優(yōu)化函數(shù)R_opt為：
(8)
[0058]其中（ai，bi)為真實(shí)點(diǎn)鄰域邊緣點(diǎn)的地心系(x，y)坐標(biāo)，（Ci，di)為映射后虛假點(diǎn)鄰 域邊緣點(diǎn)的地心系(X，y)坐標(biāo)，Rtrue為設(shè)置的真實(shí)點(diǎn)鄰域半徑。
[0059] 算法主要步驟具體如下：
[0060] 1)在S的取值范圍內(nèi)，即fc:[:25，《)]選均勻取點(diǎn)。根據(jù)布站設(shè)置條件，確定S的精度 為1°并設(shè)置循環(huán)結(jié)構(gòu)直至滿足精度要求停止；
[0061] 2)將方程各類參數(shù)轉(zhuǎn)化為常數(shù)或與S的值直接相關(guān)的參數(shù)；
[0062] 3)根據(jù)最優(yōu)函數(shù)設(shè)定，結(jié)合衛(wèi)星與虛假目標(biāo)點(diǎn)距離，轉(zhuǎn)發(fā)器間距，各路時(shí)延等參 數(shù)，表示出S的方程組；
[0063] 4)用牛頓迭代法線性化方程組；
[0064] 5)利用牛頓迭代后的線性方程組，結(jié)合最優(yōu)函數(shù)，求解最優(yōu)函數(shù)的解；
[0065] 6)比較不同真實(shí)目標(biāo)點(diǎn)鄰域半徑條件對(duì)最優(yōu)函數(shù)的解的影響，判斷真實(shí)目標(biāo)點(diǎn)鄰 域半徑設(shè)置的最優(yōu)值以及其對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)器高度角設(shè)置值。
[0066] 下面從仿真結(jié)果展開分析，仿真結(jié)果如附圖4所示：
[0067]附圖4中a, b分別展示了RtrUe= 10 (km)和20 (km)時(shí)，5與最優(yōu)函數(shù)的關(guān)系。
[0068] 仿真結(jié)果顯示：
[0069] R= 10km時(shí)，S為38°時(shí)最優(yōu)函數(shù)取得最小值0.16，意味著基于此布站條件，可以使 Fr/RrG(0,0.84]U[1.16,32.5)；
[0070] Rtrue = 20km時(shí)，S為34 ? 2°時(shí)最優(yōu)函數(shù)取得最小值0 ? 68，同理此時(shí)的Fr/Rr G (〇， 0.32]U[1.68,16.3)。
[0071]因此，最優(yōu)化布站方式應(yīng)設(shè)置轉(zhuǎn)發(fā)器高度為20km，高度角為38°。在這個(gè)布站方式 下，真實(shí)目標(biāo)點(diǎn)和虛假目標(biāo)點(diǎn)構(gòu)成映射的鄰域半徑比可以最大程度上趨近于1(如附圖5所 示）。在能夠有效的應(yīng)對(duì)慣導(dǎo)檢測(cè)的同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)有效干擾區(qū)域內(nèi)敵方武器的欺騙。綜上 所述，該方法對(duì)實(shí)現(xiàn)固定目標(biāo)保護(hù)有重大意義。
[0072]綜上所述，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種更動(dòng)與潤飾，因此本發(fā) 明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書界定的范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于固定目標(biāo)保護(hù)的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾系統(tǒng)，其特征在于:包括多 顆衛(wèi)星、多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器、真實(shí)目標(biāo)點(diǎn)和設(shè)定的虛假目標(biāo)點(diǎn)，轉(zhuǎn)發(fā)器的數(shù)目與衛(wèi)星數(shù)目相同，一 個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器接收一個(gè)衛(wèi)星播發(fā)的導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)，多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器分別接收多顆衛(wèi)星播發(fā)的導(dǎo)航衛(wèi) 星信號(hào)并通過數(shù)控延遲線技術(shù)分別控制多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的時(shí)延，將一定時(shí)延后的多個(gè)導(dǎo)航衛(wèi)星 信號(hào)分別通過多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器播發(fā)，繼而欺騙有效干擾區(qū)域內(nèi)利用導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)制導(dǎo)的敵方武 器偏離真實(shí)目標(biāo)點(diǎn)，前往設(shè)定的虛假目標(biāo)點(diǎn)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于固定目標(biāo)保護(hù)的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾系統(tǒng)，其 特征在于:衛(wèi)星數(shù)目為4個(gè)，轉(zhuǎn)發(fā)器數(shù)目為4個(gè)，四個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器設(shè)置在以真實(shí)目標(biāo)點(diǎn)圓錐頂點(diǎn)的 倒圓錐底平面上，四個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的設(shè)置的高度角以及離地高度均相同。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于固定目標(biāo)保護(hù)的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾系統(tǒng)，其 特征在于:所述四個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的高度角δ = 25~40°，離地高度為20km。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于固定目標(biāo)保護(hù)的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾系統(tǒng)，其 特征在于:所述四個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的高度角為38°。5. -種基于固定目標(biāo)保護(hù)的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾方法，其特征在于，包括以 下步驟： (1) 選擇多顆衛(wèi)星；設(shè)定擬引導(dǎo)敵方武器前往的虛假目標(biāo)點(diǎn)F;然后將與選擇衛(wèi)星數(shù)目 相同的轉(zhuǎn)發(fā)器設(shè)置在以真實(shí)目標(biāo)點(diǎn)圓錐頂點(diǎn)的倒圓錐底平面上，多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的設(shè)置的高度 角以及離地高度均相同； (2) 通過多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器分別接收多個(gè)衛(wèi)星播發(fā)的導(dǎo)航信號(hào)并通過數(shù)控延遲線技術(shù)分別控 制多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的時(shí)延，將一定時(shí)延后的多個(gè)導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)分別通過這多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器播發(fā)； (3) 敵方武器通過接收多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器播發(fā)的虛假信號(hào)，使敵方武器接收機(jī)定位解算結(jié)果 出現(xiàn)偏移，敵方武器接收機(jī)定位結(jié)果不再是基于真實(shí)信號(hào)解算得到的定位結(jié)果，而是經(jīng)過 時(shí)延控制處理的虛假信號(hào)解算得到的定位結(jié)果，繼而欺騙有效干擾區(qū)域內(nèi)利用導(dǎo)航信號(hào)制 導(dǎo)的敵方武器偏離真實(shí)目標(biāo)點(diǎn)，前往設(shè)定的虛假目標(biāo)點(diǎn)。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于固定目標(biāo)保護(hù)的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾方法，其 特征在于，步驟（1)中，根據(jù)所在地區(qū)可見衛(wèi)星情況選擇⑶OP值小于3的四顆衛(wèi)星Sd i = 1， 2,3,4,轉(zhuǎn)發(fā)器同樣設(shè)置4個(gè)，分別為心(1 = 1，2,3,4)。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于固定目標(biāo)保護(hù)的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾方 法，其特征在于，步驟(1)中四個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的位置坐標(biāo)的計(jì)算方法： 首先，根據(jù)GNSS衛(wèi)星定位的基本原理，偽距計(jì)算公式如下： Pi= [ (Xi-X)2+(Yi-Y)2+(Zi-Z)2]1/2c* Δ td (1) 其中：Xi，Yi，Zi(i = 1，2，3，4)為各個(gè)衛(wèi)星在地心系中的坐標(biāo)，對(duì)敵方武器接收機(jī)是已知 的；Atd是敵方武器接收機(jī)時(shí)鐘和衛(wèi)星時(shí)鐘的時(shí)差以及敵方武器接收機(jī)坐標(biāo)(X，Y，Z)是4個(gè) 待定參數(shù)； 加入轉(zhuǎn)發(fā)器后，敵方武器接收機(jī)的偽距變?yōu)镽sARc^+c* A t，其中c* Δ t是誤差修正值。式 (1)變?yōu)椋? Rsi+Roi+c* Δ t= [ (Xi-X)2+(Yi-Y)2+(Zi_Z)2]1/2+c* Δ td (2) 其中：Rsl(i = l，2,3,4)表示各個(gè)衛(wèi)星到相應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)器的距離;1^(丨=1，2,3,4)表示各個(gè) 轉(zhuǎn)發(fā)器到真實(shí)目標(biāo)點(diǎn)的距離； 則在真實(shí)目標(biāo)點(diǎn)R點(diǎn)接收欺騙信號(hào)的解算方程為：四個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器設(shè)在以R為圓錐頂點(diǎn)的倒圓錐底平面上，無論轉(zhuǎn)發(fā)器位置高度如何設(shè)置，Rs 的長度都會(huì)沿著圓錐母線變化，由于4個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器到真實(shí)目標(biāo)點(diǎn)距離相同，這樣Rcll = Rcl2 = Rci3 = R〇4,方程(4)中可以消去RoiCi = 1,2,3,4)這個(gè)量，方程變?yōu)椋?5) 假定虛擬目標(biāo)點(diǎn)F位置不變時(shí)，假定地面中控站更新轉(zhuǎn)發(fā)器時(shí)延一秒一次，忽略衛(wèi)星坐 標(biāo)在一秒內(nèi)的改變，Rfl-Rfl+1是一個(gè)常數(shù)，設(shè)Rfl-R flH = C1且一((\-匕J可控，設(shè)其為D1;方 程(5)可以變形為(6):[Δχ, Ay, ΔΖ]為轉(zhuǎn)發(fā)器坐標(biāo)改變量； 修正后的轉(zhuǎn)發(fā)器坐標(biāo)為[X+Δ X，y+Δ y，ζ+Δ ζ ]，如此迭代更新若干次，可以將轉(zhuǎn)發(fā)器的 坐標(biāo)更新到相應(yīng)的精度。
【文檔編號(hào)】G01S19/01GK105891845SQ201610221796
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月11日
【發(fā)明人】聶俊偉, 萬有達(dá), 孫廣富, 朱祥維, 王芝應(yīng), 陳雷, 魯祖坤, 耿正霖, 陳飛強(qiáng)
【申請(qǐng)人】中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)