【摘 要】
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无人机在现代信息化对抗战争中具有持久性和机动性等独特优势,不仅能侦察战场信息,而且用低成本执行高风险任务。为保证能精确导航与制导,无人机多采用全球定位系统（Global Positioning System,GPS）/惯性导航系统（Inertial Navigation System,INS）组合导航系统,但由于GPS导航系统依靠外部卫星无线电信号且其抗干扰能力较弱,故对组合导航系统中的GPS系统
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无人机在现代信息化对抗战争中具有持久性和机动性等独特优势,不仅能侦察战场信息,而且用低成本执行高风险任务。为保证能精确导航与制导,无人机多采用全球定位系统（Global Positioning System,GPS）/惯性导航系统（Inertial Navigation System,INS）组合导航系统,但由于GPS导航系统依靠外部卫星无线电信号且其抗干扰能力较弱,故对组合导航系统中的GPS系统实施干扰是一种有效的攻击方式,尤其是对GPS/INS组合导航无人机进行可控的欺骗干扰具有重要研究意义。本文针对该问题,开展对GPS/NIS组合导航无人机的轨迹欺骗研究,主要研究工作如下:针对欺骗轨迹规划算法需要为轨迹跟踪与欺骗干扰作相应改进的问题,本文提出了一种基于改进人工势场法的欺骗轨迹规划算法。从无人机轨迹跟踪控制系统出发,分析欺骗轨迹规划存在的约束,以传统人工势场法作为基础算法,研究了角度限制方案和速度自适应调节算法使欺骗轨迹符合无人机实际飞行情况,设计了辅助避障力来实现提前避障,得到的欺骗轨迹平滑性增强而利于轨迹跟踪与欺骗干扰,满足欺骗轨迹规划的要求。针对目前GPS/INS组合导航无人机欺骗模型尚不完善而难以有效分析欺骗效果的问题,本文建立了完整的GPS/INS组合导航无人机轨迹欺骗模型以及欺骗位置设定算法。根据组合导航系统模型和组合导航滤波器原理,分析组合导航与欺骗干扰间的相互影响,研究了用于设置欺骗信号中包含的欺骗位置信息的欺骗位置设定算法,分析了包含欺骗探测装置、欺骗轨迹发生器和欺骗控制量生成装置的欺骗设备与包含GPS/INS组合导航系统、参考轨迹系统、轨迹跟踪控制系统和欺骗检测系统的无人机,并以此建立了完整的轨迹欺骗模型。针对一般欺骗策略欺骗效果较差的问题,本文提出了一种欺骗控制量优化策略,并以此设计了完整轨迹欺骗流程。一般欺骗策略没有利用欺骗轨迹信息,本文根据欺骗轨迹中的角度与速度信息对欺骗控制量进行进一步优化调整,以改进欺骗控制量生成的欺骗信号使其能让无人机实际轨迹与欺骗轨迹间的误差缩小,实际轨迹的摆动情况减弱,飞行过程更为平稳进一步避免速度和角度欺骗检测。
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