郑晨
中国电子科技集团公司第二十研究所，西安，710068
摘要：在无人机诱骗设备中，欺骗信号的生成与传统卫星信号模拟器具有很大的区别，其需要考虑信号的同步性，轨迹的高动态变化，外部探测输入信息等多种因素。本文介绍了一种欺骗式无人机卫星导航信号生成方法，该方法已成功应用于无人机诱骗设备中，达到了很好的效果。
关键词：无人机诱骗，GNSS，模拟源
1概述
随着无人机技术的快速发展，应用场景越来越广泛，越来越多的“黑飞”无人机对公共安全产生了严重的威胁，无人机闯入机场影响飞行安全，无人机伤人的事件越来越多。近年来，无人机管控技术也随着无人机的大范围应用发展开来，基于导航卫星信号的无人机干扰技术由于其处置风险小，处置成本低，得到了广泛的关注。而在卫星导航欺骗过程中，欺骗式卫星导航信号生成器作为核心设备，与传统的卫星信号模拟器也具有一定的差别，本文主要介绍无人机欺骗过程中的卫星导航信号原理，并对其生成方法加以分析。
2无人机欺骗干扰信号生成
信号生成单元依据数学仿真单元计算数据完成GPS L1，BDS B1I/B3I，GLONASS L1等欺骗干扰信号的生成，生成诱骗信号能真实仿真卫星信号，考虑多普勒效应时，载波相位与伪码相位始终保持相关。同时诱骗信号模拟需要支持多通道同时进行仿真，且各个通道的信号功率、相位等可控，如下图所示。
.png)
普通测距码利用两个11级小m序列模2和得到周期为2047bit的GOLD码序列，去掉1bit，就是长为2046bit的C码。通过对G2码的不同抽头模2和实现不同卫星的不同编码。C码的生成方式为：
.png)
2.2高精度信号延迟算法
一个信号通过一个滤波器时，其必将产生一定的群时延，对模拟滤波器，这种时延受到包括温度等外界的影响，但对数字滤波器来说，其群时延确是一个恒定值，当改变滤波器的群时延，就可以改变信号的时延。因此，根据研制技术要求选择符合精度要求的步长可以实现码相位精确控制。
2.3时空系统模型
时空用于提供信号仿真所需的时间系统和空间系统。主要包括涉及到的各种时间系统及其转换模型、坐标系统及其转换模型。在惯性坐标系中，卫星位置采用J2000坐标系，时间系统采用地球动力学时TT（模拟中，为了计算方便，也可以采用北斗时）。采用CGCS2000参数，将卫星位置从J2000转换到CGCS2000坐标系。在地固坐标系中，北斗系统卫星采用CGCS2000坐标系，对于时间系统，北斗系统采用北斗时统。
2.4卫星轨道及钟差计算模型
卫星轨道及钟差计算模型直接使用即时接收单元传入的实际卫星星历信息计算生成所需的卫星状态数据，以实现与真实卫星星历数据的一致，达到欺骗无人机机载接收机的目的。
2.5无人机欺骗轨迹模型
由于无人机接收机收到的信号受到诱骗设备的位置、速度和姿态影响。所以模拟接收信号必须知道其位置、速度、姿态等信息。这要求无人机欺骗轨迹模型的轨迹仿真应当是一个六自由度的运动模拟仿真系统，其输出数据至少应该包括三维位置、速度、加速度、姿态等12个参量。可以采样两种方式来获得以上要求的运动参量。一种是建立完整的动力学和运动学模型，给出设备的受力状况后，进行动力学和运动学仿真；另一种是只建立设备的运动学模型，仿真测试人员输入运动控制参数后，进行运动学仿真。第一种方案称为动力学仿真方式，第二种称为运动学仿真方式。
无人机欺骗轨迹数据实时注入到数学仿真单元，数学仿真单元在接收到仿真控制分系统运算解析后生成的仿真控制数据及指令后，根据内部相关的仿真模型实时生成信号仿真数据，信号仿真数据经过信号生成单元后生成相应的导航信号，导航信号经过功率控制单元进行信号合成与功率大小控制后，从射频端口输出，实现欺骗轨迹的生成。
.png)
图2 实时闭环仿真
3结论
本文介绍了一种基于无人机欺骗的卫星干扰信号生成方法，该方法与真实卫星信号保持一致的星历信息，同时与真实卫星导航系统的时间具有高度同步性。同时该方法可根据无人机的欺骗信号特性，根据外部注入的欺骗轨迹信息产生对应位置的卫星导航欺骗信号，可有效的应用于无人机导航欺骗领域。
4参考文献
【1】宁津生,姚宜斌,张小红．全球导航卫星系统发展综述[J]．导航定位学报，2013，1(1)：3-8．
【2】陈碧．GPS欺骗技术中的信号同步问题研究[D]．电子科技大学，2016．
【3】何亮. GNSS欺骗式干扰仿真系统设计与实现[D]. 电子科技大学,2016.
【4】黄龙，吕志成，王飞雪．针对卫星导航接收机的欺骗干扰研究[J]. 宇航学报, 2012,33(7): 1884-1890．
【5】谢钢． GPS 原理与接收机设计［M］． 北京: 电子工业出版社，2009．