【摘要】：在航空器高速發(fā)展的今天,無人飛行器的出現(xiàn)已然成為了航空領域中一項革命性的里程碑,其已廣泛應用于地形測繪、航拍、快遞、救災、軍事偵查、農(nóng)業(yè)植物監(jiān)測等眾多軍民領域中。微型無人機的應用極大地降低了人類工作強度,減少了各種資源的消耗,尤其在軍事上執(zhí)行偵查或攻擊等危險大的任務中具有機動性好、隱蔽性強等優(yōu)點。但面對反偵查手段的提高和任務環(huán)境的復雜性,微型無人機在實際應用中也暴露出一定的缺點,主要體現(xiàn)在GPS自身檢測欺騙的能力方面。在實際使用中,GPS往往會接收到人為給出的欺騙信號,將無人機引導至非設定位置。因此,GPS欺騙作為飛機飛行過程中定位安全的首要威脅需要被高度重視,可通過提高飛機自身檢測GPS欺騙的能力來確保無人機工作中的定位信息的安全性及精準度。另外,與有人駕駛飛機相比,微型無人機的體積和承重都比較小,在大氣環(huán)境中飛行過程中機翼載荷很小,幾乎不存在慣性,很容易受到風場的影響。同時,復雜飛行環(huán)境中也存在著風場對其的干擾,會進一步影響無人機的規(guī)定飛行軌跡、精確定位等,也會影響無人機本身GPS欺騙判斷的正確性。因此,傳統(tǒng)的檢測GPS欺騙方法對于微型無人機檢測結果的準確度將顯著降低,將會有錯判、漏判的情況發(fā)生。為了研究并解決上述兩方面的問題,本文以一種微型無人機模型為基礎,探索提出了一種能夠在未知風場環(huán)境下微型無人機能夠自身檢測GPS欺騙的方法,從理論上分析研究了該方法的可行性,最后通過仿真實驗進行了模擬驗證。其總體思路是:針對某一型號的無人機完成了模型的建立,模型中包含了無人機的狀態(tài)參數(shù)、運動參數(shù)等。在仿真驗證過程中,微型無人機能夠按照規(guī)定軌跡的運動并實時顯示出微型無人機的運動狀態(tài)、輸出相關參數(shù),同時提出一種實時風場估計方法,在模型中加入風場干擾,通過對比風場估計值和真實值,來驗證風場估計方法的有效性。由于傳統(tǒng)的GPS欺騙檢測方法都僅適用于大型飛機,對易受風場影響的微型無人機,其GPS欺騙檢測效果將明顯變差。文中在考慮了已被推斷出的風場的情況下,提出了一種基于卡爾曼濾波理論和慣性導航參數(shù)的GPS欺騙檢測方法,同時通過無人機模型完成了實驗的驗證,并通過與傳統(tǒng)方法檢測效果的對比說明了該GPS欺騙檢測方法的優(yōu)勢。通過以上理論分析、仿真實驗驗證,結果表明本文中提出的基于穩(wěn)定環(huán)境下的四旋翼無人機抗GPS欺騙的研究方法是可行的,具有一定的工程應用價值。
【圖文】：

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第四章 風場干擾下基于卡爾曼濾波的檢測 GPS 欺騙方法測試及性能分析根據(jù)4.2節(jié)偽GPS信號的生成過程來生成虛假的位置信息對微型無人機模型進行GPS 位置欺騙，假位置信息為經(jīng)度-40.000000，緯度 60.000000，高度 100。生成后將偽 GPS 信號輸入到微型無人機模型中，實時監(jiān)控其的位置輸出信息，，如圖 4.9 所示。
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：V279;TN973

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