本发明涉及导航定位技术领域，具体涉及一种黑飞无人机导航诱骗系统及方法。
背景技术：
近年来，黑飞无人机产业得到飞速发展，无论是在军事还是民用领域，黑飞无人机的应用都呈爆炸式成长。据统计，2015年全球黑飞无人机大约销售58.7万架，其中军用黑飞无人机约占3％，民用黑飞无人机占97％，黑飞无人机开始向小型化、低成本化、民用化方向发展，在农业植保、森林防火、抢险救灾、环境监测、新闻报道、交通巡查等领域得到广泛应用，产生了良好的经济效益和社会效益。但是一些黑飞或者恶意黑飞无人机的飞行也存在一些潜在危害，如干扰航班飞行、测绘泄密、被恐怖分子利用等。如2017年4月，仅成都双流机场就接连发生多次黑飞无人机干扰航班飞行事件，造成航班备降、数百个航班延误、数万旅客出行受阻滞留机场。因此，从城市空域安全、防恐、维护公共治安等方面考虑，急需对黑飞或者恶意黑飞无人机采取强有力的管控手段。
综合起来，对黑飞无人机的管控干扰方式大多现有采用大功率无线电压制干扰方式，因为此方式操作简单、成本低、干扰距离较远，但是这种方式会导致黑飞无人机受到干扰后不会立即下坠，且其失控后的飞行方向及坠落地点不可预控，也可能造成二次伤害的技术问题。因此，提供一种飞行方向及坠落地点可预控的黑飞无人机导航诱骗系统及方法就很有必要。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在的飞行方向及坠落地点不可预控，也可能造成二次伤害的技术问题。提供一种新的黑飞无人机导航诱骗系统，该黑飞无人机导航诱骗系统具有飞行方向及坠落地点可预控的特点。
为解决上述技术问题，采用的技术方案如下：
一种黑飞无人机导航诱骗系统，所述黑飞无人机导航诱骗系统包括牵引式导航欺骗信号生成系统，与牵引式导航欺骗信号生成系统通信连接的搜星系统、黑飞无人机飞行方向诱骗遥控系统及天线阵列；
所述黑飞无人机飞行方向诱骗遥控系统用于根据牵引式导航欺骗信号生成系统生产的欺骗信号通过天线阵列远程控制所述黑飞无人机的飞行方向；
所述牵引式导航欺骗信号生成系统用于根据黑飞无人机的运动轨迹和星历参数合成牵引式欺骗信号。
本发明的工作原理：采用导航诱骗注入技术，可以建全天候电子防护网，而且可以实现对黑飞无人机导航接管，控制其飞行方向，以及诱导到安全区域实现定点迫降等功能，大大提高了对黑飞、恶意黑飞无人机的处理能力，手段更加灵活，特别适合机场等场所的黑飞无人机管控。
为优化上述方案，进一步地，所述搜星系统包括gnss接收机模块、激光测距模块及接收天线，gnss接收机模块的卫星信号输入端口与接收天线连接，gnss接收机模块信号输出端与牵引式导航欺骗信号生成系统的串口连接，激光测距模块信号参数输出端口与牵引式导航欺骗信号生成系统的网口连接。
进一步地，所述黑飞无人机飞行方向诱骗遥控系统包括单片机模块，与单片机模块电性连接的时钟芯片模块、bds接收机模块、按键模块、显示模块及存储模块；
本发明还提供一种黑飞无人机导航诱骗方法，所述黑飞无人机导航诱骗方法引用于前述的黑飞无人机导航诱骗系统，方法包括：
step1：所述搜星系统接收到真实的卫星信号后解析，将解析的结果数据传给所述牵引式导航欺骗信号生成系统，同时将解析的结果数据传给黑飞无人机飞行方向诱骗遥控系统处理；
step2：黑飞无人机飞行方向诱骗遥控系统启动牵引式导航欺骗信号生成系统，同时控制显示屏显示出相应的指示信息；
step3：牵引式导航欺骗信号生成系统启动后，使用在dsp上的导航欺骗算法，完成牵引式欺骗，导航欺骗算法包括欺骗信号同步和欺骗信号牵引。
上述方案中，为优化，进一步地，所述欺骗信号同步包括：接收真实卫星信号，计算黑飞无人机的接收设备接收真实卫星信号的信号强度、码相位以及载波频率，产生含有欺骗信息的卫星导航信号，使得欺骗诱导信号和真实卫星信号到达目标黑飞无人机天线的信号参数对齐。
进一步地，所述牵引式欺骗还包括给黑飞无人机设置初始速度(vx,vy,vz)、参考坐标位置(x,y,z)，模拟动态场景，诱骗黑飞无人机飞往预设区域。
进一步地，所述牵引式欺骗还包括使用2.4g/5.8g双频段跳频干扰模块切断黑飞无人机遥控信号和图像回传信号，触发黑飞无人机迫降。
本发明的有益效果：
效果二，通过模拟真实的含有欺骗信息的卫星导航信号，入侵黑飞无人机的导航链路，使黑飞无人机脱离真实的卫星信号，对其进行导航接管与欺骗控制；
效果三：能够预设动态场景，控制黑飞无人机飞往预设区域。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1，黑飞无人机导航诱骗系统总体构架图。
图2，黑飞无人机飞行方向诱骗遥控系统框图。
图3，导航欺骗干扰黑飞无人机示意图。
图4，牵引式欺骗过程示意图。
图5，牵引式欺骗算法流程图。
图6，牵引式导航欺骗信号生成示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施例提供一种黑飞无人机导航诱骗系统，如图1，所述黑飞无人机导航诱骗系统包括牵引式导航欺骗信号生成系统，与牵引式导航欺骗信号生成系统通信连接的搜星系统、黑飞无人机飞行方向诱骗遥控系统及天线阵列；
本实施例的工作流程：如图3所示，导航欺骗干扰黑飞无人机过程是诱骗系统先接收卫星信号，以真实卫星信号作为参考，融入牵引式导航欺骗算法，播发与真实gnss信号的载波频率、导航电文、码相位相似的牵引式导航欺骗信号,使用螺旋定向天线对准黑飞无人机，在20秒内将会牵引上欺骗导航信号，可以通过黑飞无人机飞行方向诱骗遥控系统随时遥控黑飞无人机飞行方向，将黑飞无人机诱导到安全区域进行处置。
详细地，所述搜星系统包括gnss接收机模块、激光测距模块及接收天线，gnss接收机模块的卫星信号输入端口与接收天线连接，gnss接收机模块信号输出端与牵引式导航欺骗信号生成系统的串口连接，激光测距模块信号参数输出端口与牵引式导航欺骗信号生成系统的网口连接。
详细地，如图2，所述黑飞无人机飞行方向诱骗遥控系统包括单片机模块，与单片机模块电性连接的时钟芯片模块、bds接收机模块、按键模块、显示模块及存储模块；
所述的dsp模块，用完成牵引式导航欺骗算法，计算信号控制参数。根据黑飞无人机的运动轨迹和星历参数，计算卫星的位置，实时计算黑飞无人机与可见星的相对位置，计算出可见星信号发送时刻的信号状态，包括码相位、载波相位；根据提取的星历和钟差信息，重新进行导航数据计算，打入电文时标，生成卫星的导航信息；计算卫星信号发射时刻各颗卫星各种模拟仿真信号参数和控制信息，由于存在多普勒频率偏移，dsp实时更新码频率控制字和载波频率控制字，并实时地通过dsp的emif总线发送给fpga。
所述的fpga模块负责牵引式欺骗信号合成工作，fpga在接收到dsp发送的载波nco参数、码nco参数、导航电文和通道状态字后，从通道状态字中提取卫星号并选择对应的信号通道，然后进行导航电文nh调制、伪码调制、载波调制，合成与卫星号相对应频段信号的伪码和载波，最后将同一个频段的多个多通道欺骗信号进行合成，生成数字中频信号。通过模拟真实的含有欺骗信息的卫星导航信号，入侵黑飞无人机的导航链路，使黑飞无人机脱离真实的卫星信号，对其进行导航接管与欺骗控制。
本实施例还提供一种黑飞无人机导航诱骗方法，所述黑飞无人机导航诱骗方法引用于前述的黑飞无人机导航诱骗系统，方法包括：
步骤1：所述搜星系统接收到真实的卫星信号后解析，将解析的结果数据传给所述牵引式导航欺骗信号生成系统，同时将解析的结果数据传给黑飞无人机飞行方向诱骗遥控系统处理；
步骤2：黑飞无人机飞行方向诱骗遥控系统启动牵引式导航欺骗信号生成系统，同时控制显示屏显示出相应的指示信息；
步骤3：牵引式导航欺骗信号生成系统启动后，使用在dsp上的导航欺骗算法，完成牵引式欺骗，导航欺骗算法包括欺骗信号同步和欺骗信号牵引。
具体地，step1：gnss接收机模块接收到天上真实的卫星信号后，将接收到的信息解析，将解算出来的数据传给牵引式导航欺骗信号生成系统，同时bds接收机按nmea0183格式的数据发送给单片机模块进行处理；
step2：单片机模块接收到bds接收机模块发来的nmea0183格式的数据后，将bdrmc和bdgga这两个字段从诸多信息中分离出来，然后将分离出来的数据存到存储模块中；
step4：牵引式导航欺骗信号生成系统接收到诱骗遥控系统传来的启动指令后，主要完成gnss牵引式欺骗信号生成，牵引式欺骗是先接收卫星信号，以真实卫星信号作为参考，播发与真实gnss信号的载波频率、导航电文、码相位相似的欺骗信号。
step7：牵引式欺骗算法具体实现过程，如图5所示：黑飞无人机导航诱骗系统接收真实天上卫星信号，并且估算黑飞无人机接收设备接收的真实卫星信号的信号强度、码相位以及载波频率，产生含有欺骗信息的卫星导航信号，使得欺骗诱导信号和真实卫星信号到达目标黑飞无人机天线的信号参数对齐，这一过程称为欺骗信号同步。
欺骗信号同步的具体步骤如下：
根据以上策略诱骗系统产生牵引式欺骗信号，到达目标黑飞无人机的混合信号可表示为：
其中：pa、ps分别为真实导航信号、欺骗信号功率；分别为c/a码、载波的标称频率，fcode_doppler，fcarrier_doppler分别为c/a码、载波的多普勒频率；φ、为c/a码、载波的初始相位。
欺骗信号牵引具体过程如下：
按照码率多普勒和载波多普勒不成线性关系的策略，假设刚开始gnss接收机跟踪环路稳定跟踪真实信号，则式2-3可以改写为：
其中：
且满足a＞b，a＜b'＜2a。在时段内,欺骗信号对目标黑飞无人机接收设备成功牵引。
当欺骗信号峰值高于真实信号峰时，鉴相结果会逐渐偏向欺骗信号峰,直至将真实峰完全剥离。最后，τ＝d(t-10)-1.5说明目标机跟踪环路最终跟踪上导航欺骗信号。
step8：fpga模块生成的数字中频欺骗信号经过d/a转换模块后，得到对应的中频模拟信号,中频模拟信号经低通滤波器的平滑处理后输入给bds/gps/glonass上变频模块进行变频，生成射频信号进入对应线性的功放模块，信号根据上述step7，放大到合适的功率值pa，最后经过对应频点的高增益定向或全向天线发射出去。
step9：主控设备启动后，再通过黑飞无人机方向诱骗遥控系统，发送相应的方向指令给牵引式导航欺骗信号生成系统，同时也在显示屏显示出相应的指示信息，牵引式导航欺骗信号生成系统根据接收的方向指令，给黑飞无人机设置对应方向的初始速度(vx,vy,vz)、设置黑飞无人机参考坐标位置(x,y,z)，从而模拟一个动态的场景，诱骗黑飞无人机往相应的方向飞行，诱导黑飞无人机到安全区域，同时利用2.4g、5.8g宽带跳频干扰模块切断黑飞无人机遥控信号和图像回传信号，可以触发黑飞无人机迫降，从而实现诱骗黑飞无人机到达指定地点降落。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本发明，但是本发明不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在本发明精神和范围内，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。