链路失效时无人机定位信息防欺骗自主判断方法

摘要

本发明公开了一种链路失效时无人机定位信息防欺骗自主判断方法，包括以下几个步骤：第一步，飞行前航段信息规划；第二步，航点坐标信息数据采集并进行表T1信息匹配。第三步，提取飞行中地物角点特征及位置高程信息，进行任务载荷规划信息及地貌信息匹配；第四步，根据工况信息表T4数据计算加权系数和匹配阈值；第五步，加权计算，判断是否存在欺骗。本发明综合机载多传感器信息，提高机载资源利用率；本发明建立复合信息模型，提高无人机安全性。

主权项

1.链路失效时无人机定位信息防欺骗自主判断方法，包括以下几个步骤：第一步，飞行前航段信息规划；设航段的起始点为从点，到达点为到点，根据航路规划要求，在空中航段上设置N个航点，N大于等于2；构建航段规划表T1：包括每个航点的航点号、经度、纬度、高度；构建任务载荷规划表T2：包括在无人机拍摄图片时，无人机的平台方位角、平台俯仰角、相机焦距值；构建地面成像区域地貌表T3：包括航点与航点之间航段地面成像区域的地物经度、地物纬度、地物高程、SUSAN角点特征；构建工况信息表T4：包括地理G、气象V、人文H、成像分辨率R；将航段规划表T1、任务载荷规划表T2、地面成像区域地貌表T3、工况信息表T4输入至机载飞控计算机中；第二步，航点坐标信息数据采集并进行表T1信息匹配。当需要进行无人机防欺骗操作时，对飞行的航点进行检测与识别，具体包括以下几个步骤：（1）航点检测采用SUSAN角点检测方法，对该航点对应的地面成像区域进行检测，得到α个角点特征；获取航点的坐标信息和高程信息，坐标信息包括航点的经度、纬度，表示为P_Way-point(longitude,latitude)，高程信息包括航点的高度，表示为A_Altitude；（2）航点匹配访问地面成像区域地貌表T3，获取对应航点的β个角点特征，将步骤（1）获取的α个角点特征，与β个角点特征进行匹配，若则匹配成功，M₀＝1，否则，匹配失败，M₀＝0；同时，访问航段规划表T1，获取对应航点的坐标信息和高程信息，坐标信息包括航点的经度、纬度，表示为P′_Way-point(longitude,latitude)，高程信息包括航点的高度，表示为A′_Altitude；将步骤（1）得到的P_Way-point(longitude,latitude)、A_Altitude与P′_Way-point(longitude,latitude)、A′_Altitude进行匹配，计算二者的差值，得到结果M₁、M₂：M_P＝|P_Way-point(longitude,latitude)-P′_Way-point(longitude,latitude)|M_A＝|A_Altitude-A′_Altitude|M_P表示航点坐标值之差，M_A表示航点高度值之差，若经纬度的差值均在0.1范围内，则M₁＝1，否则M₁＝0，同时若高度差值在10米范围内，则M₂＝1，否则M₂＝0；第三步，提取飞行中地物角点特征及位置高程信息，进行任务载荷规划信息及地貌信息匹配；已到达指定航点，结合先验图像信息或地理信息系统，根据任务载荷规划表T2中航点对应无人机的参数，调整无人机摄像机角度，采集多源数据；多源数据包括：A：图像信息：根据任务载荷规划表T2，调整CCD摄像机姿态，获得航点对应地貌的高清航拍图像；B：导航信息：利用组合导航数据，获取实时的地貌位置数据；C：高程信息：采用激光测距，获得多点高度信息；然后进行多源数据匹配，包括：（1）地貌信息匹配首先对航拍图像进行预处理；其次，计算航拍图像N个角点特征；最后，访问机载地貌数据库，提取当前位置的多个角点特征，与N个角特征点匹配，计算得到地貌图像数据和航拍图像数据的匹配特征点数M，若则认为匹配成功，M₃＝1，否则为M₃＝0。（2）位置与高程数据匹配首先，对采集获得的地貌图像坐标信息及多点高度信息，地貌坐标信息包括地貌的经度、纬度，表示为P′_Object(longitude,latitude)，获取机载当前地貌坐标信息，表示为P_Object(longitude,latitude)，差值若M_O在A范围内，返回M₅=1，否则为0；M_O＝|P_Object(longitude,latitude)-P′_Object(longitude,latitude)|对于高度信息匹配，计算其均值和方差，分别为α₁、β₁，然后访问机载高程数据库，提取当前位置对应点的高程数据，并计算其均值方差，记为α₂、β₂；M₄＝|α₁-α₂|+|β₁-β₂|第四步，根据工况信息表T4数据计算加权系数和匹配阈值；根据工况信息表T4，给予不同特征匹配加权系数λ和匹配阈值V：λ＝2*(G+V+H+R)$V=\frac{2}{G+V+H+R}+10$第五步，加权计算。当P大于阈值V，则无人机未被欺骗，反之，无人机被欺骗：P＝λ*M₀*M₁*M₂*M₃*M₅/M₄