基于轻量化机载多源融合协同的导航干扰识别定位方法

本发明属于卫星导航干扰监测，具体涉及基于轻量化机载多源融合协同的导航干扰识别定位方法。

背景技术：

1、北斗导航定位授时体系作为时空信息基础设施，广泛应用于低空经济、无人驾驶、智慧交通领域。

2、然而，现有技术存在以下不足：第一，当导航干扰出现时，机载北斗自身定位失效，载体缺少可信绝对时空基准，干扰检测、测向定位结果可信度下降；第二，传统干扰检测主要依靠信噪比、自适应增益控制特征，压制干扰与欺骗干扰难以精细区分，缺少干扰识别不确定性量化手段，误报率较高；第三，高精度干扰源测向定位大多依赖大型天线阵列，或者需要多架无人机协同作业，硬件成本高，难以适配轻小型无人机，同时无法输出干扰源位置置信区间，工程应用受限。

3、因此亟需开发适配轻小型机载平台，能够在干扰条件下维持可信载体时空基准、可分类识别压制/欺骗干扰并量化识别置信度、单机完成干扰源定位且输出位置置信区间的导航干扰识别定位方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供基于轻量化机载多源融合协同的导航干扰识别定位方法，该方法适配轻小型无人机，实现干扰环境下载体可信时空基准维持、压制/欺骗干扰分类识别与置信度量化、单机完成干扰源定位并输出位置置信区间，保障北斗系统在低空经济、智慧交通场景安全运行。

2、为实现上述目的，本发明提供了基于轻量化机载多源融合协同的导航干扰识别定位方法，包括以下步骤：

3、s1、无人机在潜在干扰空域巡航，同步采集五元阵北斗、惯性导航、激光雷达、视觉导航的多源观测数据，读取上一历元机载平台定位结果，将多源观测数据输出至s2；

4、s2、接收s1输出的多源观测数据，采用中值运算分别得到北斗参考定位与多源里程计位置参考增量，依据合成误差阈值判别北斗定位异常，输出北斗定位异常标识、北斗参考定位、里程计位置参考增量至s3；

5、s3、接收s2输出数据以及上一历元平台位置与方差，依据北斗定位异常标识分模式解算机载平台当前历元可信绝对位置及位置方差，并更新机载平台完整位姿，将可信位置、位置方差、载体位姿输出至s4；

6、s4、接收s3输出的平台时空基准数据以及s1输出的北斗原始观测，计算多维度干扰特征偏差量，构建耦合平台位置方差的自适应判别阈值，多特征联合判定输出干扰类型标识至s5；

7、s5、接收s4输出的干扰特征偏差量与判别阈值，分别计算压制、欺骗干扰的识别置信指数，输出置信指数至s6、s7；

8、s6、接收s3输出的平台时空基准、s1输出的阵列相位观测数据以及无人机对地垂直高度，解算干扰源来向角并求解载波相位整周模糊度，映射得到干扰源绝对位置，通过误差传播合成干扰源位置估计方差，输出干扰源位置及位置估计方差至s7；

9、s7、接收s3的干扰类型标识、s4的置信指数、s7的干扰源位置及其位置估计方差，汇总输出导航干扰监测结果。

10、优选的，s2中，北斗定位异常判别所采用的位置偏差及异常标识满足：

11、；

12、；

13、式中，为北斗参考定位与多源里程计推演位置的偏差模值；为五元阵北斗定位中值结果；为上一历元机载平台定位结果；为中值函数；为惯性预积分相对位移；为激光雷达帧间位姿增量；为视觉里程计位姿增量；为北斗与多源里程计合成测量误差；为北斗定位异常标识，1代表定位正常，0代表定位异常。

14、优选的，s3中，机载平台当前历元可信绝对位置及其位置方差满足：

15、；

16、式中，为当前历元机载平台可信绝对位置；为当前历元可信载体位置方差；为北斗定位固有位置方差；为多源融合里程计坐标变化方差；为上一历元机载可信位置方差；为多源里程计历元位置参考增量；为北斗定位异常标识。

17、优选的，s4中，耦合平台位置方差的伪距残差异常判别阈值、定位偏差异常判别阈值满足：

18、；

19、；

20、式中，为伪距测量噪声；为伪距残差异常判别阈值；为定位偏差异常阈值；为agc异常判别阈值；为snr异常判别阈值；为定位偏差异常判别阈。

21、优选的，s5中，压制干扰置信指数、欺骗干扰置信指数满足：

22、；

23、；

24、式中，为压制干扰置信指数；为欺骗干扰置信指数；为干扰检测概率调整因子；为agc变化量；为信噪比变化量；为伪距残差；为载波相位残差；为接收机原始定位与可信基准的位置偏差。

25、优选的，s6中，干扰源位置估计方差满足：

26、；

27、式中，为干扰源位置估计方差；为相对高度测量方差；为干扰源水平来向角测角方差；为干扰源俯仰来向角测角方差；为无人机对地垂直高度。

28、优选的，五元阵北斗导航定位模块的部分天线阵元相位中心间距小于北斗信号载波半波长；

29、其中，为北斗对应频点的载波波长。

30、因此，本发明采用上述基于轻量化机载多源融合协同的导航干扰识别定位方法，与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

31、（1）采用五元阵北斗-惯性-激光雷达-视觉多源融合，北斗定位异常时依靠多源里程计递推得到带位置方差的机载可信时空基准的技术手段，所以克服了干扰环境下机载平台自身定位基准失效、监测结果可信度低的技术问题，进而达到为干扰检测、测向定位提供高可靠位置参考，提升整套干扰监测结果可信程度的技术效果。

32、（2）采用区分压制干扰、欺骗干扰两套特征判据，构建耦合平台位置方差的自适应判别阈值并计算干扰识别置信指数的技术手段，所以克服了传统仅依靠信噪比、agc固定阈值检测，误报率高、无法量化干扰识别不确定性的技术问题，进而实现压制干扰与欺骗干扰分类识别，可量化识别可信度，降低干扰检测误报的技术效果。

33、（3）采用五元小型天线阵列单机载波相位差测向，求解相位整周模糊度，综合平台、高度、测角误差合成干扰源位置估计方差的技术手段，所以克服了高精度干扰源定位依赖大型天线阵列或者多机协同、无法输出干扰源位置置信区间、难以适配轻小型无人机的技术问题，进而实现单机完成干扰源绝对位置解算并输出位置置信区间，提升方案工程适用性，支撑低空导航干扰态势感知的技术效果。

34、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

1.基于轻量化机载多源融合协同的导航干扰识别定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于轻量化机载多源融合协同的导航干扰识别定位方法，其特征在于，s2中，北斗定位异常判别所采用的位置偏差及异常标识满足：

3.根据权利要求2所述的基于轻量化机载多源融合协同的导航干扰识别定位方法，其特征在于，s3中，机载平台当前历元可信绝对位置及其位置方差满足：

4.根据权利要求3所述的基于轻量化机载多源融合协同的导航干扰识别定位方法，其特征在于，s4中，耦合平台位置方差的伪距残差异常判别阈值、定位偏差异常判别阈值满足：

5.根据权利要求4所述的基于轻量化机载多源融合协同的导航干扰识别定位方法，其特征在于，s5中，压制干扰置信指数、欺骗干扰置信指数满足：

6.根据权利要求5所述的基于轻量化机载多源融合协同的导航干扰识别定位方法，其特征在于，s6中，干扰源位置估计方差满足：

7.根据权利要求6所述的基于轻量化机载多源融合协同的导航干扰识别定位方法，其特征在于，五元阵北斗导航定位模块的部分天线阵元相位中心间距小于北斗信号载波半波长；

8.一种计算机设备，其特征在于，包括：处理器，所述处理器用于与存储器耦合，读取并执行所述存储器中的指令和/或程序代码，以执行如权利要求1-7中任一项所述的方法。

9.一种计算机可读介质，其特征在于，所述计算机可读介质存储有计算机程序代码，当所述计算机程序代码在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-7中任一项所述的方法。