本技術(shù)涉及衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙，特別是涉及一種針對(duì)蜂擁控制無(wú)人機(jī)集群的衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙方法。

背景技術(shù)：

1、衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙作為一種主流的反無(wú)人機(jī)手段，在對(duì)無(wú)人機(jī)集群的管控和反制過(guò)程中具有獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。但是，隨著對(duì)自然界生物集群行為研究的不斷深入，研究人員從生物群體的智能集群行為中提煉出了分離、聚合和速度對(duì)齊等規(guī)則，研發(fā)了flocking(蜂擁)控制算法并用于無(wú)人集群的自主控制，使得無(wú)人集群逐漸涌現(xiàn)出了一定的自組織性、自適應(yīng)性、可擴(kuò)展性和魯棒自愈性等智能特性。利用現(xiàn)有的欺騙方法對(duì)flocking(蜂擁)控制無(wú)人機(jī)集群進(jìn)行導(dǎo)航欺騙時(shí)，會(huì)因?yàn)榧簜€(gè)體無(wú)法同時(shí)實(shí)現(xiàn)速度對(duì)齊和極值約束而導(dǎo)致欺騙失效的后果，難以達(dá)到對(duì)flocking(蜂擁)控制無(wú)人機(jī)集群的有效管控和反制目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，有必要針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種能夠有效管控和反制蜂擁控制無(wú)人機(jī)集群的針對(duì)蜂擁控制無(wú)人機(jī)集群的衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙方法及裝置。

2、一種針對(duì)蜂擁控制無(wú)人機(jī)集群的衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙方法，所述方法包括：

3、構(gòu)建蜂擁控制無(wú)人機(jī)集群的動(dòng)力學(xué)模型；利用動(dòng)力學(xué)模型推導(dǎo)得出衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙偏移量與無(wú)人機(jī)集群位置和速度的函數(shù)關(guān)系，計(jì)算無(wú)人機(jī)集群整體被欺騙的距離；

4、根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙偏移量與無(wú)人機(jī)集群的位置和速度的函數(shù)關(guān)系建立衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙模型的目標(biāo)函數(shù)，根據(jù)無(wú)人機(jī)集群的速度和安全距離、通信距離和無(wú)人機(jī)集群整體被欺騙的距離設(shè)置衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙模型的約束條件；根據(jù)目標(biāo)函數(shù)和約束條件建立衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙模型；

5、對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙模型進(jìn)行求解得到欺騙偏移量；利用欺騙偏移量生成衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙信號(hào)對(duì)蜂擁控制無(wú)人機(jī)集群進(jìn)行欺騙，成功欺騙集群中的部分無(wú)人機(jī)；

6、在蜂擁控制算法三原則的作用下以部分無(wú)人機(jī)集群個(gè)體的速度欺騙帶動(dòng)整個(gè)無(wú)人機(jī)集群速度的改變，在欺騙過(guò)程中，通過(guò)調(diào)節(jié)欺騙偏移量的施加方向來(lái)避免無(wú)人機(jī)集群個(gè)體速度和間距超過(guò)極值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)集群整體的欺騙。

7、在其中一個(gè)實(shí)施例中，構(gòu)建蜂擁控制無(wú)人機(jī)集群的動(dòng)力學(xué)模型，包括：

8、構(gòu)建蜂擁控制無(wú)人機(jī)集群的動(dòng)力學(xué)模型為

9、

10、其中，α,β分別為常系數(shù)，l為無(wú)人機(jī)集群的拉普拉斯矩陣，i為單位矩陣，且：x＝[ptvt?at]t，ai分別為集群個(gè)體i的加速度，pi,vi,ui分別為集群個(gè)體i的位置、速度和控制輸入。

11、在其中一個(gè)實(shí)施例中，利用動(dòng)力學(xué)模型推導(dǎo)得出衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙偏移量與無(wú)人機(jī)集群位置和速度的函數(shù)關(guān)系，包括：

12、利用動(dòng)力學(xué)模型推導(dǎo)得出衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙偏移量與無(wú)人機(jī)集群位置和速度的函數(shù)關(guān)系，得到衛(wèi)星信號(hào)被欺騙后集群的位置為

13、

14、其中，q＝[q1?q1…qn]t為無(wú)人機(jī)集群的拉普拉斯矩陣的零特征值對(duì)應(yīng)的特征向量，δpi,δvi分別為在真實(shí)衛(wèi)星信號(hào)中由于導(dǎo)航欺騙導(dǎo)致的位置和速度的欺騙偏移量，dt為兩個(gè)相鄰時(shí)刻之間的間隔，δvi為兩個(gè)相鄰時(shí)刻之間的速度變化量，t表示時(shí)刻,pi(t)表示第i個(gè)無(wú)人機(jī)在時(shí)間t時(shí)的位置信息，vi(t)表示第i個(gè)無(wú)人機(jī)在時(shí)間t時(shí)的速度信息，n表示無(wú)人機(jī)集群中無(wú)人機(jī)的個(gè)數(shù)。

15、在其中一個(gè)實(shí)施例中，利用動(dòng)力學(xué)模型推導(dǎo)得出衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙偏移量與無(wú)人機(jī)集群位置和速度的函數(shù)關(guān)系，得到衛(wèi)星信號(hào)被欺騙后集群的速度為

16、

17、在其中一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算無(wú)人機(jī)集群整體被欺騙的距離為

18、

19、其中，q＝[q1?q1…qn]t為無(wú)人機(jī)集群的拉普拉斯矩陣的零特征值對(duì)應(yīng)的特征向量，δpi,δvi分別為在真實(shí)衛(wèi)星信號(hào)中由于導(dǎo)航欺騙導(dǎo)致的位置和速度的欺騙偏移量，dt為兩個(gè)相鄰時(shí)刻之間的間隔，δvi為兩個(gè)相鄰時(shí)刻之間的速度變化量，t表示時(shí)刻,n表示無(wú)人機(jī)集群中無(wú)人機(jī)的個(gè)數(shù)。

20、在其中一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)目標(biāo)函數(shù)和約束條件建立衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙模型，包括：

21、根據(jù)目標(biāo)函數(shù)和約束條件建立衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙模型為

22、

23、約束條件：

24、

25、δrc≥δdref

26、rsafe≤dij≤rref

27、ts＝te

28、φu≥ku

29、其中，為集群個(gè)體i被欺騙后的速度值，δvmax為速度欺騙偏移量的最大值，vmax為無(wú)人機(jī)集群個(gè)體i所能達(dá)到的最大速度值，rsafe為集群個(gè)體間的安全距離半徑，rref為集群個(gè)體之間有效的通信距離半徑，φu為集群的整體性系數(shù)，ku為常系數(shù)，te為期望的欺騙時(shí)間，ts為實(shí)際的欺騙時(shí)間，δrc表示無(wú)人機(jī)集群整體被欺騙的距離，δdref表示期望的欺騙距離，vi表示無(wú)人機(jī)集群個(gè)體i的速度，δvi(t)表示在真實(shí)衛(wèi)星信號(hào)中由于導(dǎo)航欺騙導(dǎo)致的速度的欺騙偏移量，n表示無(wú)人機(jī)集群中無(wú)人機(jī)的個(gè)數(shù)。

30、一種針對(duì)蜂擁控制無(wú)人機(jī)集群的衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙裝置，所述裝置包括：

31、欺騙偏移量推導(dǎo)模塊，用于構(gòu)建蜂擁控制無(wú)人機(jī)集群的動(dòng)力學(xué)模型；利用動(dòng)力學(xué)模型推導(dǎo)得出衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙偏移量與無(wú)人機(jī)集群位置和速度的函數(shù)關(guān)系，計(jì)算無(wú)人機(jī)集群整體被欺騙的距離；

32、建立衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙模型模塊，用于根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙偏移量與無(wú)人機(jī)集群的位置和速度的函數(shù)關(guān)系建立衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙模型的目標(biāo)函數(shù)，根據(jù)無(wú)人機(jī)集群的速度和安全距離、通信距離和無(wú)人機(jī)集群整體被欺騙的距離設(shè)置衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙模型的約束條件；根據(jù)目標(biāo)函數(shù)和約束條件建立衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙模型；

33、衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙模型求解模塊，用于對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙模型進(jìn)行求解得到欺騙偏移量；利用欺騙偏移量生成衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙信號(hào)對(duì)蜂擁控制無(wú)人機(jī)集群進(jìn)行欺騙，成功欺騙集群中的部分無(wú)人機(jī)；

34、無(wú)人機(jī)集群整體欺騙模塊，用于在蜂擁控制算法三原則的作用下以部分無(wú)人機(jī)集群個(gè)體的速度欺騙帶動(dòng)整個(gè)無(wú)人機(jī)集群速度的改變，在欺騙過(guò)程中，通過(guò)調(diào)節(jié)欺騙偏移量的施加方向來(lái)避免無(wú)人機(jī)集群個(gè)體速度和間距超過(guò)極值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)集群整體的欺騙。

35、上述針對(duì)蜂擁控制無(wú)人機(jī)集群的衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙方法及裝置，本發(fā)明首先構(gòu)建蜂擁控制無(wú)人機(jī)集群的動(dòng)力學(xué)模型，推導(dǎo)得出衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙偏移量與無(wú)人機(jī)集群位置和速度的函數(shù)關(guān)系，接著計(jì)算無(wú)人機(jī)集群整體被欺騙的距離，根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙偏移量與無(wú)人機(jī)集群的位置和速度的函數(shù)關(guān)系建立衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙模型的目標(biāo)函數(shù)，根據(jù)無(wú)人機(jī)集群的速度和安全距離、通信距離和無(wú)人機(jī)集群整體被欺騙的距離設(shè)置衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙模型的約束條件；根據(jù)目標(biāo)函數(shù)和約束條件建立衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙模型，對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙模型求解得到能夠保持無(wú)人機(jī)集群分離、聚合和對(duì)齊行為的欺騙偏移量，進(jìn)而利用欺騙偏移量生成衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙信號(hào)對(duì)蜂擁控制無(wú)人機(jī)集群進(jìn)行欺騙，成功欺騙集群中的部分無(wú)人機(jī)，最后在蜂擁控制算法三原則的作用下以部分集群個(gè)體的速度欺騙帶動(dòng)整個(gè)無(wú)人機(jī)集群速度的改變，同時(shí)，在欺騙過(guò)程中，通過(guò)調(diào)節(jié)欺騙偏移量的施加方向來(lái)避免集群個(gè)體速度和間距超過(guò)極值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)集群整體的欺騙，本技術(shù)能夠?qū)⒎鋼砜刂茻o(wú)人機(jī)集群欺騙至預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)位置，提高對(duì)無(wú)人機(jī)集群整體的欺騙效果，可應(yīng)用于對(duì)非法無(wú)人機(jī)集群進(jìn)行管控和反制的各類場(chǎng)景。