基于新息速率抗差估计的INS/GNSS组合导航系统欺骗检测算法
2021-10-17吕志伟张伦东高扬骏
中国惯性技术学报 2021年3期
张 超,吕志伟,2,张伦东,高扬骏,2
(1. 信息工程大学,郑州 450000;2. 地理信息工程国家重点实验室,西安 710054)
惯性导航系统(Inertial Navigation System, INS)和全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)的组合导航系统在军用和民用领域得到了广泛而深入的应用。但由于GNSS 信号微弱且民码结构公开,使其容易受到欺骗干扰的影响。欺骗干扰是指干扰源播发虚假卫星信号,诱导目标接收机进行捕获与跟踪,进而输出错误信息的技术[1]。GNSS欺骗技术的分类方式有很多,按攻击阶段分类可分为捕获阶段欺骗干扰和跟踪阶段欺骗干扰,而跟踪阶段欺骗干扰按欺骗信号的码相位和载波频率与真实信号是否保持同步,又可分为同步式欺骗干扰和异步式欺骗干扰[2]。在欺骗干扰环境下,组合导航系统的GNSS 模块锁定欺骗信号并输出错误的伪距和伪距率,进而影响测量更新阶段的状态误差估计值并输出错误的导航结果。因此,欺骗检测对于提高组合导航系统的完好性和可用性显得十分重要。
INS/GNSS 组合导航系统的欺骗检测算法可分为非耦合和耦合两类[3]。非耦合欺骗检测是指GNSS 与INS 独立工作,将GNSS 输出的位置、速度转换为加速度和角速度,与INS 输出的加速度和角速度进行一致性检验。耦合欺骗检测是指GNSS 与INS 输出的信息通过Kalman 滤波等方式融合,通常使用残差或新息序列作为检验统计量,检测方式采用假设检验。这类方法的缺点是在欺骗干扰影响下组合导航系统的反馈校正机制会使残差或新息序列偏离正常值导致误警率和漏警率升高[4]。……
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