易明疆,李晉徽,溫志津

(1.軍事科學(xué)院系統(tǒng)工程研究院,北京 100083;2.電磁空間認(rèn)知與智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室,北京 100191)

0 引 言

隨著許多國(guó)家逐漸將低空空域開放,加上開源飛控的發(fā)展使得無人機(jī)制作更加簡(jiǎn)單,成本低廉,2005年之后,無人機(jī)進(jìn)入發(fā)展高潮期,以“無人機(jī)”為主題的研究呈逐年增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)[1](如圖1所示)。學(xué)者曾預(yù)言2020年美國(guó)境內(nèi)會(huì)超過15 000架無人機(jī),但事實(shí)上,到 2015 年中期,無人機(jī)的月銷量已超過15 000架[2]。伴隨著無人機(jī)的高速發(fā)展,無人機(jī)在包括航空攝影、地質(zhì)調(diào)查、交通測(cè)量、通信探測(cè)和貨物運(yùn)輸?shù)刃屡d領(lǐng)域大放異彩[3]。

圖1 中國(guó)知網(wǎng)近年來以“無人機(jī)”為主題的中英文期刊發(fā)文量

但與此同時(shí),無人機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展和無人機(jī)數(shù)量規(guī)模的龐大造成了一定程度的監(jiān)管難題[4],其中數(shù)量最龐大并已成為民用無人機(jī)主流的“低慢小”無人機(jī)(低飛行高度、慢速度以及小體積)[5]問題尤其突出。另外,大量“低慢小”無人機(jī)的操作員只是業(yè)余愛好者,并不知道無人機(jī)可能造成的潛在危險(xiǎn)[6]。由此,無人機(jī)濫用、黑飛和惡意使用給國(guó)家安全帶來了諸多威脅,導(dǎo)致世界各國(guó)愈加重視反無人機(jī)技術(shù)研究工作,并產(chǎn)生了諸多無人機(jī)反制相關(guān)的技術(shù)體制。

無人機(jī)反制方式通常分為3類:摧毀技術(shù)、壓制式干擾技術(shù)、欺騙式干擾技術(shù)。摧毀技術(shù)無法保留完整的無人機(jī),并且無人機(jī)墜落的過程中,還可能產(chǎn)生額外的傷害,導(dǎo)致應(yīng)用場(chǎng)景十分有限[7]。壓制式干擾技術(shù)干擾效能較低,容易被敵方發(fā)現(xiàn)并摧毀,并且隨著頻域?yàn)V波技術(shù)、抗干擾天線技術(shù)、偽衛(wèi)星技術(shù)、組合導(dǎo)航技術(shù)等抗干擾技術(shù)的應(yīng)用,大大增加了壓制式干擾的難度[8-9]。欺騙干擾技術(shù)通過直接入侵目標(biāo)接收機(jī)跟蹤環(huán)路來控制目標(biāo)機(jī)的飛行路徑,沒有產(chǎn)生額外的損害。所以,欺騙干擾技術(shù)是無人機(jī)管制的理想解決方案。

欺騙式干擾技術(shù)的主要原理是通過劫持無人機(jī)的通信鏈路或?qū)Ш芥溌穪砜刂颇繕?biāo)無人機(jī)。不論是通過衛(wèi)星導(dǎo)航、無線網(wǎng)絡(luò)還是其他無線電控制誘導(dǎo),都能很大程度上幫助解決無人機(jī)管制難的問題[10]。相比較而言,劫持衛(wèi)星導(dǎo)航鏈路的欺騙(衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙)因其具有隱蔽性強(qiáng)、威脅性大的干擾特點(diǎn),逐漸成為干擾技術(shù)研究的熱點(diǎn)之一[11]。衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙可以利用重放或制造欺騙信號(hào)來完全控制導(dǎo)航系統(tǒng),以隱蔽欺騙的形式使接收機(jī)的定位錯(cuò)誤,從而驅(qū)動(dòng)無人機(jī)的軌跡[12]。欺騙一旦成功實(shí)施,所產(chǎn)生的后果無法估量,因此,需要對(duì)導(dǎo)航欺騙技術(shù)進(jìn)行深入研究,確保其在反無人機(jī)應(yīng)用中發(fā)揮相應(yīng)功能。

由于全球定位系統(tǒng)(GPS)信號(hào)的開放性,導(dǎo)航欺騙主要集中在GPS欺騙上。GPS民碼缺乏認(rèn)證機(jī)制,信號(hào)模擬器或低成本開源設(shè)備可以輕松模仿GPS信號(hào)[13]。并且由于GPS信號(hào)十分微弱(到達(dá)地球的信號(hào)功率約為-160 dBW),欺騙信號(hào)可以通過功率優(yōu)勢(shì)提高接收機(jī)被捕獲的可能性,進(jìn)而誤導(dǎo)目標(biāo)接收機(jī)利用錯(cuò)誤的偽距進(jìn)行定位解算[14-15]。因此,目前所有的欺騙手段均只針對(duì)民用GPS信號(hào)展開[16-17]。

1 無人機(jī)衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙式干擾技術(shù)實(shí)施方式

近年來,成功實(shí)施無人機(jī)衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙式干擾的實(shí)例有很多:2011年12月,伊朗軍方誘捕了一架美國(guó)“哨兵”無人機(jī)(見圖2),這是全球電子戰(zhàn)中首次利用欺騙干擾技術(shù)捕獲敵方無人機(jī)的案例,轟動(dòng)了世界[18]。2012年12月,伊朗革命衛(wèi)隊(duì)在海灣水域再次捕獲一架美軍“掃描鷹”無人偵察機(jī)[19]。這也再次證明了伊朗使用的干擾方法的可行性。同年,美國(guó)軍方同樣利用欺騙式干擾技術(shù),成功實(shí)驗(yàn)了對(duì)無人機(jī)爬升和下落的控制。2013年,德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校Humphreys 團(tuán)隊(duì)于“白玫瑰”號(hào)游艇上進(jìn)行了 GPS 欺騙實(shí)驗(yàn),成功將該游艇誘騙至與原始航線偏離1 km的位置。

圖2 美國(guó)RQ-170“哨兵”無人機(jī)

無人機(jī)衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙的本質(zhì)是使欺騙信號(hào)代替GPS信號(hào)進(jìn)入被控?zé)o人機(jī)接收機(jī),使得解算出的虛假位置進(jìn)入無人機(jī)控制環(huán)路,從而達(dá)到控制機(jī)體的目的。根據(jù)工作原理,導(dǎo)航欺騙的實(shí)施可分為轉(zhuǎn)發(fā)式導(dǎo)航欺騙和生成式導(dǎo)航欺騙。其主要原理如圖3所示。

圖3 轉(zhuǎn)發(fā)式/生成式欺騙干擾原理圖

1.1 轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾

轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾通過轉(zhuǎn)發(fā)GPS信號(hào)來增加導(dǎo)航信號(hào)的傳播時(shí)延,控制產(chǎn)生功率放大后的欺騙信號(hào),使得一定區(qū)域內(nèi)接收機(jī)接收到欺騙信號(hào),進(jìn)而測(cè)得錯(cuò)誤偽距,實(shí)現(xiàn)錯(cuò)誤定位,以此實(shí)現(xiàn)干擾[20-22]。

1.2 生成式欺騙干擾

基于GPS民用信號(hào)結(jié)構(gòu)都是公開透明的特點(diǎn),生成式欺騙干擾可以直接復(fù)制信號(hào)的射頻載波、C/A碼和導(dǎo)航數(shù)據(jù)比特,通過改變這些參數(shù)的值,使得接收機(jī)解算出錯(cuò)誤的導(dǎo)航定位結(jié)果[23-25]。

2 無人機(jī)衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙式干擾技術(shù)研究現(xiàn)狀

轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙對(duì)設(shè)備要求較簡(jiǎn)單,但為保持目標(biāo)接收器的鐘差穩(wěn)定,轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延必須為正,這就對(duì)欺騙位置有一定的限制,降低了轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙的使用價(jià)值[26]。生成式欺騙可以自主地發(fā)射欺騙GPS信號(hào),并且可以添加正負(fù)均可的時(shí)延,自由度及靈活性較好。生成式欺騙干擾的干擾效果更好,因?yàn)槠涓蓴_方式不會(huì)使接收機(jī)產(chǎn)生任何錯(cuò)誤警報(bào)[27]。由于生成式欺騙技術(shù)成熟,產(chǎn)生的欺騙位置靈活,目前所使用技術(shù)大多基于生成式欺騙技術(shù)。針對(duì)無人機(jī)的導(dǎo)航欺騙技術(shù),最新研究主要聚焦于無人機(jī)誘導(dǎo)技術(shù)研究、組合導(dǎo)航欺騙研究和欺騙隱蔽性研究3個(gè)方面。

2.1 無人機(jī)衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙誘導(dǎo)技術(shù)研究

無人機(jī)誘導(dǎo)技術(shù)是無人機(jī)導(dǎo)航欺騙的基礎(chǔ)問題,主要解決欺騙中控制過程對(duì)欺騙路徑的影響問題,是研究欺騙實(shí)施效果的“藍(lán)圖”和“范本”,主要分為誘導(dǎo)策略研究、控制研究和軌跡研究。

2.1.1 誘導(dǎo)策略研究

無人機(jī)導(dǎo)航欺騙的目的是引導(dǎo)無人機(jī)進(jìn)入指定區(qū)域。因此,在導(dǎo)航欺騙工程實(shí)現(xiàn)過程中,選擇合適的欺騙策略,建立欺騙信號(hào)與無人機(jī)運(yùn)動(dòng)之間的映射關(guān)系是非常重要的。

(1) 利用“禁飛區(qū)”的誘導(dǎo)策略

在工程實(shí)現(xiàn)方面,導(dǎo)航欺騙策略已被整合入多種反無人機(jī)系統(tǒng)之中。其中相對(duì)最容易實(shí)現(xiàn)的誘騙策略是給無人機(jī)施加“禁飛區(qū)”的信號(hào)誘騙其降落?！敖w區(qū)”的欺騙方案缺點(diǎn)也很明顯:若無人機(jī)本身不預(yù)設(shè)禁飛區(qū)則不受影響,或誘騙的禁飛區(qū)位置與前一時(shí)刻所處位置相差過大,則自檢機(jī)制不會(huì)接受誘騙信號(hào)。

因此,為對(duì)大多數(shù)無人機(jī)進(jìn)行欺騙,國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究都集中在對(duì)使用欺騙信號(hào)來誘導(dǎo)無人機(jī)運(yùn)動(dòng)的方案進(jìn)行研究。借助定位偏移,逐步拉偏無人機(jī)飛行軌跡,最終將無人機(jī)誘導(dǎo)至特定位置和軌跡。其基本誘導(dǎo)策略模型主要有懸停狀態(tài)下的誘導(dǎo)策略和直線飛行狀態(tài)下的誘導(dǎo)策略。

(2) 懸停狀態(tài)下的誘導(dǎo)策略

在懸停狀態(tài)下,無人機(jī)會(huì)根據(jù)當(dāng)前位置與懸停點(diǎn)的位置差,朝向懸停點(diǎn)修正飛行。在當(dāng)前位置后方發(fā)送虛假位置可引導(dǎo)無人機(jī)飛向前方誘騙位置,具體原理示意如圖4所示。

圖4 無人機(jī)懸停誘騙模型

(3) 直線飛行狀態(tài)下的誘導(dǎo)策略

在直線飛行狀態(tài)下,無人機(jī)會(huì)從當(dāng)前位置朝向目的點(diǎn)進(jìn)行飛行。在確定無人機(jī)的目的點(diǎn)后,通過發(fā)送多個(gè)虛假位置,逐次改變無人機(jī)飛行方向達(dá)到拉偏的目的,原理如圖5所示。

圖5 無人機(jī)直線飛行誘騙模型

Li M等提出了一種用于計(jì)算無人機(jī)誤導(dǎo)位置的欺騙策略:利用接收機(jī)輸出的位置和速度的控制誤差,來設(shè)定逐步欺騙位置[28]。根據(jù)誘導(dǎo)模型原理,He D等通過簡(jiǎn)易的GPS信號(hào)模擬系統(tǒng)進(jìn)行欺騙攻擊,位置欺騙信號(hào)通過自適應(yīng)算法不斷產(chǎn)生,使無人機(jī)成功向指定位置移動(dòng)[29]。Ma C等根據(jù)欺騙信號(hào)對(duì)接收環(huán)路影響的穩(wěn)定距離區(qū)間來設(shè)定欺騙起始點(diǎn)的作用范圍,并根據(jù)飛行步長(zhǎng)逐步修正航線[30],如圖6所示。

圖6 一種根據(jù)接收環(huán)路穩(wěn)定性設(shè)置的欺騙策略

2.1.2 誘導(dǎo)控制研究

欺騙策略需結(jié)合誘導(dǎo)控制模型進(jìn)行欺騙。欺騙干擾的核心目的是使欺騙影響進(jìn)入到無人機(jī)控制環(huán)路,達(dá)到控制量偏移的目的。誘導(dǎo)控制研究就是探究偏移量在控制環(huán)路的轉(zhuǎn)移機(jī)理。需要說明的是,進(jìn)行誘導(dǎo)控制研究時(shí),通常結(jié)合無人機(jī)飛行控制閉環(huán)模型進(jìn)行研究。其主要研究欺騙信號(hào)進(jìn)入無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)后無人機(jī)的響應(yīng)過程。

欺騙控制量進(jìn)入飛行控制系統(tǒng)后,在環(huán)路中逐級(jí)產(chǎn)生影響:在飛控規(guī)劃路徑后,依次影響期望位置、期望速度、期望姿態(tài)、期望推力及反饋的整個(gè)控制環(huán)路[31]。其主要原理如圖7所示。

圖7 無人機(jī)飛行控制邏輯框架圖

環(huán)路中的控制主要以PID控制為主[32],相關(guān)研究圍繞基于控制算法實(shí)施欺騙展開。2014年,奧地利理工大學(xué)的Daniel P.Shepard等構(gòu)建了一個(gè)連續(xù)時(shí)間線性系統(tǒng)模型,來探討捕獲后控制的動(dòng)力學(xué)問題。使用比例導(dǎo)數(shù)(PD)控制器跟蹤實(shí)際軌跡的位置和速度,外環(huán)產(chǎn)生姿態(tài)和推力指令,內(nèi)環(huán)產(chǎn)生控制面指令來跟蹤外環(huán)指令的姿態(tài),得出GPS欺騙不會(huì)影響內(nèi)環(huán)性能的結(jié)論[33]。

2.1.3 誘導(dǎo)軌跡研究

誘導(dǎo)軌跡是誘導(dǎo)控制的外部表現(xiàn),是導(dǎo)航欺騙效果的直接體現(xiàn)。近年來,導(dǎo)航軌跡的研究集中在如何隱蔽拉偏軌跡和利用合適軌跡跟蹤算法完成需求任務(wù)。

2015年,徐成勛認(rèn)為要想讓無人機(jī)準(zhǔn)確到達(dá)目標(biāo)點(diǎn),必須知道無人機(jī)目標(biāo)的位置、引導(dǎo)方向和航路點(diǎn)[34]。

2021年Ma C等基于胡蘿卜追逐算法、非線性導(dǎo)引律、純追擊與視線算法和矢量場(chǎng)算法4種路徑跟蹤算法分別建立了欺騙路徑規(guī)劃模型,提出了欺騙稀疏搜索算法。建立由欺騙信號(hào)決定的無人機(jī)搜索空間模型[35],如圖8所示。

圖8 隨機(jī)代價(jià)下SSAS算法的應(yīng)用

2.2 無人機(jī)組合導(dǎo)航欺騙研究

針對(duì)組合導(dǎo)航的欺騙研究是近年來又一研究重點(diǎn)。無人機(jī)利用組合導(dǎo)航技術(shù)來增強(qiáng)在各種環(huán)境下的導(dǎo)航可靠性,其中較為常見的是GPS導(dǎo)航系統(tǒng)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)組成的組合導(dǎo)航系統(tǒng),其原理如圖9所示。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是一個(gè)具有隱蔽性強(qiáng)、獨(dú)立性較高以及抗干擾能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)的導(dǎo)航系統(tǒng),但其誤差會(huì)隨著時(shí)間而累加[36]。組合導(dǎo)航可以很好地結(jié)合GPS和INS的優(yōu)點(diǎn),克服二者的不足:一方面,GPS可改善INS的誤差累加現(xiàn)象;另一方面,INS具備短期精度高的特點(diǎn),保證GPS接收機(jī)在GPS信號(hào)弱或是受到干擾時(shí)正常工作[37]。無人機(jī)組合導(dǎo)航系統(tǒng)的引入增大了實(shí)施導(dǎo)航欺騙的難度;并且,在檢測(cè)欺騙攻擊方面,對(duì)于配備了慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的無人機(jī)對(duì)位置變化的動(dòng)態(tài)響應(yīng)更加敏感[38]。

圖9 GPS/INS組合導(dǎo)航結(jié)構(gòu)

2.2.1 欺騙影響研究

組合導(dǎo)航的欺騙需要綜合考慮慣性導(dǎo)航對(duì)導(dǎo)航結(jié)果的估計(jì)和反饋?zhàn)饔?需要結(jié)合卡爾曼濾波器研究欺騙信號(hào)注入后對(duì)于組合導(dǎo)航定位的影響。2018年,Liu Y等以組合導(dǎo)航系統(tǒng)的卡爾曼濾波為重點(diǎn)分析了欺騙干擾對(duì)組合導(dǎo)航系統(tǒng)的影響,發(fā)現(xiàn)在欺騙攻擊下,估計(jì)的慣性傳感器偏差不再可靠[39]。

2.2.2 欺騙策略研究

欺騙策略主要結(jié)合欺騙的輸入控制來進(jìn)行效果上的研究。2019年,Guo Y等發(fā)現(xiàn)當(dāng)欺騙信號(hào)的加速度分量為無人機(jī)當(dāng)前加速度與欺騙控制輸入之間的差值時(shí),GPS/INS組合導(dǎo)航的無人機(jī)可以被隱蔽欺騙[40]。

2.3 無人機(jī)衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙隱蔽性研究

GPS/INS組合導(dǎo)航是無人機(jī)抗欺騙的一種有效手段,所以對(duì)于GPS/INS組合導(dǎo)航的欺騙,就需要考慮在告警門限下欺騙的問題,即隱蔽性欺騙研究。無人機(jī)組合導(dǎo)航的告警門限主要來源于GPS系統(tǒng)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)融合分析。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)提供的姿態(tài)信息以及角速度信息,可利用GPS提供的全時(shí)段高精度位置信息來修正系統(tǒng)的各項(xiàng)誤差參數(shù),以此來提高虛假定位的告警率;與此同時(shí)有利于 GPS 接收機(jī)提高天線定向操縱性,幫助它快速鎖定可見衛(wèi)星。二者的相互作用促使復(fù)合導(dǎo)航系統(tǒng)性能和抗欺騙能力達(dá)到最優(yōu)化。

其中,無人機(jī)多采用歸一化新息平方檢測(cè)進(jìn)行導(dǎo)航欺騙檢測(cè),主要原理是通過無人機(jī)組合導(dǎo)航系統(tǒng)估計(jì)的無人機(jī)狀態(tài)與接收到的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)之間的協(xié)方差(新息協(xié)方差NIS)是否超過正常誤差范圍閾值(預(yù)警限)來檢測(cè)受欺騙程度。相關(guān)研究主要圍繞閾值下的欺騙動(dòng)力學(xué)及欺騙軌跡等進(jìn)行。

2.3.1 欺騙狀態(tài)量變化研究

首先是探究預(yù)警限的約束下欺騙狀態(tài)量變化范圍。其目的是在此約束條件下的狀態(tài)量變化范圍內(nèi),設(shè)計(jì)的欺騙策略同樣不會(huì)突破預(yù)警限。2011年,蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員研究了欺騙信號(hào)功率、定時(shí)和位置精度不同的情況下接收機(jī)預(yù)警限下的最小位置精度[41]。2011年Humphreys團(tuán)隊(duì)研究了欺騙過程中預(yù)警限的動(dòng)力學(xué)問題,通過發(fā)出一系列欺騙信號(hào)來采集無人機(jī)接收后做出位置偏離變化的加速度和速度值。根據(jù)以上信息,便可使用其極限值來規(guī)劃無人機(jī)的欺騙軌跡[42]。

2.3.2 欺騙實(shí)施條件研究

其次是隱蔽條件下的欺騙實(shí)施條件探究。2014年,伊利諾伊理工學(xué)院的研究人員表明,如果完全了解無人機(jī)的飛行軌跡,欺騙信號(hào)有可能在不被自檢監(jiān)視器發(fā)現(xiàn)的情況下進(jìn)行較大位置誤差的欺騙[43],如圖10所示。

圖10 欺騙、估計(jì)及實(shí)際軌跡示意圖

2.3.3 欺騙策略研究

最后是隱蔽條件下的欺騙策略的研究。2017年,Humphreys團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)研究了欺騙規(guī)劃軌跡的預(yù)警限,得出沿交叉航線軌跡多個(gè)傳感器可能會(huì)引起預(yù)警,而沿航跡偏離的欺騙策略引起響應(yīng)可能性相對(duì)較小的結(jié)論[44]。2019年,Liu Y等基于NIS檢測(cè)證明了對(duì)斜坡型故障剖面的有效性,以及在某些欺騙場(chǎng)景下測(cè)量平均優(yōu)于新息平均的優(yōu)勢(shì)[45]。

2.4 現(xiàn)狀總結(jié)與不足分析

根據(jù)上述關(guān)于無人機(jī)導(dǎo)航欺騙干擾技術(shù)的發(fā)展情況分析可知:近年來,各研究機(jī)構(gòu)對(duì)該領(lǐng)域的研究熱度較高,并相繼產(chǎn)出了一定的研究成果,但是目前還存在如下不足之處亟待解決:

(1) 部分領(lǐng)域研究不足。對(duì)于組合導(dǎo)航模式下的欺騙方法考慮不足,目前只有美國(guó)德克薩斯州立大學(xué)對(duì)松耦合的組合導(dǎo)航方式有一定的研究,對(duì)于基于深耦合和緊耦合的組合導(dǎo)航方式下的欺騙研究相對(duì)較少甚至空缺。

(2) 缺乏欺騙的評(píng)價(jià)指標(biāo)。缺少對(duì)導(dǎo)航欺騙控制的量化評(píng)價(jià)指標(biāo),很多學(xué)者更加偏重于研究分析欺騙攻擊成功的精度要求和目的要求,如拉偏角度、新息檢測(cè)量度、欺騙軌跡擬合程度等。但是對(duì)于實(shí)施代價(jià)和欺騙程度的量化標(biāo)準(zhǔn)考慮不足,目前缺乏量化指標(biāo)體系對(duì)其成功性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

(3) 欺騙效果不夠精確。大部分研究機(jī)構(gòu)都涉獵了導(dǎo)航欺騙中無人機(jī)被欺騙后的動(dòng)力學(xué)模型及相關(guān)欺騙路徑跟蹤的問題,并沒有基于欺騙策略研究組合導(dǎo)航無人機(jī)接受誤差的容忍度和魯棒性,沒有對(duì)無人機(jī)多模式做自適應(yīng)研究,沒有基于無人機(jī)飛控規(guī)劃原理進(jìn)行欺騙。

(4) 缺乏欺騙研究的驗(yàn)證環(huán)境。大部分仿真均為策略和單個(gè)模型的實(shí)驗(yàn)室數(shù)值仿真,缺少基于實(shí)際飛控在環(huán)的導(dǎo)航欺騙策略的全機(jī)模型可視化仿真。

3 無人機(jī)衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙式干擾技術(shù)的未來發(fā)展展望

結(jié)合該領(lǐng)域中衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙式干擾技術(shù)的不足之處,期待其在以下方面形成突破:

(1) 適應(yīng)最新的無人機(jī)技術(shù)體制和作戰(zhàn)形態(tài)

近年來,基于多種組合導(dǎo)航形式的無人機(jī)導(dǎo)航技術(shù)迅速發(fā)展,隨之而來的就是導(dǎo)航欺騙的難度不斷加大。衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙相關(guān)研究應(yīng)當(dāng)盡快適應(yīng)新的無人機(jī)技術(shù)體制,提高成功干擾的概率。加強(qiáng)發(fā)展基于多種組合導(dǎo)航、與慣導(dǎo)的深組合及緊組合的導(dǎo)航欺騙研究。探究適應(yīng)多種組合導(dǎo)航形式的無人機(jī)導(dǎo)航欺騙策略以適應(yīng)對(duì)抗的需要。同時(shí),蜂群作戰(zhàn)是無人機(jī)的最新作戰(zhàn)形式,應(yīng)當(dāng)加大適應(yīng)對(duì)抗蜂群欺騙的相關(guān)研究力度,研究制定適合對(duì)抗蜂群的多無人機(jī)欺騙策略,力求達(dá)到適應(yīng)大規(guī)模集群的無人機(jī)導(dǎo)航對(duì)抗作戰(zhàn)需求,突破數(shù)量,形成實(shí)戰(zhàn)能力。

(2) 形成實(shí)際化和精準(zhǔn)性的針對(duì)欺騙策略

無人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)和飛行控制系統(tǒng)聯(lián)系緊密。導(dǎo)航欺騙不能只關(guān)注導(dǎo)航的引導(dǎo)作用,還需更多關(guān)注導(dǎo)航引導(dǎo)下飛行控制對(duì)于無人機(jī)的影響作用,根據(jù)一系列的連鎖控制作用來進(jìn)行欺騙的規(guī)劃和設(shè)計(jì),才能做到有的放矢,精準(zhǔn)掌控。針對(duì)飛行控制做欺騙效果方面的研究,可以提高欺騙的精準(zhǔn)性和提升實(shí)際軌跡效果。同時(shí),在實(shí)際欺騙模擬中,導(dǎo)航欺騙策略應(yīng)當(dāng)考慮同時(shí)適應(yīng)不同慣導(dǎo)精度、雷達(dá)引導(dǎo)精度、欺騙信號(hào)精度、無人機(jī)多模態(tài)飛行模式,并且應(yīng)當(dāng)考慮實(shí)際地形及天氣等對(duì)于導(dǎo)航欺騙策略的影響作用。

(3) 建立從實(shí)施到評(píng)價(jià)的欺騙驗(yàn)證模型體系

建立合適的欺騙評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,定量定性描述無人機(jī)導(dǎo)航欺騙的實(shí)施效果,在統(tǒng)一的體系中評(píng)估各項(xiàng)導(dǎo)航欺騙對(duì)抗策略的效能。同時(shí),建立形成欺騙體系化的整套裝備實(shí)機(jī)模擬策略驗(yàn)證仿真系統(tǒng)。依靠單一的導(dǎo)航欺騙干擾技術(shù)很難達(dá)到理想效果,所以需要結(jié)合目標(biāo)識(shí)別與跟蹤、無線電偵察、欺騙信號(hào)控制等多項(xiàng)科研技術(shù),建立導(dǎo)航欺騙在環(huán)仿真系統(tǒng)及實(shí)機(jī)欺騙驗(yàn)證系統(tǒng),為實(shí)機(jī)的欺騙驗(yàn)證做以鋪墊。

4 結(jié)束語

隨著以無人機(jī)為主的智能化無人戰(zhàn)場(chǎng)的不斷演進(jìn),以衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙式干擾技術(shù)作為無人機(jī)反制手段的研究受到越來越多的關(guān)注,成為各研究機(jī)構(gòu)和眾多研究人員重點(diǎn)研究的課題。本文梳理了導(dǎo)航欺騙研究的三大熱點(diǎn),即無人機(jī)衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙誘導(dǎo)技術(shù)、無人機(jī)組合導(dǎo)航欺騙技術(shù)及無人機(jī)衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙隱蔽性技術(shù)。結(jié)合導(dǎo)航欺騙實(shí)施的相關(guān)技術(shù)原理、各研究機(jī)構(gòu)研究現(xiàn)狀及不足之處,對(duì)未來無人機(jī)導(dǎo)航欺騙發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望,期望能夠?qū)ξ磥頍o人機(jī)衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙式干擾技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展起到一定的啟示作用,達(dá)到真正有效全面管制無人機(jī)和打贏未來無人化戰(zhàn)爭(zhēng)的目的。