本发明属于导航干扰，具体涉及一种多波束导航对抗效果评估系统及方法。
背景技术：
1、早期的干扰技术相对简单，通常以高功率噪声的方式运作，旨在压制或混淆对抗方信号。随着有针对性的干扰技术的发展，干扰技术变得更加复杂，以干扰雷达和通信系统使用的特定频率。随着20世纪末gnss的出现，人们的注意力转向了卫星导航干扰。全球导航卫星系统干扰技术的发展是针对从卫星接收到的微弱信号，这些信号在到达地球表面时由于功率水平低而容易受到攻击。
2、目前导航干扰技术根据干扰体制可以分为两大类：压制式干扰和欺骗式干扰。压制式干扰以大功率干扰信号从时域或频域对导航信号进行压制，以阻止对抗方导航系统和导航接收机正常工作，是目前导航干扰的主要方式。欺骗式干扰则是指利用干扰信号与导航信号之间的强相关性实施干扰，导致导航系统提供错误的导航信息，且与导航信号的相关性越强，干扰效果越好。更加细分的导航干扰技术种类数量大，且各种新技术发展迅速，这样就会带来面对多样技术下干扰效果的评估问题。此外，随着我国北斗卫星导航系统的建成并投入使用，评估时只考虑针对单个导航系统的干扰效果并不可取。必须将北斗卫星导航系统的工作状况也纳入评估系统中，导航对抗的基本原则需要保证在干扰其余导航系统效果的同时，维持北斗卫星导航系统的正常工作。
3、目前对于导航对抗效果评估方法较少，根据实现形式主要分为两种。第一种是每隔一定间隔放置一个接收机，接收机位置固定，开关干扰并观察接收机的导航数据。这种评估方式成本低，方便实现，是目前大部分导航对抗效果评估时采用的方式。但是这种方式评估区域面积受限，接收机位置固定也会极大限制具体评估方案设计的灵活度。第二种则是利用空中载人平台挂飞测试系统，开关干扰并观察挂飞的接收机导航数据。这种评估方式效果好，可根据实际应用情况灵活设计评估方案，可最大限度的贴近实际干扰场景。但同时成本极高，与底面的数据通信过程复杂，且由于空中平台无法无人测试，所以具有一定的风险。此外随着相控阵技术的发展，更加复杂而有效的多波束干扰技术日趋成熟。针对多波束干扰源的情况，现有的评估方法均不能很好的使用。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种多波束导航对抗效果评估系统及方法，成本较低、评估方案设计灵活、可动态评估以及可以有效评估多波束干扰效果，并在系统中设计了对抗效果的量化方法。
2、本发明采用的技术方案为：一种多波束导航对抗效果评估系统，包括：1个干扰源、n个被干扰目标系统、1个pc端。干扰源发射干扰信号到被干扰目标系统中，信号经过处理后传输到pc端。
3、所述干扰源根据用户选定设定，包括：单波束干扰、多波束干扰。
4、其中，单波束干扰的情况下n＝1；干扰类型包括：欺骗式干扰，压制式干扰。
5、所述被干扰目标系统包括：gps模块、北斗导航模块、ins模块、gps功率检测模块、控制及信号处理模块和回传模块。
6、其中，被干扰目标系统由无人机吊飞进行动态测试，或固定位置进行静态测试；干扰源只对gps模块进行干扰，不影响到北斗导航模块；gps模块接收gps卫星信号，包括一个天线阵列，使用相控阵的原理进行接收波束扫描；北斗导航模块作为gps模块受干扰后的对照，接收北斗卫星信号，提供准确的导航信息；ins模块用于判断北斗导航系统是否受到干扰，若ins模块与北斗导航模块接收到的坐标信息平均差异大于设定的门限值，则说明导航对抗设计不合理，没有达到对抗效果；gps功率检测模块对接收到的gps卫星信号功率进行检测，检测信息一方面用于判断gps是否受干扰，另一方面经数据进一步处理后量化gps干扰效果；控制及信号处理模块，用于控制被干扰目标系统各模块的运转，处理来自各模块的信号；回传模块用于在pc端和被干扰目标系统之间建立通信，接收pc端的指令，发送初步处理后的数据。
7、本发明还提供了一种多波束导航对抗效果评估方法，应用于所述多波束导航对抗效果评估系统，具体步骤如下：
8、s1、初始化所述多波束导航对抗效果评估系统；
9、s2、首先开启干扰源，并判断干扰源干扰类型，若为单波束干扰则进一步判断干扰源是否有量化需求，即判断是否能确认干扰方向，若否，则所述评估系统采用全向工作模式，进入步骤s3，若是，则所述评估系统采用扫描工作模式，进入步骤s4，若为多波束干扰则所述评估系统以针对多波束干扰的评估流程进行工作，进入步骤s5；
10、s3、被干扰目标系统数量为1个，设置为全向工作模式，进行工作，得到gps功率检测数据，gps、北斗和ins轨迹对比图，在工作过程中利用gps功率检测数据判断是否受到干扰以及干扰是否为欺骗式干扰，全向工作模式结束，根据轨迹图完成对抗效果评估；
11、其中，对于欺骗式干扰只能利用轨迹对比图进行对抗效果评估，即欺骗式干扰只能在全向工作模式进行对抗效果评估。
12、s4、被干扰目标系统数量为1个，设置为扫描工作模式，进行工作，得到每个扫描角度的gps功率检测值并形成接收方向图，扫描工作模式结束，根据接收方向图完成对抗效果评估；
13、其中，对于压制式干扰可利用得到的接收方向图，量化某位置处评估系统受到干扰的大小，进行对抗效果评估，即扫描模式只能量化受到的压制式干扰。
14、s5、被干扰目标系统数量为n个，先设置为全向工作模式，进行工作，得到gps功率检测数据，gps、北斗和ins轨迹对比图，若没有量化需求或为欺骗式干扰则根据轨迹图完成对抗效果评估，若为压制式干扰且有量化需求则固定与干扰源距离，根据轨迹对比图，将n个被干扰系统移动至不同的多波束干扰区域，根据gps功率检测值，将被干扰目标系统移动到干扰效果最强的位置，每一个干扰系统再执行扫描工作模式，进入步骤s6；
15、s6、基于步骤s5，n个被干扰目标系统执行完扫描工作模式后将数据回传至pc端，在同一时刻，根据每个被干扰目标系统扫描角度—gps功率数据，在pc端形成n个方向图，量化多波束导航干扰效果，完成对抗效果评估。
16、进一步地，所述步骤s1具体如下：
17、s11、评估系统到达待测试区域，并在区域中进行移动或固定位置；
18、s12、pc端发送指令，设置gps模块接收gps卫星信号，开启北斗导航模块、开启ins模块，接收北斗卫星信号、ins卫星信号；
19、其中，所述评估系统中，pc端发送指令后，被干扰目标系统的回传模块接收到指令，再通过控制及信号处理模块执行指令。
20、s13、基于步骤s12，评估系统获取gps、北斗、ins定位信息；
21、s14、pc端发送指令，基于步骤s13获取的gps定位信息和北斗定位信息，评估系统将数据按帧结构打包并回传至pc端；
22、s15、判断gps和北斗定位信息是否相同，若不同则转到步骤s16，若相同则转到步骤s17；
23、s16、计数清零，pc端发送指令修正gps定位信息和北斗定位信息，转到步骤s12；
24、s17、计数加一，然后判断计数是否大于等于num，若否，则转到步骤s12，若是则说明评估系统各模块正常工作，完成评估系统初始化。
25、其中，num根据实际情况设定。
26、进一步地，所述步骤s3具体如下：
27、s31、评估系统到达待测试区域，并在区域中进行移动或固定位置；
28、s32、pc端发送指令，设置gps模块接收gps卫星信号，开启北斗导航模块、开启ins模块，接收北斗卫星信号、ins卫星信号；
29、s33、pc端发送指令，开启gps功率检测模块进行gps功率检测；
30、s34、基于步骤s32、s33，评估系统获取gps、北斗、ins定位信息以及gps功率检测数据；
31、s35、pc端发送指令，基于步骤s34获取的gps定位信息、gps功率检测数据、北斗定位信息，ins定位信息，评估系统将数据按帧结构打包并回传至pc端；
32、s36、判断gps功率是否跳变，若否，转到步骤s37，若是则确定受到干扰，且干扰类型为压制式干扰，转到步骤s38；
33、其中，gps功率未跳变的情况包括：(1)不在干扰区域；(2)受到欺骗式干扰而非压制式干扰。
34、s37、根据用户选用的干扰源，判断是否为欺骗式干扰，若是则转到s38，若否则移动评估系统或者干扰源，转到步骤s32；
35、s38、pc端观察导航差异，并分别形成轨迹图，得到干扰区域的具体范围，全向工作模式结束，完成效果评估；
36、在pc端根据gps定位信息、北斗定位信息、ins定位信息，形成三条轨迹图。观察北斗定位轨迹图与ins定位轨迹图的差异，若平均差异大于预先设定的门限值d1，说明导航对抗效果差；若平均差异小于等于门限值d1，再观察北斗定位轨迹图与gps定位轨迹图的差异，若平均差异预先设定的小于门限值d2，说明导航对抗效果差；若平均差异大于等于门限值d2，同时出现gps定位轨迹不连续、无规律变化或者无法出现gps定位轨迹，说明压制式干扰效果明显；反之，平均差异大于等于门限值d2但轨迹有规律，则说明欺骗式干扰效果明显。
37、其中，所述预先设定的门限值d1、d2根据实际场景设定。
38、最后根据轨迹图得到更具体的干扰区域范围，全向工作模式流程结束。
39、进一步地，所述步骤s4具体如下：
40、s41、pc端发送指令，开启北斗导航模块、开启ins模块，接收北斗卫星信号、ins卫星信号，设置gps模块进行波束扫描，接收gps卫星信号，并开启gps功率检测模块进行gps功率检测；
41、s42、判断扫描是否完成，若完成则转到步骤s44，若未完成则转到步骤s43；
42、s43、gps模块中天线阵列对空域扫描，定向接收gps卫星信号，并开启gps功率检测模块进行gps功率检测，同时接收北斗卫星信号、ins卫星信号，转到步骤s42；
43、s44、pc端发送指令，基于步骤s41获取的北斗定位信息、ins定位信息、gps定位信息和每个扫描角度的gps功率检测数据，评估系统将数据按帧结构打包并回传至pc端；
44、s45、基于步骤s44，pc端根据每个扫描角度的gps功率检测数据形成接收方向图，确认干扰方向，并量化干扰在该位置处的强度，得到量化干扰效果，扫描工作模式流程结束。
45、进一步地，所述全向工作模式中，所述欺骗式干扰只能利用轨迹对比图进行对抗效果评估，具体如下：
46、首先计算轨迹图中北斗坐标与惯性导航坐标平均距离db,i，以及北斗坐标与gps坐标平均距离db,g，表达式如下：
47、
48、其中，(xbn,ybn,zbn)表示轨迹图第n个北斗坐标，(xgn,ygn,zgn)表示轨迹图第n个gps坐标，(xin,yin,zin)表示轨迹图第n个惯性导航(ins)坐标。k表示参与量化的坐标数目，且值不超过轨迹图中的gps坐标总数。
49、然后设置两个门限d1，d2，当db,i≤d1，且db,g≥d2时认为导航对抗有效，反之无效。db,i越小，db,g越大，导航对抗效果越好。
50、进一步地，所述压制式干扰在全向工作模式中利用轨迹对比图进行对抗效果评估，在扫描工作模式中利用得到的接收方向图，量化某位置处评估系统受到干扰的大小，进行对抗效果评估，具体如下：
51、在无干扰时，在各个扫描角度的gps功率检测数据分布均匀，且数值较低。当有干扰发生时，检测到的功率值比正常值高，高出来的这部分能量即为干扰信号占用的能量。
52、根据扫描工作模式下gps功率检测最大值对应的角度，确定多波束干扰源的指向。根据雷达方程的理论，设干扰源发射机功率为pt，干扰源天线增益为g，则距离干扰源r处被干扰目标所照射到的功率密度s表达式如下：
53、
54、其中，r表示被干扰目标系统离干扰源的距离。
55、当已知每个干扰波束在固定距离下最强的位置和在该位置处不同扫描角度下干扰功率的数值，即s、r已知，得到干扰源功率方向图。若用户已知干扰源发射机功率pt，则可得到干扰源增益方向图。
56、进一步地，pc端向回传模块发送指令以及回传模块向pc端发送数据时，根据设计的数据帧结构进行数据打包，具体如下：
57、帧结构包括：起始符、地址段、数据段、校验段和结束序列。
58、(1)起始符固定为‘￥’。
59、(2)地址段分为两部分，第一部分表示设备名称，第二部分表示指令或数据名称。
60、(3)数据段第一位固定为‘，’，便于与地址段分开，数据之间也以‘，’分隔，发送指令时为空。
61、(4)校验段由’*’和1到2位校验和组成，校验和由从’￥’到’*’之间的所有字符进行异或得到的1或2位16进制数。
62、其中，校验和不包括￥和*；从pc端向回传模块发送指令时，默认没有校验和。
63、(5)结束序列中每个帧固定以crlf结束，结束序列在发送指令时默认附带，不需要额外声明。
64、本发明的有益效果：本发明所述系统包括：1个干扰源、n个被干扰目标系统、1个pc端，干扰源发射干扰信号到被干扰目标系统中，信号经过处理后传输到pc端。本发明在系统中设计了对抗效果的量化方法，被干扰目标由无人机挂飞，导航数据由系统中的回传模块发向上位机供测试人员查看，各种指令也经由回传模块发送，可以大大降低利用空中平台进行测试的风险，适用于不同体制和形式干扰的对抗效果评估，解决了现有导航对抗评估方式测试场地有限、评估方案设计灵活度受限、成本高、数据通信过程复杂以及载人空中平台具有风险等缺点，具有成本较低、评估方案设计灵活、可动态评估以及可以有效评估多波束干扰效果的优点。
1.一种多波束导航对抗效果评估系统，包括：1个干扰源、n个被干扰目标系统、1个pc端；干扰源发射干扰信号到被干扰目标系统中，信号经过处理后传输到pc端；
2.一种多波束导航对抗效果评估方法，应用于所述多波束导航对抗效果评估系统，具体步骤如下：
3.根据权利要求2所述的一种多波束导航对抗效果评估方法，其特征在于，所述步骤s1具体如下：
4.根据权利要求2所述的一种多波束导航对抗效果评估方法，其特征在于，所述步骤s3具体如下：
5.根据权利要求2所述的一种多波束导航对抗效果评估方法，其特征在于，所述步骤s4具体如下：
6.根据权利要求2所述的一种多波束导航对抗效果评估方法，其特征在于，所述全向工作模式中，所述欺骗式干扰只能利用轨迹对比图进行对抗效果评估，具体如下：
7.根据权利要求2所述的一种多波束导航对抗效果评估方法，其特征在于，所述压制式干扰在全向工作模式中利用轨迹对比图进行对抗效果评估，在扫描工作模式中利用得到的接收方向图，量化某位置处评估系统受到干扰的大小，进行对抗效果评估，具体如下：
8.根据权利要求2所述的一种多波束导航对抗效果评估方法，其特征在于，pc端向回传模块发送指令以及回传模块向pc端发送数据时，根据设计的数据帧结构进行数据打包，具体如下：
