无人机信息攻击半实物测试系统及方法

1.一种无人机信息攻击半实物测试系统，其特征在于：包括无人机系统通信网络仿真模块、仿真场景规划生成模块、无人机干扰攻击模拟加载模块、全局态势展示模块、无人机动态控制模块、无人机信息攻击半实物测试接口；所述仿真场景规划生成模块用于生成初始仿真场景，形成初始化文件，在仿真开始前下发给无人机系统通信网络仿真模块和全局态势展示模块；所述仿真场景包括仿真模块部署、节点信息关系、仿真运行时间、节点初始轨迹；所述无人机干扰攻击模拟加载模块通过产生并发送干扰攻击指令模拟对无人机不同形式干扰攻击的动态加载；在不同干扰模式下真实干扰机发出的干扰信号在干扰方向、干扰频率、干扰功率、干扰时间不同，通过改变所述参数模拟干扰机不同干扰信号的产生和发送；所述干扰攻击指令包含的参数为干扰机节点的节点号、干扰机工作状态、干扰功率、天线增益、干扰模式、干扰开始频率、干扰结束频率、干扰波束水平起始角度、干扰波束水平终止角度、干扰波束垂直起始角度、干扰波束垂直终止角度、接管指令；所述干扰机工作状态分别为干扰机开机和干扰机关机；所述不同形式的干扰攻击为对无人机的遥测链路干扰、遥控链路干扰和接管控制攻击；所述接管控制指令为在干扰模式为接管控制攻击时干扰机对目标无人机节点的控制指令，包含左盘和右盘；所述无人机动态控制模块通过产生并发送遥控指令和接收遥测信息来模拟地面监控站对目标无人机的实时控制与状态监视；所述遥控指令根据地面监控站对真实无人机进行实时控制时发送信号中包含的控制无人机飞行方式的控制类信息来确定参数，包含遥控数据发送节点的节点号、遥控数据目标节点的节点号、水平飞行方式、垂直飞行方式；所述水平飞行方式包含无、左盘、右盘；所述垂直飞行方式包含无、爬升、下降、降落；所述遥测信息根据地面监控站完成对真实无人机状态监测所需要的无人机位置、速度和飞行姿态信息来选取参数，包含遥测数据发送节点的节点号、遥测数据目标节点的节点号、无人机类型、俯仰角、倾斜角、空速、经度、纬度、海拔；所述无人机类型包含中继机和任务机；所述全局态势展示模块用于通过三维地理态势模型动态展示无人机的飞行轨迹，具备提供点位坐标、飞行高度、飞行姿态和飞行速度这些空间量算功能的能力，实时展示攻击动态加载效果；所述三维地理态势模型为真实地形模型、目标模型、电磁环境模型和运动轨迹模型；所述的无人机信息攻击半实物测试接口用于无人机信息攻击半实物测试中各模块间的数据传输。 2.如权利要求1所述的一种无人机信息攻击半实物测试系统，其特征在于：所述无人机系统通信网络仿真模块用于对无人机通信网络模型和无人机信息攻击模型进行建模；所述无人机信息攻击通信网络模型为基于TDMA的通信网络模型，包含物理层、MAC层、传输层、网络层和应用层；所述MAC层协议模型采用固定与争用时隙相结合的混合时隙分配协议提高系统效率，并结合跳频技术扩展频谱，能够满足无人机数据传输需求；所述应用层使用遥测、遥控和干扰应用模型，通过应用模型加载到虚拟节点可在半实物测试中模拟地面监控站节点、无人机节点和干扰机节点的工作过程；所述无人机节点包含中继机节点和任务机节点；所述遥控应用模型通过模拟地面监控站发送遥控指令及真实中继机节点、任务机节点接收遥控指令的工作过程，来模拟地面监控站对目标无人机的遥控；所述遥控应用模型加载在虚拟地面监控站节点、虚拟无人机节点上；所述虚拟无人机节点包含虚拟任务机节点和虚拟中继机节点；所述模拟地面监控站发送遥控指令过程为地面监控站节点上通过接口获取无人机动态控制模块的遥控指令，解析重构数据包后在子网内广播；所述模拟中继机节点接收遥控指令为中继机节点接收子网内广播的数据包，收到后解析数据包并判断类型，如果为中继机遥控指令，则执行控制命令，并将数据包按需求重构后经过接口发送到全局态势展示界面；如果为任务机遥控指令，则转发给任务机节点；所述模拟中继机节点接收遥控指令为任务机节点首先判断是否被接管干扰和遥控干扰，如果被干扰，则不接收数据包；如果没有被接管干扰和遥控干扰，则接收数据包并判断数据包类型，当类型为任务机遥控指令时，则提取相关参数，执行指令，并将数据包按需求重构后经过接口发送到全局态势展示界面，否则丢弃该数据包；所述遥测应用模型通过模拟真实中继机、任务机发送遥测信息和地面监控站接收真实中继机、任务机遥测信息的过程，来模拟地面监控站对无人机的监测；所述遥测应用模型加载在地面监控站节点、无人机节点上；所述模拟真实任务机发送遥测信息为无人机节点周期性产生遥测数据包并广播，并将数据包按需求重构后经过接口发送到全局态势展示界面；所述遥测数据包含遥测数据发送节点的节点号、遥测数据目标节点的节点号、俯仰角、倾斜角、空速、经度、纬度、海拔；所述模拟真实中继机发送遥测信息为中继机节点周期性产生遥测数据包并广播，并将数据包按需求重构后经过接口发送到全局态势展示界面，同时接收任务机节点广播的遥测数据包，判断是否被遥测干扰，如果没有被遥测干扰，将接收到的遥测数据包广播，否则丢弃数据包，并将是否被干扰的情况发送给全局态势展示模块；所述模拟地面监控站接收真实中继机、任务机遥测信息为地面监控站节点接收无人机节点广播的数据包，解析后判断遥测数据包类型，如果为中继机型，则重构后通过接口发送到外部界面显示，如果为任务机型，则判断是否经过中继转发，如果经中继机节点转发，则重构后通过接口发送到外部界面显示，否则将数据包丢弃；所述干扰应用模型通过模拟真实干扰机发送干扰指令和目标无人机接收干扰指令的工作过程，来模拟对无人机的干扰攻击；所述干扰应用模型加载在干扰机节点上，但是会对要干扰的无人机节点产生作用；所述模拟真实干扰机发送干扰指令为干扰机节点接收无人机干扰攻击模拟加载模块发送的干扰指令后设置干扰参数，后产生包含干扰参数的指令数据包，并将数据包广播，同时将数据包按需求重构后经过接口发送到全局态势展示界面；所述模拟目标无人机接收干扰指令为目标无人机节点接收被广播的干扰数据包，后根据无人机信息攻击模型判断是否干扰成功，如果干扰成功，则任务机节点执行干扰指令，否则丢弃该数据包，同时将干扰结果发送给全局态势展示界面。 3.如权利要求2所述的一种无人机信息攻击半实物测试系统，其特征在于：所述执行干扰指令包含目标无人机被遥控干扰，目标无人机被遥测干扰，目标无人机被接管控制；所述目标无人机被遥控干扰为目标无人机将接收到的遥控数据包丢弃，不执行遥控指令；所述目标无人机被遥测干扰为目标无人机不发送遥测数据；所述目标无人机被接管控制为目标无人机根据干扰指令中的接管控制指令参数修改航迹；当目标无人机在(a,b,c)点被接管控制攻击，左盘时航迹上点的坐标为(AL,BL,CL)，右盘时航迹上点的坐标为(AR,BR,CR)，则(AL,BL,CL)＝(a+R×sinθ,b-(R-R×cosθ),c)    (1)(AR,BR,CR)＝(a+R×sinθ,b+(R-R×cosθ),c)    (2)其中，v为无人机飞行速度，t为开始执行接管控制的时间长度，R为盘旋半径；盘旋结束后无人机回到(a,b,c)点，将继续按照初始航迹飞行；所述无人机信息攻击模型，对于实施有效信息型攻击，在干扰机对准目标之后，需满足接收端在频率、时间和功率三方面的匹配；实施有效信息型攻击所需的频率、时间以及功率匹配的判定计算模型分别如式(4)、(5)、(6)所示；|f t -f r |≤BW/2    (4)式(4)中f t 、f r 、BW分别指干扰机发射机的工作中心频率、通信接收机的工作中心频率和通信接收机接收带宽；式(5)中t s 是干扰机发射机发射干扰的时间，t 2 、t 3 分别是通信信号的发送和接收时间，Δt 1 、Δt 3 分别是干扰信号到达通信接收机的传输时间和干扰信号的发送周期；式(6)中P j 、P s 、JSR threshold 分别指干扰信号到达通信接收机的功率、通信信号到达同一通信接收机的功率以及干扰压制系数，P j 与P s 的比值为通信接收机的输入干信比，而某一通信信号有效接收所必需的干信比为干扰压制系数JSR threshold 。 4.如权利要求3所述的一种无人机信息攻击半实物测试系统，其特征在于：在自由空间传播情况下通信接收机接收的通信信号功率P s 的计算模型如(7)所示；式中：P T ——通信发射机输出功率，G TR ——通信发射天线在通信接收天线方向上的天线增益，G RT ——通信接收天线在通信发射天线方向上的天线增益，d C ——通信距离，λ——通信信号工作波长；在自由空间传播情况下通信接收机接收的干扰信号功率P j 的计算模型如(8)所示；式中：P J ——干扰发射机输出功率，G JR ——干扰天线在通信接收天线方向上的天线增益，G RJ ——通信接收天线在干扰天线方向上的天线增益，d J ——干扰距离；在无人机信息攻击测试中，当目标无人机节点收到干扰指令时，进行干扰有效性判断，即先获取干扰机节点、干扰机状态信息和干扰方向，后对干扰频率、干扰功率、干扰时间进行比较判断，如果以上条件都满足，即干扰机开机，无人机节点处于干扰范围内，干扰机的功率、频率和时间与无人机节点进行比较后均都符合实施有效信息干扰的要求，则干扰机干扰成功，无人机节点处于被干扰状态，可以执行干扰指令，否则为干扰失败，无人机节点处于未被干扰状态；在干扰失败的情况下可以继续修改干扰参数，进行干扰有效性的重新判断。 5.如权利要求4所述的一种无人机信息攻击半实物测试系统，其特征在于：所述的无人机系统通信网络仿真模块选QualNet网络仿真软件。 6.如权利要求4所述的一种无人机信息攻击半实物测试系统，其特征在于：所述的无人机信息攻击半实物测试接口使用RTI-DDS中间件进行开发。 7.如权利要求4所述的一种无人机信息攻击半实物测试系统，其特征在于：所述无人机信息攻击通信网络模型中，所述物理层、传输层和网络层分别选取IEEE802.3、UDP、IP和动态路由协议。 8.一种无人机信息攻击半实物测试方法，基于如权利要求1至7任意一项所述的一种无人机信息攻击半实物测试系统实现，其特征在于：包括如下步骤，步骤A.1根据无人机信息攻击背景和仿真需求，通过仿真场景规划生成模块完成仿真模块部署，明确节点信息关系、仿真运行时间、节点初始轨迹，生成初始化文件，并下发给无人机系统通信网络仿真模块和全局态势展示模块；步骤A.2仿真开始后，通过无人机信息攻击半实物测试接口，由无人机系统通信网络仿真模块按仿真节拍向全局态势展示模块和无人机动态控制模块发送动态场景数据；步骤A.3全局态势展示模块通过无人机信息攻击半实物测试接口接收动态场景数据，实时显示当前各节点态势；同时，无人机动态控制模块通过无人机信息攻击半实物测试接口接收动态态势数据，其遥测面板实时分析显示无人机节点遥测信息；步骤A.4通过无人机信息攻击半实物测试接口，无人机动态控制模块对目标无人机节点发送遥控指令，对无人机节点的运动轨迹加以干预；通信网络仿真模块根据遥控指令具体数据内容对目标无人机节点的运动轨迹加以更改，同时可通过全局态势展示模块界面对当前受控制无人机节点的状态进行显示；步骤A.5通过无人机信息攻击半实物测试接口，无人机干扰攻击模拟加载模块来对目标无人机节点实施干扰攻击；通信网络仿真模块根据干扰指令参数及信息攻击模型计算干扰攻击效果，并根据效果对涉及节点工作状态进行更改，同时可通过全局态势展示模块界面对当前受干扰无人机节点的状态进行展示。