無(wú)人機(jī)信號(hào)處理裝置及信號(hào)處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于飛行器預(yù)警領(lǐng)域，特別是無(wú)人飛行器的預(yù)警，其涉及一種無(wú)人機(jī)信號(hào) 處理裝置及信號(hào)處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前無(wú)人機(jī)已經(jīng)開(kāi)始廣泛的介入廣大群眾的日常生活。無(wú)人機(jī)由于能夠完成直上 直下的起飛與降落，并且能夠在空中懸停，飛行更加靈活，所以相較于傳統(tǒng)的固定翼式飛行 器，有其自身特點(diǎn)，并得到了廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)有法規(guī)對(duì)于通航領(lǐng)域的飛行管理還不是很完善， 但是對(duì)于飛行高度不高，往往處于視距范圍內(nèi)的無(wú)人機(jī)，目前的監(jiān)管還是一個(gè)空白。
[0003] 雖然，無(wú)人機(jī)在航拍、物流、巡邏等方面，開(kāi)始給予廣大消費(fèi)者以全新的體驗(yàn)，并且 擁有著廣泛的應(yīng)用前景，但同時(shí)，無(wú)人機(jī)無(wú)監(jiān)管的飛行，也會(huì)帶來(lái)一些困擾。由于飛行器本 身質(zhì)量水平不一，控制飛行器的飛手的操縱水平差異也很大，所以，無(wú)人機(jī)誤入一些禁飛區(qū) 的新聞屢見(jiàn)不鮮。比如，四軸飛行器闖入白宮的新聞、四軸飛行器飛越巴黎政府區(qū)的新聞。 甚至，也誘發(fā)了一些敏感人士擔(dān)心，可能會(huì)有不良人士操縱四軸飛行器來(lái)實(shí)施偷拍。
[0004] 在重點(diǎn)安防區(qū)域，如果無(wú)人機(jī)抵近飛行，則需要采取主動(dòng)防御措施，防止無(wú)人機(jī)抵 近拍攝，非法傳遞信息，甚至攜帶危險(xiǎn)品進(jìn)入重點(diǎn)安防區(qū)域。因此重點(diǎn)安防區(qū)域存在偵測(cè)并 抵御無(wú)人機(jī)飛行的需求。
[0005] 專利CN202261322U公開(kāi)了一種無(wú)線電信號(hào)壓制系統(tǒng)，其特征在于所述壓制系統(tǒng) 包括監(jiān)測(cè)接收機(jī)，該監(jiān)測(cè)接收機(jī)連接設(shè)置一終端控制計(jì)算機(jī)，該終端控制計(jì)算機(jī)連接設(shè)置 一壓制信號(hào)的信號(hào)激勵(lì)器，該信號(hào)激勵(lì)器通過(guò)壓制信號(hào)的放大分配器與射頻激勵(lì)器連接， 射頻激勵(lì)器經(jīng)由連接的功率放大器連接天饋系統(tǒng)。該無(wú)線電信號(hào)壓制系統(tǒng)能夠有效對(duì)各 頻段的無(wú)線電信號(hào)實(shí)施干擾壓制，其能夠產(chǎn)生有效壓制波形，實(shí)現(xiàn)了任意單音和多音信號(hào) 的壓制信號(hào)生成及發(fā)送，可作為無(wú)線電管理機(jī)構(gòu)在日常設(shè)備維護(hù)和特殊應(yīng)用場(chǎng)合的專用設(shè) 備。但其并不能針對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行信號(hào)偵測(cè)以及信號(hào)壓制。
[0006] 專利CN102508237公開(kāi)了一種角跟蹤系統(tǒng)，其特征是包括控制中心、天線分系統(tǒng)、 饋線分系統(tǒng)、發(fā)射分系統(tǒng)、接收分系統(tǒng)、伺服分系統(tǒng)和通訊接口分系統(tǒng)，所述天線分系統(tǒng)包 括電線座，以及安裝在天線座上的定向天線、全向天線和定向喇叭，所述發(fā)射分系統(tǒng)，包括 上變頻器、頻控處理器、功放和選擇開(kāi)關(guān)；由控制中心送來(lái)的基帶激勵(lì)信號(hào)送給發(fā)射分系 統(tǒng)，在發(fā)射分系統(tǒng)內(nèi)，基帶激勵(lì)信號(hào)經(jīng)上變頻器后送至功放；功放的輸出端連接選擇開(kāi)關(guān) 的輸入端；所述選擇開(kāi)關(guān)的輸出端分別連接定向天線、全向天線和定向喇機(jī)的發(fā)射信號(hào)輸 入端；所述定向天線通過(guò)饋線分系統(tǒng)連接該選擇開(kāi)關(guān)的輸出端；頻控處理器接收來(lái)自控制 中心的控制信號(hào)，并依此輸出選擇開(kāi)關(guān)、上變頻器頻率選擇和功放的控制信號(hào)，所述饋線分 系統(tǒng)，本分系統(tǒng)傳輸發(fā)射信號(hào)給定向天線，接收相應(yīng)頻率回波信號(hào)，在發(fā)射信號(hào)的同時(shí)接收 和Σ、方位差ΔΑ二路接收信號(hào)，再經(jīng)接收分系統(tǒng)送接收機(jī)；本分系統(tǒng)包括雙工器、加減器、 左饋源和右饋源；對(duì)于定向天線的發(fā)射信號(hào)，該發(fā)射信號(hào)依次經(jīng)雙工器、加減器和左饋源輸 出；接收和Σ信號(hào)依次經(jīng)左饋源、加減器和端口輸出至雙工器，接收方位差ΔΑ信號(hào)由左右 饋源經(jīng)加減器差輸出，所述接收分系統(tǒng)，包括選擇開(kāi)關(guān)、LNA、下變頻器、頻控處理器和中頻 接收機(jī)；本選擇開(kāi)關(guān)的一個(gè)輸出端依次連接LNA和下變頻器，下變頻器的輸出端連接中頻 接收機(jī)的輸入端；該選擇開(kāi)關(guān)有三個(gè)輸入端，全向天線和定向喇機(jī)分別連接該選擇開(kāi)關(guān)的 兩個(gè)輸入端；本選擇開(kāi)關(guān)的另一個(gè)輸入端接收所述Σ信號(hào)和△ A信號(hào)；本頻控處理器接收 來(lái)自控制中心的控制信號(hào)，并依此輸出選擇開(kāi)關(guān)、下變頻器的控制信號(hào)，所述伺服分系統(tǒng)， 包括伺服控制器和驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述伺服控制器的控制信號(hào)輸出給驅(qū)動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng) 電線座作轉(zhuǎn)動(dòng)和俯仰動(dòng)作，所述通訊接口分系統(tǒng)，連接在控制中心與發(fā)射分系統(tǒng)的頻控處 理器、接收分系統(tǒng)的頻控處理器以及伺服分系統(tǒng)的伺服控制器之間。該專利文獻(xiàn)有較高的 測(cè)角精度和良好的搜索、捕獲能力，但部件多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且成本昂貴而無(wú)法得到廣泛的應(yīng)用 且無(wú)法對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行信號(hào)壓制。
[0007] 專利CN103822699A公開(kāi)了一種無(wú)人直升機(jī)振動(dòng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：包 括：機(jī)載通信設(shè)備，主要作用是發(fā)射經(jīng)過(guò)分析處理的振動(dòng)信號(hào)；地面通信控制設(shè)備，接收機(jī) 載通信設(shè)備發(fā)送來(lái)的實(shí)時(shí)振動(dòng)信號(hào)，以圖形或聲音形式實(shí)現(xiàn)報(bào)警、提示及演示無(wú)人直升機(jī) 的空中飛行實(shí)時(shí)振動(dòng)情況；傳感器，設(shè)在無(wú)人直升機(jī)的一處或多處機(jī)身上，感應(yīng)機(jī)身各處的 位移、速度和加速度；采集儀，將傳感器感應(yīng)到的各種信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并傳遞給分析儀， 所述采集儀主要由抗混濾波、數(shù)模轉(zhuǎn)換和DSP處理器組成；所述抗混濾波和DSP處理器的截 止頻率為所述采集儀最大采樣頻率的1/2. 56倍，阻帶衰減：一 120dB/0ct，平坦度0. 05dB/ Oct ;分析儀，對(duì)采集儀傳輸過(guò)來(lái)的電信號(hào)與預(yù)設(shè)的極限值進(jìn)行比對(duì)判斷，如果傳輸過(guò)來(lái)的 電信號(hào)沒(méi)有超出預(yù)設(shè)的極限值，則不觸發(fā)其他動(dòng)作；如果傳輸過(guò)來(lái)的電信號(hào)超出預(yù)設(shè)的極 限值，分析儀將分析結(jié)果通過(guò)機(jī)載通信設(shè)備發(fā)送至地面通信控制設(shè)備。該專利文獻(xiàn)公開(kāi)的 這種在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠讓地面操控人員實(shí)時(shí)的掌握無(wú)人直升機(jī)的飛行狀態(tài)，但其需要機(jī)載 設(shè)備配合，無(wú)法實(shí)現(xiàn)預(yù)警功能，也無(wú)法對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行信號(hào)壓制。
[0008] 因此，當(dāng)前存在一種需求，是能夠提前感應(yīng)到高速飛行的無(wú)人機(jī)，并實(shí)施預(yù)警和提 供有針對(duì)性的信號(hào)壓制，以及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低適用范圍廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 根據(jù)無(wú)人機(jī)的特性，其有別于有人駕駛飛機(jī)，無(wú)人機(jī)的飛行過(guò)程一定受到地面站 無(wú)線控制。因此在無(wú)人機(jī)抵近重點(diǎn)安防區(qū)域之前，可以采用頻率壓制的方式，預(yù)先破壞無(wú)人 機(jī)飛行控制上行數(shù)據(jù)鏈以及數(shù)據(jù)、圖像傳輸下行數(shù)據(jù)鏈，達(dá)到阻止無(wú)人機(jī)進(jìn)一步靠近重點(diǎn) 安防區(qū)域，防止受保護(hù)區(qū)域圖像泄露的目的。
[0010] 本發(fā)明公開(kāi)了一種無(wú)人機(jī)信號(hào)處理裝置及信號(hào)處理方法，其實(shí)現(xiàn)了一種無(wú)人機(jī)抵 近飛行偵測(cè)和頻率壓制，通過(guò)偵測(cè)無(wú)人機(jī)工作頻段，提前預(yù)警無(wú)人機(jī)抵近飛行，并在無(wú)人機(jī) 控制頻段和數(shù)據(jù)傳輸頻段釋放干擾，阻止無(wú)人機(jī)抵近飛行至受保護(hù)的安防區(qū)域。
[0011]目前，由工信部批注的無(wú)人機(jī)工作頻率和工作方式如下表1所示，此外工信部未 批準(zhǔn)但無(wú)人機(jī)愛(ài)好者常用的無(wú)人機(jī)控制和圖傳頻段還包括：上行/下行433MHz跳頻方式， 下行5800MHz波道指配方式。因此本系統(tǒng)將重點(diǎn)針對(duì)以上提及的頻率范圍和工作方式實(shí)施 頻率偵測(cè)和頻率壓制。
[0012] 表 1
[0013]
[0015] 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明公開(kāi)的一種無(wú)人機(jī)信號(hào)處理裝置包括接收模塊、 監(jiān)控模塊、預(yù)警模塊。
[0017] 所述接收模塊利用全向接收天線掃描無(wú)人機(jī)工作的上行和下行工作頻段用于實(shí) 時(shí)掃描無(wú)人機(jī)信號(hào)。所述接收模塊有針對(duì)性地對(duì)無(wú)人機(jī)工作頻段進(jìn)行掃描，提高了掃描效 率。
[0018] 監(jiān)控模塊包括將接收到的信號(hào)按相同的功率分為多路信號(hào)的功率分配器、將每路 信號(hào)進(jìn)行帶通濾波的帶通濾波單元、將所述信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換單元和對(duì)數(shù)字 信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換且將時(shí)域數(shù)據(jù)變化為頻域數(shù)據(jù)的頻譜分析單元。
[0019] 監(jiān)控模塊通過(guò)功率分配器進(jìn)行多路信號(hào)處理，提高了監(jiān)控的準(zhǔn)確性，在帶通濾波 單元的作用下，提供了監(jiān)控精度。
[0020] 預(yù)警模塊包括存儲(chǔ)無(wú)人機(jī)頻域數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元和將頻譜分析單元發(fā)來(lái)的當(dāng)前頻 域數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的無(wú)人機(jī)頻域數(shù)據(jù)比較的比較單元，當(dāng)比較結(jié)果處于預(yù)定范圍內(nèi) 時(shí)，預(yù)警模塊發(fā)出警報(bào)。
[0021] 當(dāng)無(wú)人機(jī)抵近飛行時(shí)，由于無(wú)人機(jī)通信的原理，會(huì)在安防區(qū)域內(nèi)無(wú)人機(jī)通信工 作頻段內(nèi)帶來(lái)異常功率增益。例如，無(wú)人機(jī)設(shè)定在2440MHz頻段，有效全向輻射功率為 100mw，即為20dbm，地面端天線增益為5dbi，機(jī)載端天線增益為2dbi，則實(shí)際信號(hào)功率為上 行25dbm，下行22dbm。己方探測(cè)天線距離無(wú)人機(jī)2KM，接收天線增益為lOdbi，接收靈敏度 為-IOldBm+- 2dBm。自由空間路徑損耗公式為：Ls = 32. 4+20Logf+20Logd，其中f為頻 率，單位為MHz，d為距離，單位為KM ;則到達(dá)己方天線的接收電平為20+5-32. 4-67. 6-6+10 =-71dbm。預(yù)警模塊接收頻譜分析單元發(fā)來(lái)的頻域數(shù)據(jù)，和存儲(chǔ)單元中的無(wú)人機(jī)頻域數(shù)據(jù) 相比，如上例所述，超過(guò)了預(yù)定范圍，預(yù)警模塊發(fā)出警報(bào)。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明公開(kāi)的一種無(wú)人機(jī)信號(hào)處理裝置包括接收模塊、 監(jiān)控模塊、預(yù)警模塊、干擾模塊和發(fā)射模塊。
[0023] 所述接收模塊利用全向接收天線掃描無(wú)人機(jī)工作的上行和下行工作