CN108712206A - 一种基于无人机的多波频同步接发系统及通信方法 - Google Patents

一种基于无人机的多波频同步接发系统及通信方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于无人机的多波频同步接发系统及通信方法，接发系统包括地面站和无人机，地面站和无人机中均设有多波频同步发射模块、多波频同步接收模块和多波频信号处理模块。多波频同步发射模块与地面站或无人机的信号接口相连。多波频同步接收模块与多波频同步发射模块无线连接。多波频信号处理模块连接到信号接口，用于将接收到的各波频对应的接收信号经过处理后合并为一个已接收通信信号传输到信号接口。本发明能通过发送验证信号和验证反馈信号检测未受干扰的波频，从而获得更准确的通信信号，加强了抗干扰能力。

Description

一种基于无人机的多波频同步接发系统及通信方法
技术领域
本发明涉及无人机领域，具体涉及一种基于无人机的多波频同步接发系统及通信方法。
背景技术
目前，各国反无人机技术主要分为三类。一是干扰阻断类，主要通过信号干扰、声波干扰等技术来实现。二是直接摧毁类，包括使用激光武器、用无人机反制无人机等。三是监测控制类，主要通过劫持无线电控制等方式实现。
信号干扰、声波干扰主要是通过不同波频的电磁波等对无人机信号进行干扰、截取。目前的无人机反侦查技术是同样发出电磁波等进行反向干扰，这样会导致无人机本身也无法发出信号。
专利号2009102371414的发明专利公开了一种高抗干扰无人机遥控数据链的实现方法。虽然多路多进制扩频和跳频等方法提高了抗干扰能力，但现在干扰技术发展迅猛，多进制扩频和跳频作为常规的抗干扰方法在不能有效对应。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于无人机的多波频同步接发系统及通信方法，以解决现有技术中无人机易受到干扰的缺陷。
所述的基于无人机的多波频同步接发系统，包括地面站和无人机，地面站和无人机中均设有多波频同步发射模块、多波频同步接收模块和多波频信号处理模块。
多波频同步发射模块与地面站或无人机的信号接口相连，用于获取待发送的通信信号并转化为多波频无线信号同步发出。
多波频同步接收模块与多波频同步发射模块无线连接，用于将接收到的多波频无线信号转化为与相应波频对应的多个接收信号并传送。
多波频信号处理模块连接到信号接口，用于将接收到的各波频对应的接收信号经过处理后合并为一个已接收通信信号传输到信号接口。
优选的，多波频信号处理模块中包括信号合并处理单元和波频信号对比检测单元。
波频信号对比检测单元，连接到多波频同步接收模块和信号合并处理单元，用于将接收到的各波频对应的接收信号存储在相应的临时存储器，再对临时存储器中的接收信号进行比较，在比较结果存在差异时将内容相同的接收信号发送到信号合并处理单元。
信号合并处理单元连接到信号接口，用于将接收到的多个接收信号经过处理后合并为一个已接收通信信号并发送到信号接口。
优选的，还包括干扰验证模块，多波频信号处理模块中包括信号合并处理单元和波频信号对比检测单元。
干扰验证模块，分别连接到多波频同步接收模块、波频信号对比检测单元和多波频同步发射模块，用于将接收到的各波频对应的接收信号分别与干扰验证模块存储的验证信号和验证反馈信号相比较，将接收信号与存储的验证反馈信号相同的波频信息发送到波频信号对比检测单元，在接收信号与存储的验证信号相同时向多波频同步发射模块发出验证反馈信号，在接收信号均不同于验证信号和验证反馈信号时将接收信号发送到波频信号对比检测单元。
波频信号对比检测单元，连接到信号合并处理单元和多波频同步发射模块，用于将接收到的各波频对应的接收信号存储在相应的临时存储器中并对接收信号的内容进行比较，在比较结果存在差异时向多波频同步发射模块发送的验证信号，以及用于在收到波频信息后将与波频信息对应的临时存储器中的各接收信号发送到信号合并处理单元。
信号合并处理单元连接到信号接口，用于将接收到的多个接收信号经过处理后合并为一个已接收通信信号并发送到信号接口。
优选的，地面站上的干扰验证模块用于对比的验证信号和无人机上的波频信号对比检测单元发出的验证信号为相同的第一验证信号，地面站上的干扰验证模块用于对比的验证反馈信号和无人机上的干扰验证模块发出的验证反馈信号为相同的第一验证反馈信号，无人机上的干扰验证模块用于对比的验证信号和地面站上的波频信号对比检测单元发出的验证信号为相同的第二验证信号，地面站上的干扰验证模块用于对比的验证反馈信号和无人机上的干扰验证模块发出的验证反馈信号为相同的第二验证反馈信号。
本发明还提供了一种基于无人机的多波频同步接发系统的通信方法，包括如下步骤：
S1、无人机的主控模块或者地面站的控制中心通过向信号接口发送通信信号，信号接口将通信信号发送到多波频同步发射模块。
S2、多波频同步发射模块将收到的通信信号转化为多波频无线信号同步发出到地面站或者无人机，地面站或者无人机上的多波频同步接收模块接收到多波频无线信号转化为多个与波频对应的接收信号并传输到多波频信号处理模块。
S3、波频信号对比检测单元将接收到的多个接收信号存储在相应的临时存储器，再对临时存储器中的接收信号进行比较，在比较结果中少数接收信号的内容存在差异时把其他内容相同的接收信号发送到信号合并处理单元。
S4、信号合并处理单元将接收到的多个接收信号经过处理后合并为一个已接收通信信号并发送到地面站或者无人机上信号接口。
本发明还提供了一种基于无人机的多波频同步接发系统的通信方法，包括如下步骤：
S1、无人机的主控模块或者地面站的控制中心通过向信号接口发送通信信号，信号接口将通信信号发送到多波频同步发射模块。
S2、多波频同步发射模块将收到的通信信号转化为多波频无线信号同步发出到地面站或者无人机，地面站或者无人机上的多波频同步接收模块接收到多波频无线信号转化为与相应波频对应的多个接收信号并传输到干扰验证模块。
S3、干扰验证模块将接收到的各波频对应的接收信号分别与干扰验证模块存储的验证信号和验证反馈信号相比较，接收信号与存储的验证反馈信号比较，如果存在相同的接收信号就执行步骤S8，否则再与存储的验证信号相比较，如果存在相同的接收信号就执行步骤 S6，否则将所有接收信号发送到波频信号对比检测单元。
S4、波频信号对比检测单元接收到多个接收信号并存储在相应的临时存储器，再对临时存储器中的接收信号进行比较，在比较结果中如果有接收信号的内容存在差异就向多波频同步发射模块发出验证信号，否则将所有接收信号发送到信号合并处理单元。
S5、多波频同步发射模块收到的验证信号转化为多波频无线信号同步发出到无人机或者地面站，无人机或者地面站的多波频同步接收模块将收到的多波频无线信号转化为内容为验证信号的多个接收信号并发送到干扰验证模块。
S6、干扰验证模块将多个接收信号与其储存的验证信号进行对比后存在与之相同的接收信号，向多波频同步发射模块发出验证反馈信号。
S7、多波频同步发射模块收到的验证反馈信号转化为多波频无线信号同步发出到地面站或者无人机，地面站或者无人机的多波频同步接收模块将收到的多波频无线信号转化为内容为验证反馈信号的多个接收信号并发送到干扰验证模块。
S8、干扰验证模块多个接收信号与其储存的验证反馈信号进行对比后存在与之相同的接收信号，将相同的接收信号所对应的波频信息发送到波频信号对比检测单元。
S9、波频信号对比检测单元接收到波频信息后，将与波频信息对应的临时存储器中的各接收信号发送到信号合并处理单元。
S10、信号合并处理单元将接收到的多个接收信号经过处理后合并为一个已接收通信信号并发送到地面站或者无人机上信号接口。
本发明的优点在于：使用无人机搭载多波频信号同步接收装置，接收不同波频的信号。接收装置接收到的信号由信号处理模块进行处理，得出相应信息。无人机和地面站通过多个波频进行信息传输，加强无人机抗干扰性，保证无人机信息的传输。本方案在受到多个波频较强的干扰时，利用干扰验证模块和波频信号对比检测单元，能通过发送验证信号和验证反馈信号检测未受干扰的波频，从而获得更准确的通信信号，加强了抗干扰能力。
附图说明
图1为本发明实施例1的系统结构示意图；
图2为本发明实施例1的通信方法的流程图；
图3为本发明实施例2的系统结构示意图；
图4为本发明实施例2的通信方法的流程图。
其中，1、信号接口，2、多波频同步发射模块，3、多波频同步接收模块，4、多波频信号处理模块，5、波频信号对比检测单元，6、信号合并处理单元，7、干扰验证模块。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
实施例1
如图1-图2所示，本发明提供了一种基于无人机的多波频同步接发系统，包括地面站和无人机，地面站和无人机中均设有多波频同步发射模块2、多波频同步接收模块3和多波频信号处理模块4。无人机部分，无人机的主控模块连接到信号接口1与其相互间传输数据，地面站的控制中心也连接到信号接口1进行数据传输。多波频同步接收模块3与多波频同步发射模块2无线连接，以实现无人机和地面站之间的无线通信。
多波频同步发射模块2与信号接口1相连，用于获取待发送的通信信号并将其转化为多波频无线信号同步发出。
多波频同步接收模块3用于将接收到的多波频无线信号转化为与相应波频对应的多个接收信号并传送到多波频信号处理模块4。
多波频信号处理模块4包括信号合并处理单元6和波频信号对比检测单元5。其中波频信号对比检测单元5分别连接到多波频同步接收模块3和信号合并处理单元6，用于将接收到的各波频对应的接收信号存储在相应的临时存储器，再对临时存储器中的接收信号进行比较。若比较结果存在差异，将其中内容相同的接收信号发送到信号合并处理单元6。
信号合并处理单元6连接到信号接口1，用于将接收到的各波频对应的接收信号经过处理后合并为一个已接收通信信号传输到信号接口1。
本发明还提供了一种基于无人机的多波频同步接发系统的通信方法，包括如下步骤：
S1、无人机的主控模块或者地面站的控制中心通过向信号接口1 发送通信信号，信号接口1将通信信号发送到多波频同步发射模块2。
S2、多波频同步发射模块2将收到的通信信号转化为多波频无线信号同步发出到地面站或者无人机，地面站或者无人机上的多波频同步接收模块3接收到多波频无线信号转化为多个与波频对应的接收信号并传输到多波频信号处理模块4。
S3、波频信号对比检测单元5将接收到的多个接收信号存储在相应的临时存储器，再对临时存储器中的接收信号进行比较，在比较结果中少数接收信号的内容存在差异时把其他内容相同的接收信号发送到信号合并处理单元6。
S4、信号合并处理单元6将接收到的多个接收信号经过处理后合并为一个已接收通信信号并发送到地面站或者无人机上信号接口1。
该接发系统在通信时同步发送和接收多波频无线信号。通常常用波频的干扰信号较多，即使是人为有目的的干扰也不会干扰所以波频。这样接收装置接收到的信号由信号处理模块进行处理，比较不同波频传输的信号，某一波频未受干扰的信号能够识别并与其他波频未受干扰的信号一致，因此能得出相应通信信号。该接发系统通过多个波频进行信息传输，加强无人机抗干扰性，保证无人机信息的传输。
实施例2
如图3-图4所示，本发明提供了另一种基于无人机的多波频同步接发系统，包括地面站和无人机，地面站和无人机中均设有多波频同步发射模块2、多波频同步接收模块3和多波频信号处理模块4。无人机部分，无人机的主控模块连接到信号接口1与其相互间传输数据，地面站的控制中心也连接到信号接口1进行数据传输。多波频同步接收模块3与多波频同步发射模块2无线连接，以实现无人机和地面站之间的无线通信。与实施例1相比，该接发系统还包括干扰验证模块7。
多波频同步发射模块2与信号接口1相连，用于获取待发送的通信信号并将其转化为多波频无线信号同步发出。
多波频同步接收模块3用于将接收到的多波频无线信号转化为与相应波频对应的多个接收信号并传送到干扰验证模块7。
干扰验证模块7分别连接到多波频同步接收模块3、波频信号对比检测单元5和多波频同步发射模块2，用于将接收到的各波频对应的接收信号分别与干扰验证模块7存储的验证信号和验证反馈信号相比较。根据比较的结果，干扰验证模块7将接收信号与存储的验证反馈信号相同的波频信息发送到波频信号对比检测单元5。若存在接收信号与存储的验证信号相同，干扰验证模块7向多波频同步发射模块2发出验证反馈信号。在接收信号均不同于验证信号和验证反馈信号时，干扰验证模块7将接收信号发送到波频信号对比检测单元5。
波频信号对比检测单元5连接到信号合并处理单元6和多波频同步发射模块2，用于将接收到的各波频对应的接收信号存储在相应的临时存储器中并对接收信号的内容进行比较。在比较结果存在差异时向多波频同步发射模块2发送的验证信号。波频信号对比检测单元5 在收到波频信息后将与波频信息对应的临时存储器中的各接收信号发送到信号合并处理单元6。
信号合并处理单元6连接到信号接口1，用于将接收到的多个接收信号经过处理后合并为一个已接收通信信号并发送到信号接口1。
本发明还提供了一种基于无人机的多波频同步接发系统的通信方法，包括如下步骤：
S1、无人机的主控模块或者地面站的控制中心通过向信号接口1 发送通信信号，信号接口1将通信信号发送到多波频同步发射模块2。
S2、多波频同步发射模块2将收到的通信信号转化为多波频无线信号同步发出到地面站或者无人机，地面站或者无人机上的多波频同步接收模块3接收到多波频无线信号转化为与相应波频对应的多个接收信号并传输到干扰验证模块7。
S3、干扰验证模块7将接收到的各波频对应的接收信号分别与干扰验证模块7存储的验证信号和验证反馈信号相比较，接收信号与存储的验证反馈信号比较，如果存在相同的接收信号就执行步骤S8，否则再与存储的验证信号相比较，如果存在相同的接收信号就执行步骤S6，否则将所有接收信号发送到波频信号对比检测单元5。
S4、波频信号对比检测单元5接收到多个接收信号并存储在相应的临时存储器，再对临时存储器中的接收信号进行比较，在比较结果中如果有接收信号的内容存在差异就向多波频同步发射模块2发出验证信号，否则将所有接收信号发送到信号合并处理单元6。
S5、多波频同步发射模块2收到的验证信号转化为多波频无线信号同步发出到无人机或者地面站，无人机或者地面站的多波频同步接收模块3将收到的多波频无线信号转化为内容为验证信号的多个接收信号并发送到干扰验证模块7。
S6、干扰验证模块7将多个接收信号与其储存的验证信号进行对比后存在与之相同的接收信号，向多波频同步发射模块2发出验证反馈信号。
S7、多波频同步发射模块2收到的验证反馈信号转化为多波频无线信号同步发出到地面站或者无人机，地面站或者无人机的多波频同步接收模块3将收到的多波频无线信号转化为内容为验证反馈信号的多个接收信号并发送到干扰验证模块7。
S8、干扰验证模块7多个接收信号与其储存的验证反馈信号进行对比后存在与之相同的接收信号，将相同的接收信号所对应的波频信息发送到波频信号对比检测单元5。
S9、波频信号对比检测单元5接收到波频信息后，将与波频信息对应的临时存储器中的各接收信号发送到信号合并处理单元6。
S10、信号合并处理单元6将接收到的多个接收信号经过处理后合并为一个已接收通信信号并发送到地面站或者无人机上信号接口 1。
该实施例利用干扰验证模块7和波频信号对比检测单元5，能通过发送验证信号和验证反馈信号检测未受干扰的波频，从而获得更准确的通信信号，加强了抗干扰能力。本方案在受到多个波频较强的干扰时，能更好地检测出未受干扰的波频，保证信息传输的准确性。
优选的，地面站上的干扰验证模块7用于对比的验证信号和无人机上的波频信号对比检测单元5发出的验证信号为相同的第一验证信号，地面站上的干扰验证模块7用于对比的验证反馈信号和无人机上的干扰验证模块7发出的验证反馈信号为相同的第一验证反馈信号，无人机上的干扰验证模块7用于对比的验证信号和地面站上的波频信号对比检测单元5发出的验证信号为相同的第二验证信号，地面站上的干扰验证模块7用于对比的验证反馈信号和无人机上的干扰验证模块7发出的验证反馈信号为相同的第二验证反馈信号。
无人机和地面站采用不同的验证信号和验证反馈信号发出，能避免无人机和地面站在干扰验证过程中相互间产生的干扰，也便于发现是无人机还是地面站附近有干扰源。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于无人机的多波频同步接发系统，其特征在于：包括地面站和无人机，所述地面站和所述无人机中均设有多波频同步发射模块(2)、多波频同步接收模块(3)和多波频信号处理模块(4)；
所述多波频同步发射模块(2)与地面站或无人机的信号接口(1)相连，用于获取待发送的通信信号并转化为多波频无线信号同步发出；
所述多波频同步接收模块(3)与所述多波频同步发射模块(2)无线连接，用于将接收到的多波频无线信号转化为与相应波频对应的多个接收信号并传送；
所述多波频信号处理模块(4)连接到所述信号接口(1)，用于将接收到的各波频对应的接收信号经过处理后合并为一个已接收通信信号传输到所述信号接口(1)。
2.根据权利要求1所述的一种基于无人机的多波频同步接发系统，其特征在于：所述多波频信号处理模块(4)中包括信号合并处理单元(6)和波频信号对比检测单元(5)；
所述波频信号对比检测单元(5)，连接到所述多波频同步接收模块(3)和信号合并处理单元(6)，用于将接收到的各波频对应的接收信号存储在相应的临时存储器，再对所述临时存储器中的接收信号进行比较，在比较结果存在差异时将内容相同的接收信号发送到所述信号合并处理单元(6)；
所述信号合并处理单元(6)连接到所述信号接口(1)，用于将接收到的多个接收信号经过处理后合并为一个已接收通信信号并发送到所述信号接口(1)。
3.根据权利要求1所述的一种基于无人机的多波频同步接发系统，其特征在于：还包括干扰验证模块(7)，所述多波频信号处理模块(4)中包括信号合并处理单元(6)和波频信号对比检测单元(5)；
所述干扰验证模块(7)，分别连接到所述多波频同步接收模块(3)、所述波频信号对比检测单元(5)和所述多波频同步发射模块(2)，用于将接收到的各波频对应的接收信号分别与所述干扰验证模块(7)存储的验证信号和验证反馈信号相比较，将接收信号与存储的所述验证反馈信号相同的波频信息发送到所述波频信号对比检测单元(5)，在接收信号与存储的验证信号相同时向所述多波频同步发射模块(2)发出验证反馈信号，在接收信号均不同于所述验证信号和所述验证反馈信号时将接收信号发送到所述波频信号对比检测单元(5)；
所述波频信号对比检测单元(5)，连接到所述信号合并处理单元(6)和所述多波频同步发射模块(2)，用于将接收到的各波频对应的接收信号存储在相应的临时存储器中并对所述接收信号的内容进行比较，在比较结果存在差异时并向所述多波频同步发射模块(2)发送的验证信号，以及用于在收到所述波频信息后将与所述波频信息对应的临时存储器中的各接收信号发送到所述信号合并处理单元(6)；
所述信号合并处理单元(6)连接到所述信号接口(1)，用于将接收到的多个接收信号经过处理后合并为一个已接收通信信号并发送到所述信号接口(1)。
4.根据权利要求3所述的一种基于无人机的多波频同步接发系统，其特征在于：所述地面站上的所述干扰验证模块(7)用于对比的验证信号和所述无人机上的所述波频信号对比检测单元(5)发出的验证信号为相同的第一验证信号，所述地面站上的所述干扰验证模块(7)用于对比的验证反馈信号和所述无人机上的所述干扰验证模块(7)发出的验证反馈信号为相同的第一验证反馈信号，所述无人机上的所述干扰验证模块(7)用于对比的验证信号和所述地面站上的所述波频信号对比检测单元(5)发出的验证信号为相同的第二验证信号，所述地面站上的所述干扰验证模块(7)用于对比的验证反馈信号和所述无人机上的所述干扰验证模块(7)发出的验证反馈信号为相同的第二验证反馈信号，
5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种基于无人机的多波频同步接发系统的通信方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、所述无人机的主控模块或者所述地面站的控制中心通过向信号接口(1)发送通信信号，信号接口(1)将所述通信信号发送到所述多波频同步发射模块(2)；
S2、所述多波频同步发射模块(2)将收到的通信信号转化为多波频无线信号同步发出到所述地面站或者所述无人机，所述地面站或者所述无人机上的多波频同步接收模块(3)接收到多波频无线信号转化为多个与波频对应的接收信号并传输到所述多波频信号处理模块(4)；
S3、所述波频信号对比检测单元(5)将接收到的多个接收信号存储在相应的临时存储器，再对所述临时存储器中的接收信号进行比较，在比较结果中少数接收信号的内容存在差异时把其他内容相同的接收信号发送到所述信号合并处理单元(6)；
S4、所述信号合并处理单元(6)将接收到的多个接收信号经过处理后合并为一个已接收通信信号并发送到所述地面站或者所述无人机上信号接口(1)。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的一种基于无人机的多波频同步接发系统的通信方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、所述无人机的主控模块或者所述地面站的控制中心通过向信号接口(1)发送通信信号，信号接口(1)将所述通信信号发送到所述多波频同步发射模块(2)；
S2、所述多波频同步发射模块(2)将收到的通信信号转化为多波频无线信号同步发出到所述地面站或者所述无人机，所述地面站或者所述无人机上的多波频同步接收模块(3)接收到多波频无线信号转化为与相应波频对应的多个接收信号并传输到干扰验证模块(7)；
S3、所述干扰验证模块(7)将接收到的各波频对应的接收信号分别与所述干扰验证模块(7)存储的验证信号和验证反馈信号相比较，接收信号与存储的所述验证反馈信号比较，如果存在相同的接收信号就执行步骤S8，否则再与存储的验证信号相比较，如果存在相同的接收信号就执行步骤S6，否则将所有接收信号发送到所述波频信号对比检测单元(5)；在比较结果中少数接收信号的内容存在差异时把其他内容相同的接收信号发送到信号合并处理单元(6)
S4、所述波频信号对比检测单元(5)接收到多个接收信号并存储在相应的临时存储器，再对所述临时存储器中的接收信号进行比较，在比较结果中如果有接收信号的内容存在差异就向所述多波频同步发射模块(2)发出验证信号，否则将所有接收信号发送到所述信号合并处理单元(6)；
S5、所述多波频同步发射模块(2)收到的验证信号转化为多波频无线信号同步发出到所述无人机或者所述地面站，所述无人机或者所述地面站的多波频同步接收模块(3)将收到的多波频无线信号转化为内容为验证信号的多个接收信号并发送到所述干扰验证模块(7)；
S6、所述干扰验证模块(7)将多个接收信号与其储存的验证信号进行对比后存在与之相同的接收信号，向所述多波频同步发射模块(2)发出验证反馈信号；
S7、所述多波频同步发射模块(2)收到的验证反馈信号转化为多波频无线信号同步发出到所述地面站或者所述无人机，所述地面站或者所述无人机的多波频同步接收模块(3)将收到的多波频无线信号转化为内容为验证反馈信号的多个接收信号并发送到所述干扰验证模块(7)；
S8、所述干扰验证模块(7)多个接收信号与其储存的验证反馈信号进行对比后存在与之相同的接收信号，将相同的接收信号所对应的波频信息发送到所述波频信号对比检测单元(5)；
S9、所述波频信号对比检测单元(5)接收到所述波频信息后，将与所述波频信息对应的临时存储器中的各接收信号发送到所述信号合并处理单元(6)；
S10、所述信号合并处理单元(6)将接收到的多个接收信号经过处理后合并为一个已接收通信信号并发送到所述地面站或者所述无人机上信号接口(1)。
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