CN108957431B - 一种高密度无线链路探测站天线下的飞行器无源检测方法 - Google Patents

一种高密度无线链路探测站天线下的飞行器无源检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高密度无线链路探测站天线下的飞行器无源检测方法,包括以下步骤：S1.在探测区域布置探测站，并设计探测站天线；S2.选择源站站点，并确定探测站与源站站点的定位信息；S3.探测站利用定向天线建立各源站站点与探测站的射频传输链路；S4.对探测站进行区域划分，各区域对应不同的检测角度；S5.在每一个检测角度内，学习射频传输链路的无线传播特征，建立数据库；S6.探测站利用全向天线对射频传输链路的无线传播特征初步探测；S7.探测站利用定向天线阵列对射频链路的无线传播特征进行精确检测，输出准确的射频链路阻挡信息。本发明基于全向天线和定向天线相结合的探测站天线设计，能够准确地估计出探测区域内的射频阻挡情况，为飞行器识别提供依据。

Description

一种高密度无线链路探测站天线下的飞行器无源检测方法
技术领域
本发明涉及飞行器检测，特别是涉及一种高密度无线链路探测站天线下的飞行器无源检测方法。
背景技术
无人机技术不断升级，并被广泛应用于各个领域，解决许多工作难题。但是在无人机给人们带来便利的同时也带来许多弊端，无人机技术不断升级的同时无人机威胁也在不断升级。由于无人机市场的迅猛发展，市场上随处可见私人无人机在空中飞行，但多数属于非法飞行，会对特殊区域造成威胁，因此需要对飞行器或无人机进行检测；
飞行器或无人机的检测包括有源和无源，无源检测利用现有广播、移动通信、电视、导航卫星等信号源，不需要额外的频谱资源，安装灵活；在当今时代，广播、移动通信、电视、导航卫星等信号源的基站布置越来越密集，为无源检测提供了有利条件；传统无源检测使用对信号源信号的直射和反射路径信号进行识别、延迟测量和角度测量等方法，使得飞行器或无人机的检测将会耗费比较大的计算资源，同时，在测量延迟、角度等信息时，测量误差将会对检测精度产生不利影响。
无线链路由于传输路径被发射器和接收器之间的物体或障碍物阻挡而可能被阻挡或可能经历较大信号衰减，因此，估计检测信号源与探测站之间的功率变化，即可对信号源和探测站之间射频阻挡进行预估，进而检测出特定区域中的飞行器，但是，与工作在较低频带的无线链路相比，工作在较高频率通信频带的无线链路可更易受来自障碍物的衰减的影响，这就使得在采用功率变化进行射频链路阻挡估计时，并不能够准确地预估射频阻挡情况，进而不能够准确地实现飞行器检测，同时，目前采用功率变化检测飞行器时，为尽可能地提高探测站利用率，一般采用全向天线对探测站四周的信号源进行探测，但是虽然全向天线使用方便，但是相比于定向天线而言，存在检测精度不高的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高密度无线链路探测站天线下的飞行器无源检测方法，基于全向天线和定向天线相结合的探测站天线设计，对探测区域内的飞行器进行无源检测，能够准确地估计出探测区域内的射频阻挡情况，输出阻挡估计信息，为飞行器的识别提供精确的依据。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种高密度无线链路探测站天线下的飞行器无源检测方法，包括以下步骤：
S1.在探测区域布置探测站，并设计探测站天线：探测站天线包括旋转基座、安装于旋转基座上的全向天线以及安装在旋转基座上的定向阵列天线；
S2.在L个时刻内，探测站通过全向天线对周围已知信号源的无线信号进行探测接收，选择L个时刻内平均信号功率大于设定阈值的信号源作为源站站点，并确定探测站与源站站点的定位信息；
S3.探测站利用定向天线接收来自各个源站站点的无线信号，并对各个源站站点的无线信号进行选择，在对应的时间周期或频率周期建立各源站站点与探测站的射频传输链路；
S4.根据旋转基座的旋转角度间隔，将探测站划分为个区域，各个区域与探测站的不同检测角度相对应；
S5.在每一个检测角度内，探测站根据建立的射频传输链路，建立定向天线阵列与对应检测角度内源站站点的射频连接，并学习该检测角度内，射频传输链路的无线传播特征，建立相关的无线传播特征、定向天线阵列信息、检测角度与射频传输链路的数据库；
S6.探测站利用全向天线对射频传输链路的无线传播特征初步探测，在探测到无线传播特征变化时，提取对应射频传输链路的信息；
S7.探测站根据提取的射频传输链路信息，控制旋转基座旋转，使定向天线阵列旋转到该射频链路信息所对应的检测角度附近，当探测站通过定向天线阵列检测到链路阻挡后，控制旋转基座的旋转速度降低，提高检测精度，输出准确的射频链路阻挡信息，作为飞行器识别的依据。
其中，所述的定向阵列天线包括多根线性排列的定向天线。
其中，所述步骤S2包括：在L个时刻内，探测站通过全向天线对周围已知信号源的无线信号进行探测接收；对于每一个信号源，探测站通过全向天线接收其无线信号时，在L个时刻内计算探测站与该信号源之间的平均信号功率；将平均信号功率大于设定阈值的信号源作为源站站点，并确定探测站与源站站点的定位信息。
所述已知信号源包括但不限于移动通信信号源、卫星信号源、导航信号源和广播电视信号源。
所述的步骤S3包括：探测站利用定向天线接收来自各个源站站点的无线信号；探测站根据无线信号的无线电特征，选择特定无线信号，在对应的时间周期或频率周期内建立探测站与各个源站站点之间的射频传输链路；所述无线电特征包括帧格式、发射功率和带宽；所述射频传输链路包括源站定位信息、探测站定位信息、以及射频传输链路的时间周期或频率周期。
其中，所述特定无线信号的选择方式包括但不限于：无线信号在特定的时间周期内无线电特征平稳；无线信号在特定的频率周期内无线电特征平稳；无线信号在特定的时间频率周期内无线电特征平稳。
所述步骤S7包括：探测站根据提取的射频传输链路信息，从建立的数据库中，获取射频链路信息对应的检测角度；探测站控制旋转基座旋转，使定向天线阵列向该射频链路信息所对应的检测角度附近旋转；在检测角度附近的射频传输链路中，探测站将定向天线接收信号的无线传播特征与数据库对应的无线传播特征进行比较，当出现无线传播特征变化时，判定射频传输链路受到阻挡；射频链路受到阻挡后，探测站控制旋转基座的旋转速度降低，精确地对无线点播特征变化的射频传输链路进行检测，提取无线传播特征，输出射频阻挡估计信息，作为飞行器识别的依据。所述的射频阻挡估计信息包括无线传播特征、对应的射频传输链路、对应的定向天线阵列信息和对应的检测角度。
本发明的有益效果是：本发明基于全向天线和定向天线相结合的探测站天线设计，对探测区域内的飞行器进行无源检测，能够准确地估计出探测区域内的射频阻挡情况，输出阻挡估计信息，为飞行器的识别提供精确的依据，并且选择平均信号功率大于设定阈值的信号源站作为源站站点，避免了较低信号功率对射频阻挡预估产生的不利影响；同时，本发明根据无线信号的无线电特征，选择特定无线信号，在对应的时间周期或频率周期内建立探测站与各个源站站点之间的射频传输链路，避免了信号不稳定时对射频阻挡估计产生的不利影响。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种高密度无线链路探测站天线下的飞行器无源检测方法，包括以下步骤：
S1.在探测区域布置探测站，并设计探测站天线：探测站天线包括旋转基座、安装于旋转基座上的全向天线以及安装在旋转基座上的定向阵列天线；
S2.在L个时刻内，探测站通过全向天线对周围已知信号源的无线信号进行探测接收，选择L个时刻内平均信号功率大于设定阈值的信号源作为源站站点，并确定探测站与源站站点的定位信息；
S3.探测站利用定向天线接收来自各个源站站点的无线信号，并对各个源站站点的无线信号进行选择，在对应的时间周期或频率周期建立各源站站点与探测站的射频传输链路；
S4.根据旋转基座的旋转角度间隔，将探测站划分为个区域，各个区域与探测站的不同检测角度相对应；
S5.在每一个检测角度内，探测站根据建立的射频传输链路，建立定向天线阵列与对应检测角度内源站站点的射频连接，并学习该检测角度内，射频传输链路的无线传播特征，建立相关的无线传播特征、定向天线阵列信息、检测角度与射频传输链路的数据库；
S6.探测站利用全向天线对射频传输链路的无线传播特征初步探测，在探测到无线传播特征变化时，提取对应射频传输链路的信息；
S7.探测站根据提取的射频传输链路信息，控制旋转基座旋转，使定向天线阵列旋转到该射频链路信息所对应的检测角度附近，当探测站通过定向天线阵列检测到链路阻挡后，控制旋转基座的旋转速度降低，提高检测精度，输出准确的射频链路阻挡信息，作为飞行器识别的依据。
其中，所述的定向阵列天线包括多根线性排列的定向天线。
其中，所述步骤S2包括：在L个时刻内，探测站通过全向天线对周围已知信号源的无线信号进行探测接收；对于每一个信号源，探测站通过全向天线接收其无线信号时，在L个时刻内计算探测站与该信号源之间的平均信号功率；将平均信号功率大于设定阈值的信号源作为源站站点，并确定探测站与源站站点的定位信息。
所述已知信号源包括但不限于移动通信信号源、卫星信号源、导航信号源和广播电视信号源。
所述的步骤S3包括：探测站利用定向天线接收来自各个源站站点的无线信号；探测站根据无线信号的无线电特征，选择特定无线信号，在对应的时间周期或频率周期内建立探测站与各个源站站点之间的射频传输链路；所述无线电特征包括帧格式、发射功率和带宽；所述射频传输链路包括源站定位信息、探测站定位信息、以及射频传输链路的时间周期或频率周期。
其中，所述特定无线信号的选择方式包括但不限于：无线信号在特定的时间周期内无线电特征平稳；无线信号在特定的频率周期内无线电特征平稳；无线信号在特定的时间频率周期内无线电特征平稳。
所述步骤S7包括：探测站根据提取的射频传输链路信息，从建立的数据库中，获取射频链路信息对应的检测角度；探测站控制旋转基座旋转，使定向天线阵列向该射频链路信息所对应的检测角度附近旋转；在检测角度附近的射频传输链路中，探测站将定向天线接收信号的无线传播特征与数据库对应的无线传播特征进行比较，当出现无线传播特征变化时，判定射频传输链路受到阻挡；射频链路受到阻挡后，探测站控制旋转基座的旋转速度降低，精确地对无线点播特征变化的射频传输链路进行检测，提取无线传播特征，输出射频阻挡估计信息，作为飞行器识别的依据。所述的射频阻挡估计信息包括无线传播特征、对应的射频传输链路、对应的定向天线阵列信息和对应的检测角度。
综上所述，本发明基于全向天线和定向天线相结合的探测站天线设计，对探测区域内的飞行器进行无源检测，提高了天线的密集度，能够准确地估计出探测区域内的射频阻挡情况，输出阻挡估计信息，为飞行器的识别提供精确的依据，并且选择平均信号功率大于设定阈值的信号源站作为源站站点，避免了较低信号功率对射频阻挡预估产生的不利影响；同时，本发明根据无线信号的无线电特征，选择特定无线信号，在对应的时间周期或频率周期内建立探测站与各个源站站点之间的射频传输链路，避免了信号不稳定时对射频阻挡估计产生的不利影响。

Claims (8)

1.一种高密度无线链路探测站天线下的飞行器无源检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.在探测区域布置探测站，并设计探测站天线：探测站天线包括旋转基座、安装于旋转基座上的全向天线以及安装在旋转基座上的定向阵列天线；
S2.在L个时刻内，探测站通过全向天线对周围已知信号源的无线信号进行探测接收，选择L个时刻内平均信号功率大于设定阈值的信号源作为源站站点，并确定探测站与源站站点的定位信息；
S3.探测站利用定向阵列天线接收来自各个源站站点的无线信号，并对各个源站站点的无线信号进行选择，在对应的时间周期或频率周期建立各源站站点与探测站的射频传输链路；
S4.根据旋转基座的旋转角度间隔，将探测站划分为多个区域，各个区域与探测站的不同检测角度相对应；
S5.在每一个检测角度内，探测站根据建立的射频传输链路，建立定向阵列天线与对应检测角度内源站站点的射频连接，并学习该检测角度内，射频传输链路的无线传播特征，建立与无线传播特征、定向阵列天线信息、检测角度与射频传输链路相关的数据库；
S6.探测站利用全向天线对射频传输链路的无线传播特征初步探测，在探测到无线传播特征变化时，提取对应的射频传输链路信息；
S7.探测站根据提取的射频传输链路信息，控制旋转基座旋转，使定向阵列天线旋转到该射频传输链路信息所对应的检测角度，当探测站通过定向阵列天线检测到链路阻挡后，控制旋转基座的旋转速度降低，提高检测精度，输出准确的射频传输链路阻挡信息，作为飞行器识别的依据。
2.根据权利要求1所述的一种高密度无线链路探测站天线下的飞行器无源检测方法，其特征在于：所述的定向阵列天线包括多根线性排列的定向天线。
3.根据权利要求1所述的一种高密度无线链路探测站天线下的飞行器无源检测方法，其特征在于：所述步骤S2包括：
在L个时刻内，探测站通过全向天线对周围已知信号源的无线信号进行探测接收；
对于每一个信号源，探测站通过全向天线接收其无线信号时，在L个时刻内计算探测站与该信号源之间的平均信号功率；
将平均信号功率大于设定阈值的信号源作为源站站点，并确定探测站与源站站点的定位信息。
4.根据权利要求3所述的一种高密度无线链路探测站天线下的飞行器无源检测方法，其特征在于：所述已知信号源包括移动通信信号源、卫星信号源、导航信号源和广播电视信号源。
5.根据权利要求1所述的一种高密度无线链路探测站天线下的飞行器无源检测方法，其特征在于：所述的步骤S3包括：
探测站利用定向阵列天线接收来自各个源站站点的无线信号；
探测站根据无线信号的无线电特征，选择无线信号，在对应的时间周期或频率周期内建立探测站与各个源站站点之间的射频传输链路；所述无线电特征包括帧格式、发射功率和带宽；所述射频传输链路包括源站站点定位信息、探测站定位信息、以及射频传输链路的时间周期或频率周期。
6.根据权利要求5所述的一种高密度无线链路探测站天线下的飞行器无源检测方法，其特征在于：所述无线信号的选择方式包括：
无线信号在时间周期内无线电特征平稳；
无线信号在频率周期内无线电特征平稳；
无线信号在时间频率周期内无线电特征平稳。
7.根据权利要求1所述的一种高密度无线链路探测站天线下的飞行器无源检测方法，其特征在于：所述步骤S7包括：
探测站根据提取的射频传输链路信息，从建立的数据库中，获取射频传输链路信息对应的检测角度；
探测站控制旋转基座旋转，使定向阵列天线向该射频传输链路信息所对应的检测角度旋转；
在检测角度对应的射频传输链路中，探测站将定向阵列天线接收信号的无线传播特征与数据库对应的无线传播特征进行比较，当出现无线传播特征变化时，判定射频传输链路受到阻挡；
射频链路受到阻挡后，探测站控制旋转基座的旋转速度降低，精确地对无线传播特征变化的射频传输链路进行检测，提取无线传播特征，输出射频传输链路阻挡信息，作为飞行器识别的依据。
8.根据权利要求7所述的一种高密度无线链路探测站天线下的飞行器无源检测方法，其特征在于：所述的射频传输链路阻挡信息包括无线传播特征、对应的射频传输链路、对应的定向阵列天线信息和对应的检测角度。
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