CN109001673B - 一种无人机探测的方法和基站设备 - Google Patents

一种无人机探测的方法和基站设备 Download PDF

Info

Publication number
CN109001673B
CN109001673B CN201810539465.2A CN201810539465A CN109001673B CN 109001673 B CN109001673 B CN 109001673B CN 201810539465 A CN201810539465 A CN 201810539465A CN 109001673 B CN109001673 B CN 109001673B
Authority
CN
China
Prior art keywords
positioning
base station
signal
unmanned aerial
aerial vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810539465.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109001673A (zh
Inventor
赵慧
黄翰媛
王文博
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Posts and Telecommunications
Original Assignee
Beijing University of Posts and Telecommunications
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Posts and Telecommunications filed Critical Beijing University of Posts and Telecommunications
Priority to CN201810539465.2A priority Critical patent/CN109001673B/zh
Publication of CN109001673A publication Critical patent/CN109001673A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109001673B publication Critical patent/CN109001673B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/04—Position of source determined by a plurality of spaced direction-finders
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/02—Services making use of location information
    • H04W4/023—Services making use of location information using mutual or relative location information between multiple location based services [LBS] targets or of distance thresholds
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/08—Access point devices
    • H04W88/085—Access point devices with remote components

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本申请公开了一种无人机探测的方法，在无线通信系统的基站中加入定位功能单元和用于向低空范围收发信号的定位天线，该方法包括：系统中任一基站的定位天线向低空发射用于无人机探测的定位信号；任一基站或其他基站的定位天线接收经过无人机反射后的所述定位信号；接收经过无人机反射后的所述定位信号的基站，其定位功能单元根据接收的定位信号检测并定位无人机。应用本申请，能够方便地实现无人机探测，并能够保证覆盖，提高定位准确性。

Description

一种无人机探测的方法和基站设备
技术领域
本申请涉及无人机技术，特别涉及一种无人机探测的方法和基站设备。
背景技术
近年来对空域开发利用的需求在逐渐增长，比如低空中以无人机为代表的空中飞行物在航拍、物流、赛事直播等领域的运用。实际应用中大部分无人机都装配有摄像头、红外传感等传感器，这提升了其智能化和自动化，增强了无人机不受空间和地域限制的灵活性。但这不可避免地带来了安全问题，比如影响航空秩序、闯入敏感区域等，所以在政府楼宇、军事基地、通信枢纽和大型活动现场等重要场地有必要对其周边范围内的空中飞行物进行探测监控。
目前对空中飞行物定位的研究主要集中在利用雷达或红外相机对其进行定位、探测和监控。但若在民用领域广泛安装雷达、光电探测设备，存在的问题有单个设备覆盖范围小、建设成本较高、未形成网络化覆盖等，这会极大限制无人机等空中设备的广泛普及。
(1)无人机检测技术
目前，进行无人机探测有无线电频谱监测、雷达发现、声波识别、可见光/红外探测等手段。通过毫米波段的雷达对低空、低速小型目标的进行探测，军用领域开发的系统如瑞典“长颈鹿”雷达系统可对雷达散射截面积仅0.001平方米无人飞行器自动识别跟踪。通过高清摄像机对一定范围内实时监控，由图像识别软件判别检测范围内是否存在无人机。
但这些手段都需要针对无人机探测开发专用设备，覆盖范围也很有限。
(2)无源雷达技术
一种典型的无源雷达无人机定位系统由多个发送机(Tx)与一个接收机(Rx)组成。Tx的主要工作是向一定低空范围内辐射信号，若范围内存在无人机，该信号会在无人机处发生反射。Rx的主要工作是接收多个Tx向其发送的直射信号以及无人机的反射信号，并利用直射信号与反射信号之间时延差或多普勒频移差等信息对无人机进行定位。定位算法可以为：在已知所有Tx与Rx位置信息的条件下，列出传输时延差、多普勒频移差、无人机位置与速度、Tx位置、Rx位置之间的关系方程组，利用解方程组的方法推算出无人机的位置与速度信息。
目前主流基于雷达、红外光和高清摄像机的无人机探测系统都需要专用的软硬件资源，且对雷达、相机等硬件性能要求较高，只能进行区域性覆盖。主流的红外/可见光监测系统覆盖范围较小，如果不能合理部署，极有可能出现探测盲区，带来无法定位或定位不准确的问题。
发明内容
本申请提供一种无人机探测的方法和基站设备，能够方便地实现无人机探测，并能够保证覆盖，提高定位准确性。
为实现上述目的，本申请采用如下技术方案：
一种无人机探测的方法，在无线通信系统的基站中加入定位功能单元和用于向低空范围收发信号的定位天线，所述方法包括：
所述系统中任一基站的定位天线向低空发射用于无人机探测的定位信号；
所述任一基站或其他基站的定位天线接收经过无人机反射后的所述定位信号；
接收经过无人机反射后的所述定位信号的基站，其定位功能单元根据接收的定位信号检测并定位无人机；
其中，所述低空为低于设定高度的空间。
较佳地，所述无线通信系统为FDD系统，
在基站的下行工作模式下，所述任一基站的定位天线与所述任一基站的小区中用于处理通信业务的RRU相连，所述定位天线向低空发射所述定位信号包括：将所述定位天线所在小区中的指定通信信号作为所述定位信号向低空发射。
较佳地，所述定位功能单元包括一个基带处理单元BBU和至少一个远端射频单元RRU，所述BBU和所述RRU相连；在基站的上行工作模式下，
所述任一基站或其他基站的定位天线与相应基站定位功能单元中的RRU相连；
所述任一基站或其他基站的定位功能单元根据接收的定位信号检测并定位无人机包括：所述任一基站或其他基站的定位功能单元中的RRU和BBU在所述指定载波上对经过无人机反射后的所述定位信号进行处理，根据该定位信号中包括的小区信息确定该信号的发送小区，并以该小区发送的所述指定通信信号作为定位信号，用于进行无人机检测和定位；其中，所述指定载波为作为定位信号的所述指定通信信号所在小区的发送载波。
较佳地，所述无线通信系统为TDD系统，所述定位功能单元包括一个BBU；
在基站的下行工作模式下，所述任一基站的定位天线与所述任一基站的小区中用于处理通信业务的RRU相连，所述定位天线向低空发射所述定位信号包括：所述定位天线将连接的RRU形成的指定通信信号作为所述定位信号向低空发射。
较佳地，基站的上行工作模式包括业务通信上行模式和定位上行模式；
当所述任一基站接收经过无人机反射后的所述定位信号时，在基站的定位上行模式下，所述任一基站的定位功能单元中的BBU和定位天线均与所述小区对应的RRU相连，该RRU和定位功能单元中的BBU在指定载波上对经过无人机反射后的所述定位信号进行处理，用于进行无人机检测和定位；其中，所述指定载波为作为定位信号的所述指定通信信号所在小区的发送载波；
所述业务通信上行模式和定位上行模式是时分复用的。
较佳地，基站的上行工作模式包括业务通信上行模式和定位上行模式；
当所述任一基站或其他基站接收经过无人机反射后的所述定位信号时，所述定位功能单元包括至少一个RRU，并与所述定位功能单元中的BBU相连；在基站的定位上行模式下，所述任一基站的定位天线与相应基站定位功能单元中的RRU相连，所述任一基站的定位功能单元中RRU和BBU在指定载波上对经过无人机反射后的所述定位信号进行处理，根据该定位信号中包括的小区信息确定该信号的发送小区，并以该小区发送的所述指定通信信号作为定位信号，用于进行无人机检测和定位；其中，所述指定载波为作为定位信号的所述指定通信信号所在小区的发送载波；
所述定位上行模式和所述业务通信上行模式为并行或非并行。
较佳地，所述定位功能单元根据接收的定位信号检测并定位无人机包括：
预先设定多个协同工作的基站中，多个基站发送所述定位信号，一个基站接收所述定位信号；接收所述定位信号的基站，其定位功能单元根据本基站接收的经无人机反射后的定位信号，确定该信号的传输特性信息，根据所述传输特性信息检测并定位无人机；或者，
预先设定多个协同工作的基站中，一个基站发送所述定位信号，多个基站接收所述定位信号；接收所述定位信号的各个基站，其定位功能单元根据本基站接收的经无人机反射后的定位信号，确定该信号的传输特性信息；接收所述定位信号的各个基站通过信息交互获取其他基站接收信号的传输特性信息，并根据获取的信息检测并定位无人机；或者，
预先设定多个协同工作的基站中，多个基站发送所述定位信号，多个基站接收所述定位信号；接收所述定位信号的各个基站，其定位功能单元针对本基站接收的经无人机反射后的各个定位信号，确定各自对应的传输特性信息；接收所述定位信号的各个基站通过信息交互获取其他基站接收信号的传输特性信息，并根据获取的信息检测并定位无人机。
一种无人机探测的基站设备，该基站设备包括：定位功能单元和定位天线；
所述定位天线，用于向低空发射用于无人机探测的定位信号，并接收经过无人机反射后的所述定位信号；
所述定位功能单元，用于根据所述定位天线接收的定位信号检测并定位无人机；
其中，所述低空为低于设定高度的空间。
较佳地，所述基站设备为FDD系统的基站设备，所述定位功能单元包括一个BBU和至少一个RRU，所述BBU和所述RRU相连；
在所述基站设备的下行工作模式下，所述定位天线与所述基站设备的小区中用于处理通信业务的RRU相连；所述定位天线发送的定位信号为所述小区的指定通信信号；
在所述基站设备的上行工作模式下，所述定位天线与所述定位功能单元中的RRU相连，定位功能单元中的RRU用于在所述指定载波上对经过无人机反射后的所述定位信号进行处理，并将处理结果发送给所述定位功能单元中的BBU；所述定位功能单元中的BBU，用于对RRU处理结果进行基带上的处理，根据处理后得到的指定通信信号中包括的小区信息确定该信号的发送小区，并以该小区发送的所述指定通信信号作为定位信号，用于进行无人机检测和定位；其中，所述指定载波为作为定位信号的所述指定通信信号所在小区的发送载波。
较佳地，所述基站设备为TDD系统的基站设备；
所述定位功能单元包括一个BBU，在所述基站设备的下行工作模式下，所述定位天线与所述基站设备的小区中用于处理通信业务的RRU相连；所述定位天线发送的定位信号为所述小区的指定通信信号；在所述基站设备的定位上行模式下，所述定位功能单元中的BBU和定位天线均与所述小区对应的RRU相连，该RRU用于在所述指定载波上对经过无人机反射后的所述定位信号进行处理，并将处理结果发送给所述定位功能单元中的BBU；所述定位功能单元中的BBU，用于对RRU处理结果进行基带上的处理，根据处理后的指定通信信号中包括的小区信息确定该信号的发送小区，并以该小区发送的所述指定通信信号作为定位信号，用于进行无人机检测和定位；
或者，
所述定位功能单元包括一个BBU和至少一个RRU，在所述基站设备的下行工作模式下，所述定位天线与所述基站设备的小区中用于处理通信业务的RRU相连；所述定位天线发送的定位信号为所述小区的指定通信信号；在所述基站设备的定位上行模式下，所述定位功能单元中的BBU、所述定位功能单元中的RRU和所述定位天线依次相连；所述定位功能单元中的RRU用于在所述指定载波上对经过无人机反射后的所述定位信号进行处理，并将处理结果发送给所述定位功能单元中的BBU；所述定位功能单元中的BBU，用于对RRU处理结果进行基带上的处理，根据处理得到的指定通信信号中包括的小区信息确定该信号的发送小区，并以该小区发送的指定通信信号作为定位信号，用于进行无人机检测和定位；
其中，所述指定载波为作为定位信号的所述指定通信信号所在小区的发送载波。
由上述技术方案可见，本申请中，在无线通信系统的基站中加入定位功能单元和用于向低空范围收发信号的定位天线，系统中某基站的定位天线向低空发射用于无人机探测的定位信号；相同基站或其他基站的定位天线接收经过无人机反射后的定位信号；接收经过无人机反射后的定位信号的基站，其定位功能单元根据接收的定位信号检测并定位无人机。通过上述方式，利用已经实现广泛覆盖的无线通信系统的基站进行定位信号的收发，从而进行无人机探测，这样能够在方便实现无人机探测的同时，保证无人机探测的覆盖范围，提高定位的准确性。
附图说明
图1为本申请中无人机探测的基站设备基本结构示意图；
图2为本申请中无人机探测方法的基本流程示意图；
图3为现有的FDD基站框架及信号流向示意图；
图4为FDD系统中本申请的基站设备结构示意图；
图5为FDD定位基站系统结构与信号流向示意图；
图6为FDD基站定位模块工作流程示意图；
图7为BBU具体功能模块示意图；
图8为现有的TDD基站框架及信号流向示意图；
图9为TDD系统中本申请基站设备的结构示意图一；
图10为TDD定位基站系统结构与信号流向示意图一；
图11为TDD定位基站系统结构与信号流向示意图二；
图12为TDD基站定位模块工作流程示意图；
图13为多发一收的定位基站网络结构示意图；
图14为一发多收的定位基站网络结构示意图；
图15为多发多收的定位基站网络结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术手段和优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请做进一步详细说明。
目前，民用领域的无线通信系统已经实现了广泛覆盖，基站的分布也已经较为成熟与广泛。而大部分无人机尺寸较小、飞行高度较低、飞行速度较慢，因此，申请人提出可以利用基站系统对无人机进行探测。具体地，可以对现有无线通信系统中的基站进行一定改造后进行空中飞行物的定位探测，从而可以实现建设成本低、覆盖范围广等效果。
基于上述分析，本申请提供一种基于无线通信机制的无人机探测方法。在该方法中，在无线通信系统的基站中加入定位功能单元和用于向低空范围收发信号的定位天线，该基站的基本结构如图1所示。其中，低空是指低于设定高度的空间，例如优选地，设定高度可以为500米，也就是将低于500米的空间范围认为是低空。图2为该方法的基本流程。如图2所示，该基本方法流程包括：
步骤201，系统中基站A的定位天线向低空发射用于无人机探测的定位信号。
这里，假定发送定位信号的基站为基站A。发送的定位信号是设定好的已知信号，既可以是无线通信系统中的现有信号，也可以是针对无人机探测设定的专用信号，本申请对此不作限定。
步骤202，基站A或其他基站的定位天线接收经过无人机反射后的定位信号。
如果在基站A附近范围内的无人机可以反射基站A发出的定位信号，发送定位信号的基站A或系统中的其他基站都可能会接收到无人机反射后的定位信号。
步骤203，接收经过无人机反射后的定位信号的基站，其定位功能单元根据接收的定位信号检测并定位无人机。
如前所述，基站发送的定位信号为已知信号，因此基站接收无人机反射后的定位信号后，可以将接收的信号与发送的定位信号进行一定处理，从而利用处理和计算结果检测并定位无人机。其中，对于不同的基站或小区，其发送的定位信号可以相同也可以不同，当不同的基站或小区发送的定位信号不同时，优选地，可以在发送的定位信号中携带小区的信息，以使接收基站识别该信号来自哪个小区或基站，从而利用相应小区或基站对应的定位信号进行无人机的检测和定位。
另外，具体根据接收的信号和发送的定位信号间的何种处理进行无人机的检测和定位，不属于本申请的主要讨论范围，实际应用中可以采用各种可行的算法进行检测和定位。例如，可以计算接收信号相对于发送的定位信号的传播时延、多普勒频移等，根据这些计算结果检测并定位无人机。
至此，本申请中的无人机探测方法的基本流程结束。
下面，分别针对频分双工(FDD)系统和时分双工(TDD)系统对本申请的无人机探测方法和基站设备进行详细描述。另外，在下面的实施例中，以小区中的下行参考信号作为定位信号为例进行说明。
实施例一：
本实施例中针对FDD系统，介绍本申请中无人机探测方法和基站设备的具体实现。其中，为尽量降低处理的复杂度，本实施例中选择小区中已有的下行参考信号作为无人机探测的定位信号。
现有的FDD基站框架及信号流向示意图如图3所示，基本结构为一个基带处理单元(Base Band Unit，BBU)通过光纤连接一个远端射频单元(Radio Remote Unit，RRU)，RRU连接天线AS向外发送或者接收信号。频分双工基站以f1载频发送下行信号，接收以f2为载频的上行信号；RRU和BBU处理双向的上下行业务通信信号。其中，当一个基站包括多个小区时，该基站的BBU可能连接多个RRU。在现有FDD系统中，基站会发送设定好的下行参考信号，用于进行信道测量等业务。该下行参考信号中包括对应小区的小区标识(ID)信息。
在FDD系统中，本申请的基站设备结构如图4所示。其中，定位功能单元包括一个BBU和至少一个RRU，该BBU和RRU专门用于无人机定位。为与基站设备中用于通信业务的BBU和RRU相区分，这里将定位功能单元中的BBU和RRU分别标记为BBUP和RRUP，并将基站设备中新增的定位天线标记为AP，该定位天线AP指向低空目标。将基站设备中原有的用于通信业务的BBU和RRU分别标记为BBUs和RRUS，并将基站设备中原有的天线标记为AS。
在图4所示的基站设备中，AP用于将下行参考信号作为雷达信号向低空辐射，并接收来自无人机的反射信号；RRUP专用于处理AP接收的射频无人机反射信号，并进行处理；BBUP用于对RRUP传输下来的基带信号进行相关处理，用于无人机检测和定位。其中，无人机检测和定位的处理可以直接在BBUP中实现，或者也可以在专门的处理单元中进行。
以下将对无人机定位的基站上行处理和下行处理分别进行详细介绍。FDD定位基站系统结构与信号流向示意图如图5所示。当基站系统工作于下行模式时，基站的RRUS与BBUS以f1载频进行基础的下行业务通信；专用于定位的RRUP与BBUP处于休眠状态，定位天线AP连接到用于业务通信的RRUs，以f1载频向低空辐射下行参考信号，进行无人机的探测。当基站系统工作于上行模式时，定位天线AP连接到专用于定位的RRUP，此时RRUP与BBUP均处于工作状态，主要对接收到的反射信号进行相关操作，以进一步对无人机进行定位。具体RRUP和BBUP进行的操作分别为射频、中频信号处理和基带信号处理。其中，如果基站接收的是本基站发送的定位信号，则在上行模式中，RRUP与BBUP对接收到的f1载频上的反射信号进行处理，而RRUS与BBUS以f2载频接收上行业务通信信号；如果基站接收的是其他基站发送的定位信号，则在上行模式中，RRUP与BBUP对接收到的指定载频fS上的反射信号进行处理，而RRUS与BBUS仍然以f2载频接收上行业务通信信号。其中，指定载频是指发送定位信号的载频。由图5中可以看出，无论基站系统处于上行还是下行模式，定位服务均不会影响基站的业务通信。FDD基站定位模块工作流程如图6所示。
另外，当定位功能单元中包括多个RRU时，基站设备可以同时对多个载频上的反射定位信号进行接收处理。
图7所示为BBU具体功能模块示意图。BBUS与BBUP的主要区别在于基带处理模块。BBUS主要对f1载频上的发送信号进行调制，对f2载频上的接收信号进行处理。定位模块中的BBUP只进行接收信号的处理，因此其成本会比已有的业务模块低。
实施例二：
本实施例中针对TDD系统，介绍本申请中无人机探测方法和基站设备的具体实现。其中，为尽量降低处理的复杂度，本实施例中选择小区中已有的下行参考信号作为无人机探测的定位信号。
现有的TDD基站框架及信号流向示意图如图8所示，基本结构为一个基带处理单元(Base Band Unit，BBU)通过光纤连接一个远端射频单元(Radio Remote Unit，RRU)，RRU连接天线AS向外发送或者接收信号。时分双工基站在不同的时隙以相同的载频f1发送上行与下行信号；RRU和BBU处理双向的上下行业务通信信号。其中，当一个基站包括多个小区时，该基站的BBU可能连接多个RRU。在现有TDD系统中，基站会发送设定好的下行参考信号，用于进行信道测量等业务。该下行参考信号中包括对应小区的小区标识(ID)信息。
在TDD系统中，如果基站设备仅接收自身发送的定位信号，本申请的基站设备结构如图9所示。其中，定位功能单元可以包括一个BBU，该BBU专门用于无人机定位。为与基站设备中用于通信业务的BBU相区分，这里将定位功能单元中的BBU标记为BBUP，并将基站设备中新增的定位天线标记为AP，该定位天线AP指向低空目标。将基站设备中原有的用于通信业务的BBU和RRU分别标记为BBUS和RRUS，并将基站设备中原有的天线标记为AS。
在图9所示的基站设备中，定位天线AP与基站设备中的RRU相连，用于将下行参考信号作为雷达信号向低空辐射，并接收来自无人机的反射信号；BBUP用于对RRU传输下来的基带信号进行相关处理，用于无人机检测和定位。由于TDD系统的上下行使用相同频率的载频，因此BBUS与BBUP分别通过光纤接口连接同一个RRU。其中，无人机检测和定位的处理可以直接在BBUP中实现，或者也可以在专门的处理单元中进行。
TDD定位基站系统结构与信号流向示意图如图10所示。当基站系统工作于下行模式时，基站的RRUS与BBUS以f1载频进行基础的下行业务通信；专用于定位的BBUP处于非连接的休眠状态，定位天线AP以f1载频向低空辐射下行参考信号，进行无人机的探测。当基站系统工作于上行模式时，分为业务通信上行模式和定位上行模式。业务通信上行模式中，BBUP仍处于非连接的休眠状态，RRU处理AS接收到的上行业务信号，BBUS对该信号进行基带上的解调和解码等；定位上行模式中，专用于定位的BBUP处于工作状态，RRU与BBUP主要对接收到的f1载频上的无人机反射信号进行处理。同样的，无论基站系统处于上行还是下行模式，业务通信为主要基站功能，无人机的定位是辅助功能。不同于FDD系统的是，TDD基站系统中的RRU需要负责对业务信号进行射频、中频上的发送及接收处理，以及对定位信号进行射频、中频上的接收处理，但仍有BBUS专用于业务通信，BBUP专用于飞行物定位服务。业务通信上行模式和定位上行模式可以是分时复用的，例如，在没有上行业务数据需要处理时，可以切换到定位上行模式进行无人机的检测和定位。TDD基站定位模块工作流程如图12所示。
在TDD系统中，如果基站设备可以使业务通信上行模式和定位上行模式被并行处理，或者接收其他基站发送的定位信号，则本申请的基站设备结构如图4所示，即与FDD系统的基站设备结构相同。其中，定位功能单元可以包括一个BBU和至少一个RRU，该BBU和RRU专门用于无人机定位。
在该基站设备中信号流向示意图如图11所示。当基站系统工作于下行模式时，基站的RRUS与BBUS以f1载频进行基础的下行业务通信；专用于定位的RRUP与BBUP处于休眠状态，定位天线AP连接到用于业务通信的RRUS，以f1载频向低空辐射下行参考信号，进行无人机的探测。当基站系统工作于上行模式时，分为业务通信上行模式和定位上行模式。业务通信上行模式中，业务通信上行模式中，RRUS处理AS接收到的f1载频上的上行业务信号，BBUS对该信号进行基带上的解调和解码等；定位上行模式中，定位天线AP连接到专用于定位的RRUP，RRUP与BBUP主要对接收到的指定载频fs上的反射信号进行相关操作，以进一步对无人机进行定位。其中，指定载频fS是指发送定位信号的载频。业务通信上行模式和定位上行模式可以是并行处理，也可以是非并行的。例如，在同一时刻，RRUS与BBUS可以是工作在业务通信上行模式，RRUP与BBUP可以是工作在定位上行模式。由图11中可以看出，无论基站系统处于上行还是下行模式，定位服务均不会影响基站的业务通信。
另外，当定位功能单元中包括多个RRU时，基站设备可以同时对多个载频上的反射定位信号进行接收处理。
上述即为FDD系统和TDD系统中基站设备的结构和无人机探测的具体实现。其中，以下行参考信号作为定位信号为例进行了说明。在实际应用中，定位信号还可以是收发两端已知的其他通信信号，不限于下行参考信号，具体可以由收发两端通过一定方式协商确定，也可以预先规定好。在上述基站设备和处理方法中，定位功能单元中的BBUP对接收的反射信号进行基带上的相关操作后，用于进行无人机的探测和定位。其中，各个基站可以仅根据自身接收到的数据进行处理后实现无人机的探测和定位，或者，也可以多个基站协作，在各自对接收的数据处理后互相交互实现无人机的探测和定位。下面，对多个基站协作进行无人机探测和定位的处理进行介绍。其中，以定位功能单元作为一个整体进行说明，不限定定位功能单元中的具体结构。在下面协作方式的介绍中，以相邻的四个小区为例进行说明，当然，实际应用中不限于此。
协作方式一：多个基站发送，一个基站接收
多发一收的定位基站网络结构可以如图13所示。预先设定1、2、3号小区用于发送定位信号，4号小区用于无人机检测和定位。具体地，1、2、3号小区的基站处于下行工作方式时，发送业务通信信号作为定位信号，该定位信号会经过无人机反射，然后被4号小区的基站在上行模式时接收，4号小区接收反射信号后确定该信号的传输特性信息，利用该结果来推算出无人机的位置和速度信息等。其中，定位信号的传输特性信息用于进行无人机的检测和定位，可以是各种现有能够推算出无人机位置和速度等信息的特性信息，例如传播时延和/或多普勒频移等。
协作方式二：一个基站发送，多个基站接收
一发多收的定位基站网络结构可以如图14所示。预先设定4号小区用于发送定位信号，1、2、3号小区用于无人机检测和定位。具体地，4号小区的基站在下行模式时通过低空天线发射业务信号作为定位信号。该定位信号经过无人机反射后，会被1、2、3号小区的基站在上行模式时当作定位信号接收，这三个基站会先处理得到各自定位信号的传输特性信息，然后互相交互定位信号的传输特性信息，根据交互后的信息来协同进行无人机的检测和定位。
协作方式三：多个基站发送，多个基站接收
多发多收的定位基站网络结构如图15所示。预先设定1、4号小区用于发送定位信号，2、3号小区用于无人机检测和定位。具体地，1、4号小区的基站在下行模式时向低空辐射业务信号作为定位信号，该定位信号经过无人机反射后被2、3号小区基站接收到。由于2、3号小区基站同时接收多个相邻小区信号，因此这两个小区的基站对接收的多个反射信号分别进行处理，得到相应定位信号的传输特性信息，然后，2、3号小区基站可以相互交互各自确定的多个小区定位信号的传输特性信息，并根据交互后的信息来协同进行无人机的检测和定位。
上述即为本申请中无人机探测方法和基站设备的具体实现。本申请中，在保证现有通信业务的前提下，以通信信号作为低空的定位信号进行对无人机的探测。为了能够利用所接收的反射信号进行无人机的定位探测，本申请通过在现有基站结构中增加低空定位天线和定位功能单元来对相关信号进行处理，进而实现无人机探测服务。同时为了实现改造成本低、可覆盖范围广的目标，本申请中增加的定位天线和定位功能单元成本低并在现有技术基础上易实现。在探测过程中，各相邻蜂窝小区的基站可以有多发一收、一发多收和多发多收的协同工作方式，工作在上行模式的基站需要侦听来自无人机反射的信号，该反射信号的源信号可以是来自一个或多个相邻小区基站的通信业务信号。
更进一步地，本申请基于已有TDD与FDD系统设计空间飞行物检测方案充分利用了已有的TDD与FDD系统资源，仅需要在基站端增加RRU、BBU、以及指向低空目标天线单元，并且增加的单元模块功能单一，少量的硬件软件资源需求大大降低了实际部署成本。目前TDD与FDD系统已实现大范围信号覆盖，利用TDD与FDD信号复用的定位检测方案可实现大范围内空中飞行物探测。在民用基站基础上改造隐秘性高，不易被非法使用方发现，增强了飞行物检测系统本身的保密性和工作的保密性。总的来说，基于民用基站改造建设的检测系统具有部署成本低，覆盖范围广，保密性好等特点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (3)

1.一种无人机探测的方法，其特征在于，在无线通信系统的基站中加入定位功能单元和用于向低空范围收发信号的定位天线，所述方法包括：
所述系统中任一基站的定位天线向低空发射用于无人机探测的定位信号；其中，所述低空为低于设定高度的空间；
所述任一基站或其他基站的定位天线接收经过无人机反射后的所述定位信号；
接收经过无人机反射后的所述定位信号的基站，其定位功能单元根据接收的定位信号检测并定位无人机；
其中，当所述无线通信系统为TDD系统时，所述定位功能单元包括一个BBU，基站的上行工作模式包括业务通信上行模式和定位上行模式；在基站的下行工作模式下，所述任一基站的定位天线与所述任一基站的小区中用于处理通信业务的RRU相连，所述定位天线向低空发射所述定位信号包括：所述定位天线将连接的RRU形成的指定通信信号作为所述定位信号向低空发射；当所述任一基站接收经过无人机反射后的所述定位信号时，在基站的定位上行模式下，所述任一基站的定位功能单元中的BBU和定位天线均与所述小区对应的RRU相连，该RRU和定位功能单元中的BBU在指定载波上对经过无人机反射后的所述定位信号进行处理，用于进行无人机检测和定位；其中，所述指定载波为作为定位信号的所述指定通信信号所在小区的发送载波，所述业务通信上行模式和定位上行模式是时分复用的；或者，
当所述无线通信系统为TDD系统时，所述定位功能单元包括一个BBU和至少一个RRU，基站的上行工作模式包括业务通信上行模式和定位上行模式；当所述任一基站或其他基站接收经过无人机反射后的所述定位信号时，所述定位功能单元包括至少一个RRU，并与所述定位功能单元中的BBU相连；在基站的定位上行模式下，所述任一基站的定位天线与相应基站定位功能单元中的RRU相连，所述任一基站的定位功能单元中RRU和BBU在指定载波上对经过无人机反射后的所述定位信号进行处理，根据该定位信号中包括的小区信息确定该信号的发送小区，并以该小区发送的所述指定通信信号作为定位信号，用于进行无人机检测和定位；其中，所述指定载波为作为定位信号的所述指定通信信号所在小区的发送载波；所述定位上行模式和所述业务通信上行模式为并行或非并行。
2.根据权利要求1所述的方法，所述定位功能单元根据接收的定位信号检测并定位无人机包括：
预先设定多个协同工作的基站中，多个基站发送所述定位信号，一个基站接收所述定位信号；接收所述定位信号的基站，其定位功能单元根据本基站接收的经无人机反射后的定位信号，确定该信号的传输特性信息，根据所述传输特性信息检测并定位无人机；或者，
预先设定多个协同工作的基站中，一个基站发送所述定位信号，多个基站接收所述定位信号；接收所述定位信号的各个基站，其定位功能单元根据本基站接收的经无人机反射后的定位信号，确定该信号的传输特性信息；接收所述定位信号的各个基站通过信息交互获取其他基站接收信号的传输特性信息，并根据获取的信息检测并定位无人机；或者，
预先设定多个协同工作的基站中，多个基站发送所述定位信号，多个基站接收所述定位信号；接收所述定位信号的各个基站，其定位功能单元针对本基站接收的经无人机反射后的各个定位信号，确定各自对应的传输特性信息；接收所述定位信号的各个基站通过信息交互获取其他基站接收信号的传输特性信息，并根据获取的信息检测并定位无人机。
3.一种无人机探测的基站设备，其特征在于，该基站设备包括：定位功能单元和定位天线；
所述定位天线，用于向低空发射用于无人机探测的定位信号，并接收经过无人机反射后的所述定位信号；其中，所述低空为低于设定高度的空间；
所述定位功能单元，用于根据所述定位天线接收的定位信号检测并定位无人机；
其中，当所述基站设备为TDD系统的基站设备时，
所述定位功能单元包括一个BBU，在所述基站设备的下行工作模式下，所述定位天线与所述基站设备的小区中用于处理通信业务的RRU相连；所述定位天线发送的定位信号为所述小区的指定通信信号；在所述基站设备的定位上行模式下，所述定位功能单元中的BBU和定位天线均与所述小区对应的RRU相连，该RRU用于在指定载波上对经过无人机反射后的所述定位信号进行处理，并将处理结果发送给所述定位功能单元中的BBU；所述定位功能单元中的BBU，用于对RRU处理结果进行基带上的处理，根据处理后的指定通信信号中包括的小区信息确定该信号的发送小区，并以该小区发送的所述指定通信信号作为定位信号，用于进行无人机检测和定位；
或者，
所述定位功能单元包括一个BBU和至少一个RRU，在所述基站设备的下行工作模式下，所述定位天线与所述基站设备的小区中用于处理通信业务的RRU相连；所述定位天线发送的定位信号为所述小区的指定通信信号；在所述基站设备的定位上行模式下，所述定位功能单元中的BBU、所述定位功能单元中的RRU和所述定位天线依次相连；所述定位功能单元中的RRU用于在指定载波上对经过无人机反射后的所述定位信号进行处理，并将处理结果发送给所述定位功能单元中的BBU；所述定位功能单元中的BBU，用于对RRU处理结果进行基带上的处理，根据处理得到的指定通信信号中包括的小区信息确定该信号的发送小区，并以该小区发送的指定通信信号作为定位信号，用于进行无人机检测和定位；其中，所述指定载波为作为定位信号的所述指定通信信号所在小区的发送载波。
CN201810539465.2A 2018-05-30 2018-05-30 一种无人机探测的方法和基站设备 Active CN109001673B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810539465.2A CN109001673B (zh) 2018-05-30 2018-05-30 一种无人机探测的方法和基站设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810539465.2A CN109001673B (zh) 2018-05-30 2018-05-30 一种无人机探测的方法和基站设备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109001673A CN109001673A (zh) 2018-12-14
CN109001673B true CN109001673B (zh) 2022-10-18

Family

ID=64573283

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810539465.2A Active CN109001673B (zh) 2018-05-30 2018-05-30 一种无人机探测的方法和基站设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109001673B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020153883A1 (en) * 2019-01-24 2020-07-30 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Network node and method performed therein for handling data of objects in a communication network
CN110376551B (zh) * 2019-07-04 2021-05-04 浙江大学 一种基于声信号时频联合分布的tdoa定位方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1505427A (zh) * 2002-12-04 2004-06-16 华为技术有限公司 移动台定位辅助装置及其定位辅助方法
CN1633050A (zh) * 2005-01-19 2005-06-29 于耕 基于公众移动通信网络实现对空中目标监视的系统及方法
CN1932549A (zh) * 2006-09-29 2007-03-21 重庆邮电大学 一种低空飞行目标无源定位方法及系统
CN101834626A (zh) * 2009-03-12 2010-09-15 中国移动通信集团公司 一种移动终端、基站及通信系统
CN101986169A (zh) * 2010-08-10 2011-03-16 重庆星熠导航设备有限公司 基于蜂窝移动通信基站及其网络的分布式无源探测系统
CN102938670A (zh) * 2011-08-15 2013-02-20 北京为邦远航无线技术有限公司 用于飞机的地空宽带无线通信系统及方法
CN107172723A (zh) * 2017-06-16 2017-09-15 中国移动通信集团湖南有限公司 一种无人机应急救灾高空基站

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1505427A (zh) * 2002-12-04 2004-06-16 华为技术有限公司 移动台定位辅助装置及其定位辅助方法
CN1633050A (zh) * 2005-01-19 2005-06-29 于耕 基于公众移动通信网络实现对空中目标监视的系统及方法
CN1932549A (zh) * 2006-09-29 2007-03-21 重庆邮电大学 一种低空飞行目标无源定位方法及系统
CN101834626A (zh) * 2009-03-12 2010-09-15 中国移动通信集团公司 一种移动终端、基站及通信系统
CN101986169A (zh) * 2010-08-10 2011-03-16 重庆星熠导航设备有限公司 基于蜂窝移动通信基站及其网络的分布式无源探测系统
CN102938670A (zh) * 2011-08-15 2013-02-20 北京为邦远航无线技术有限公司 用于飞机的地空宽带无线通信系统及方法
CN107172723A (zh) * 2017-06-16 2017-09-15 中国移动通信集团湖南有限公司 一种无人机应急救灾高空基站

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于GSM信号的无源雷达技术研究;刘宁;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)信息科技辑》;20110715(第7期);正文全文 *
用于无源双(多)基地雷达系统的GSM研究;刘惠茹 等;《现代雷达》;20030531(第5期);第19-21页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109001673A (zh) 2018-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110012536B (zh) 用于终端设备的定位方法、装置及系统
US20210223376A1 (en) Techniques for Cooperative Passive Positioning
US20130322214A1 (en) Ultrasound-based localization of client devices in distributed communication systems, and related devices, systems, and methods
US20200393532A1 (en) Method for determining a position of nlos tx ue
WO2016041358A1 (zh) 一种上行同步方法、装置和系统
CN108089205B (zh) 一种无人机飞控人员定位系统
US9684060B2 (en) Ultrasound-based localization of client devices with inertial navigation supplement in distributed communication systems and related devices and methods
Nguyen et al. Towards RF-based localization of a drone and its controller
CN109039437B (zh) 一种无人机区域组网系统
US11743682B2 (en) Indoor map generation using radio frequency sensing
CN109001673B (zh) 一种无人机探测的方法和基站设备
CN109521402A (zh) 一种低空无人机被动探测定位系统
Liu et al. Integrated sensing and communication based outdoor multi-target detection, tracking, and localization in practical 5G Networks
CN109842890A (zh) 信号测量方法、相关装置及系统
US11240846B2 (en) Anonymous collection of directional transmissions
CN108718465B (zh) 一种面向无人机定位应用的配置tdd无线帧的方法
CN206851044U (zh) 一种实用多信号tdoa定位系统
CN112835382A (zh) 一种基于无人机的5g基站测试系统
US9974078B2 (en) Pilot resource allocation for a MIMO system
US20210116557A1 (en) Radio-Based Object Detection
KR102610912B1 (ko) 영상과 무선 전파를 이용하는 측위 방법 및 장치
IL263246A (en) System, method and product Computer software for finding direction and / or locating geo-location, for mobile phones that operate according to the LTTE standard - fourth generation
CN112369085A (zh) 用于网络系统中定位移动设备的装置和方法
CN108770060A (zh) 通导一体网络定位系统以及方法
EP4373177A1 (en) Measurement method and apparatus, communications device, storage medium, and system

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant