CN109115041A - 一种基于认知无线电的跳频跟踪无人机反制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于认知无线电的跳频跟踪无人机反制方法，具体方法包括，侦收目标无人机的遥控链路信号，并解算测频得到目标无人机的跳频信息；根据解算的目标无人机遥控链路跳频信息，采用相同频率和带宽的信号反制目标无人机遥控链路。相比较于传统的无人机遥控链路中的全频段干扰，功率低，电磁辐射影响小，适用范围更大。

Description

一种基于认知无线电的跳频跟踪无人机反制方法
技术领域
本发明涉及一种基于认知无线电的跳频跟踪无人机反制方法，涉及无人机反制领域。
背景技术
近年来全球消费级小型旋翼无人机迎来了蓬勃发展，据统计，截至2016年底，中国消费级小型旋翼无人机拥有量已经达到数十万架，并且有每年成倍增长的趋势。小型旋翼无人机在具有许多有益应用前景的同时，也正在被越来越多地恶意使用，各种小型旋翼无人机安全事故屡屡见诸报端。
特别是现在城市环境下，低小慢目标对民航安全管理带来了极大挑战，国内外多处机场出现过无人机出没，尤其2017年4月14、17、18、21日成都双流机场无人机出现导致民航飞机大面积延误。
对城市环境下净空区域进行低空无人机反制管理已经成为城市反恐安全管理的必要措施。双流机场禁飞区面积广阔，几次事件中均是机组在空中率先发现无人机，已经对航班安全造成极大威胁，目前还没有手段对禁飞区进行有效监控。
目前，市场上主流的轻小型无人机反制解决手段均是基于有源探测雷达探测+无线电监测+光电探测+无线电压制干扰某种或者某几种组合的技术解决方案，其中反制部分主要依靠大功率压制干扰技术，采用扫频方式对低空无人机的遥控和图传链路进行干扰，迫使无人机失去控制返航、迫降或者驱离。
由于大功率干扰会带来电磁辐射影响，并且会影响城市环境下民用设施带来民众恐慌，特别是在机场等区域使用具有政策风险，所以在使用范围上受到限制。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于认知无线电的跳频跟踪无人机反制方法，具有干扰发射功率低，电磁辐射影响小，适用范围更大的特点。
本发明采用的技术方案如下：
一种基于认知无线电的跳频跟踪无人机反制方法，具有方法包括，
S1、侦收目标无人机的遥控链路信号，并解算测频得到目标无人机的跳频信息；
S2、根据解算的目标无人机遥控链路跳频信息，采用相同频率和带宽的信号反制目标无人机遥控链路。
其中，S1的具体方法包括，
S101、采集目标无人机的遥控链路信号；
S102、对采集到的遥控链路信号，进行AGC控制，实现信号增益；
S103、对增益后的遥控链路信号进行跳频信号包络检波获得包络信息；
S104、对获得的包络信息进行Zoom-FFT变换后依次进行数字下变频、抽取滤波和导频同步后，参考延时同步信号获得跳频信息。
所述S2的具体方法包括，
S201、根据S1中获得的跳频信息，采用希尔伯特变换完成正交变换，然后完成数字上变频同步跳出跳频信号；
S202、通过自动增益控制模块AGC控制输出信号功率，对目标无人机进行反制干扰。
所述跳频信息包括跳频图案和频率信息。
所述方法还包括，先确定目标无人机，在对目标无人机进行实施反制方法进行干扰。
确定目标无人机的方法包括，
探测目标高度范围内的低空飞行无人机，获得入侵无人机的距离、高度、范围和速度信息，判断是否构成威胁，如果是则确定为目标无人机。
所述方法还包括，对获得的目标无人机跳频信息进行存储。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：相比较于传统的无人机遥控链路中的全频段干扰，功率低，电磁辐射影响小，适用范围更大。
附图说明
图1为本发明其中一实施例的目标无人机跳频信息认知流程示意图。
图2为本发明其中一实施例的目标无人机链路跳频解析结果图。
图3为本发明其中一实施例的目标无人机跳频信息低功率干扰流程示意图。
图4为本发明其中一实施例的低功率下目标无人机反制时跳频干扰频谱图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
一种基于认知无线电的跳频跟踪无人机反制方法，具有方法包括，
S1、侦收目标无人机的遥控链路信号，并解算测频得到目标无人机的跳频信息；
S2、根据解算的目标无人机遥控链路跳频信息，采用相同频率和带宽的信号反制目标无人机遥控链路。
由于目前低空无人机链路跳频速度仅为每分钟百跳，侦收天线能够侦收到目标无人机遥控链路信号并通过认知无线电平台实时解算测频，快速获得无人机的跳频信息。
与传统的无人机反制方法相比，本发明申请方案基于跳频跟踪技术的认知能够获得无人机的遥控链路特征和跳频频率信息（如图2所示），而传统无人机反制技术完全是扫频干扰，没有侦收认知无人机遥控链路的过程。
在本发明方案中，如图4所示，基于认知无线电的跳频跟踪无人机反制干扰信号完全跟随无人机遥控链路的跳频频率干扰，相比较于传统的无人机遥控链路中的全频段干扰，功率低，电磁辐射影响小，适用范围更大。
如图1所示，其中，S1的具体方法包括，
S101、采集目标无人机的遥控链路信号；
S102、对采集到的遥控链路信号，进行AGC控制，实现信号增益；
S103、对增益后的遥控链路信号进行跳频信号包络检波获得包络信息；
S104、对获得的包络信息进行Zoom-FFT变换后依次进行数字下变频、抽取滤波和导频同步，参考延时同步信号获得跳频信息。
作为本发明的一种实施方式，通过探测雷达指引控制侦收目标无人机链路的天线，天线接收到2.4GHZ~2.483Ghz频段无人机无线链路信号，输入专用的软件无线电平台的AD9371芯片中接收通道采集无线链路信号，并行输入软件无线电平台的FPGA专用处理器。FPGA专用处理器完成自动增益控制模块进行AGC调整信号增益。由于大疆系列无人机无线链路信号为跳频GMSK信号，先采用包络检波算法获得信号包络信息并进行信号频率解算。通过导频同步模块将跳频信号每一段频率与解算输出的无人机遥控链路跳频信号同步，最终将认知结果图2样式存储入NOR FLASH存储器形成数据库或提供给反制阶段以便为低功率干扰提供频率指向信息。
如图3所示，所述S2的具体方法包括，
S201、根据S1中获得的跳频信息，采用希尔伯特变换完成正交变换，然后完成数字上变频同步跳出跳频信号；
S202、通过自动增益控制模块AGC控制输出信号功率，对目标无人机进行反制干扰。
作为本发明的一种实施方式，将获得的软件无线电平台中的FPGA芯片实时结算的无人机链路跳频解析结果，首先采用希尔伯特变换完成正交变换，然后上变频模块完成数字上变频同步输出跳频信号，相当于对准了无人机遥控链路的跳频频率进行干扰，最后通过自动增益控制模块AGC控制输出信号功率。由于两个阶段数字处理均在FPGA专用处理芯片中并行高速处理，延时仅仅在1ms内完成，相当于实时对准无人机遥控链路的跳频信号干扰。由于基于认知无线电的跳频跟踪技术的干扰信号由于仅仅是在跳频时才干扰模式，干扰平均功率远低于传统的无人机反制技术。
作为本发明的一种实施方式，所述跳频信息包括跳频图案和频率信息。
所述方法还包括，先确定目标无人机，在对目标无人机进行实施反制方法进行干扰。
确定目标无人机的方法包括，
探测目标高度范围内的低空飞行无人机，获得入侵无人机的距离、高度、范围和速度等信息，判断是否构成威胁，如果是则确定为目标无人机。作为本发明的一种实施方式，可以根据综合威胁等级判定算法进行判定，若判定入侵无人机为“黑飞”，则判定为目标无人机，引导侦收天线向无人机方向侦收目标无人机遥控链路，进入反制流程。
本发明能实现对主流民用消费级（大疆系列）轻小型无人机2km范围内，低功率干扰无人机遥控链路使其失去控制返航、迫降或者驱离。低功率干扰发射的信号功率强度满足我国无线电委员会提出的城市环境下无线电发射要求，不会带来任何次生灾害。

Claims (7)

1.一种基于认知无线电的跳频跟踪无人机反制方法，具有方法包括，
S1、侦收目标无人机的遥控链路信号，并解算测频得到目标无人机的跳频信息；
S2、根据解算的目标无人机遥控链路跳频信息，采用相同频率和带宽的信号反制目标无人机遥控链路。
2.根据权利要求1所述的跳频跟踪无人机反制方法，其中，S1的具体方法包括，
S101、采集目标无人机的遥控链路信号；
S102、对采集到的遥控链路信号，进行AGC控制，实现信号增益；
S103、对增益后的遥控链路信号进行跳频信号包络检波获得包络信息；
S104、对获得的包络信息进行Zoom-FFT变换后依次进行数字下变频、抽取滤波和导频同步后，参考延时同步信号获得跳频信息。
3.根据权利要求1或2所述的跳频跟踪无人机反制方法，所述S2的具体方法包括，
S201、根据S1中获得的跳频信息，采用希尔伯特变换完成正交变换，然后完成数字上变频同步跳出跳频信号；
S202、通过自动增益控制模块AGC控制输出信号功率，对目标无人机进行反制干扰。
4.根据权利要求1所述的跳频跟踪无人机反制方法，所述跳频信息包括跳频图案和频率信息。
5.根据权利要求1所述的跳频跟踪无人机反制方法，所述方法还包括，先确定目标无人机，在对目标无人机进行实施反制方法进行干扰。
6.根据权利要求5所述的跳频跟踪无人机反制方法，确定目标无人机的方法包括，
探测目标高度范围内的低空飞行无人机，获得入侵无人机的距离、高度、范围和速度信息，判断是否构成威胁，如果是则确定为目标无人机。
7.根据权利要求1所述的跳频跟踪无人机反制方法，所述方法还包括，对获得的目标无人机跳频信息进行存储。
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