CN109389866B - 一种检测无人机拍摄的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种检测无人机拍摄系统，包括可控闪光模块、无人机信号检测识别模块和无人机信号处理模块，可控闪光模块能监测目标区域的亮度后启动闪烁的光源，本发明利用无人机视频压缩是通过帧间和帧内压缩，比较图像间和图像内的差异进行压缩的原理，采用阵列光源闪烁的方法，当无人机拍摄到阵列光源闪烁时，两帧图像以及同帧图像的差异会急剧增多，造成无人机图传信号比特率增大，故通过比较可控闪光模块启动前和可控闪光模块启动后的无人机图传信号比特率大小，能判断无人机是否正在拍摄。无需破解无人机图传加密信号就能判断无人机是否拍摄，具有高效低成本的优点。
Description
技术领域
本发明涉及反无人机技术领域，具体涉及一种检测无人机拍摄的系统和方法。
背景技术
当前伴随着多旋翼无人机的快速发展，小型民用无人机已经越来越普及，无人机被广泛应用到工业、军事、民用等诸多领域。同时无人机的广泛应用也带来了安全与隐私方面的问题，无人机的“黑飞”事件在国内外频繁发生，严重危害个人隐私安全、公共场所安全、航空安全以及国家安全。为应对频发的无人机的“黑飞”事件对个体及公共安全造成的挑战，对特定空域内的无人机进行及时、有效的检测已迫在眉睫。
通过雷达、无线电和图像处理等现有技术手段只能对无人机进行识别和定位，而无人机危害有利用摄像头进行拍摄，带来隐私泄露问题。由于无人机通信采用加密技术，现有技术手段无法直接从通信信号中得到无人机拍摄内容，就不能有效确定无人机正在对那些目标进行拍摄。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种通过加入闪烁光源以及分析在闪烁光源下无人机图传信号的比特率分析判断无人机有无对目标区域进行拍摄的、高效低成本的检测无人机拍摄系统和方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种检测无人机拍摄系统，包括可控闪光模块、无人机信号检测识别模块、无人机信号处理模块和报警器，无人机信号检测识别模块分别与可控闪光模块和无人机信号处理模块通讯连接，用于采集目标区域外部的无线电信号并识别是否无人机图传信号，若识别为无人机图传信号将信号传送到无人机信号处理模块并启动可控闪光模块；目标区域的周围设置有可控闪光模块，可控闪光模块用于检测目标区域周围的亮度后控制闪烁的光源的开启，无人机信号处理模块用于比较可控闪光模块启动前和可控闪光模块启动后的无人机图传信号比特率的大小来判断无人机是否正在拍摄；报警器与无人机信号处理模块通讯连接，用于在无人机信号处理模块判断出无人机对目标区域进行拍摄时候发出警报。
进一步，所述可控闪光模块包括阵列光源、亮度检测器和光源控制器，目标区域的周围设置有阵列光源，光源控制器分别与阵列光源和无人机信号检测识别模块通讯连接，用于在无人机信号检测识别模块识别出无人机图传信号后启动阵列光源并控制阵列光源闪烁的规律，亮度检测器用于检测阵列光源开启前目标区域的亮度。
特别地，阵列光源可布置在如房屋窗户、汽车表面，阵列光源的光源具有亮度可调，亮灭迅速的特点，光源控制器可控制阵列光源的启动、亮起光源的个数以及光源亮熄间隔。
再进一步，所述无人机信号检测识别模块包括信号采集器、信号分类器、信号特征数据库和信号识别器，信号采集器用于采集目标区域周围的无线电信号并传送到信号分类器以及在信号识别器确定无人机图传信号时将该信号传送到无人机信号处理模块；信号分类器用于将提取无线电信号的信号特征以及完成特征分类并传送到信号识别器；信号特征数据库用于存储现有的无人机图传信号特征；信号识别器用于对分类后的信号特征和信号特征数据库的现有无人机图传信号特征对比并识别该信号是否为无人机图传信号，若识别是无人机图传信号则启动可控闪光模块。
更进一步，所述无人机信号检测识别模块还包括信号储存器，信号储存器与信号识别器通讯连接，用于在信号识别器识别出无人机图传信号后将其储存。
进一步，所述无人机信号处理模块包括信号比特计数器和信号比特率对比器，信号比特计数器用于计算从无人机信号检测识别模块处传送来的、可控闪光模块的光源开启前和可控闪光模块的光源开启后的无人机图传信号的比特率并传送到信号比特率对比器；信号比特率对比器用于比较可控闪光模块的光源开启前和可控闪光模块的光源开启后的信号比特率大小判断无人机是否对目标区域进行拍摄，报警器与信号比特率对比器通讯连接用于当无人机对目标区域进行拍摄时发出警报。
检测无人机拍摄系统的工作方法，包括以下步骤：
S1将可控闪光模块放置在目标区域的四周，开启无人机信号检测识别模块和无人机信号处理模块；
S2信号采集器检测并采集目标区域周围的无线电信号，将无线电信号传送到信号分类器进行信号的特征提取和分类，信号识别器通过将分类后的信号特征与信号特征数据库中现有的无人机图传信号特征进行对比，从而识别出该信号是否为无人机图传信号；
S3若信号识别器识别出是无人机图传信号后，亮度检测器启动监测在阵列光源未开启时目标区域周围的自然亮度，信号采集器将无人机图传信号传送到信号比特计数器，得出此时的信号比特率后传送到信号比特率对比器；
S4光源控制器启动阵列光源，并使阵列光源按照编码序列重复闪烁；
S5信号采集器采集在阵列光源启动后，阵列光源的光源点亮时的目标区域周围的无人机图传信号，并将其传送到信号比特计数器，得出阵列光源启动后无人机图传信号的比特率，信号比特率对比器通过对比阵列光源启动后和步骤S3中阵列光源启动前无人机图传信号的比特率，若当阵列光源的光源点亮时无人机图传信号的比特率比阵列光源的光源熄灭时无人机图传信号的比特率大，即可判断出无人机正在对目标区域进行拍摄；
S6当信号比特率对比器判断出有无人机正在对目标区域进行拍摄，报警器启动发出警报。
需要补充说明的是，所述步骤S4中的编码序列是通过光源控制器控制阵列光源中光源的开启数量、光源的亮起时间和熄灭时间来确定的。
需要进一步补充说明的是，所述步骤S3中，亮度检测器启动监测在阵列光源未开启时目标区域周围的自然亮度，信号比特计数器得出在该自然亮度下无人机图传信号比特率。
需要再进一步说明的是，所述步骤S3中，若信号识别器检测出是无人机图传信号后，信号储存器储存该无人机图传信号。
本发明的有益技术效果：
1、本发明利用无人机视频压缩是通过帧间和帧内压缩，比较图像间和图像内的差异进行压缩的原理，采用阵列光源闪烁的方法，当无人机拍摄到阵列光源闪烁时，两帧图像以及同帧图像的差异会急剧增多，造成压缩效果差，视频传输数据增大，无人机图传信号比特率随之增大，无人机信号检测识别模块在识别是无人机图传信号后，无人机信号处理模块通过比较阵列光源启动前和阵列光源启动后的无人机图传信号比特率大小，能判断无人机是否正在拍摄。无需破解无人机图传加密信号就能判断无人机是否拍摄，具有高效低成本的优点。
2、本发明通过在目标区域周围不同角度部署阵列光源，有利于全方位和全天候检测出有无无人机正在对目标区域进行拍摄。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明的结构图；
图3为无人机信号检测识别模块的工作流程图；
图4为分析无人机图传信号比特率流程图；
图5为阵列光源的最佳编码匹配算法流程图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，以下实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。
一种检测无人机拍摄系统，如图2所示，一种检测无人机拍摄系统，包括可控闪光模块、无人机信号检测识别模块、无人机信号处理模块和报警器，无人机信号检测识别模块分别与可控闪光模块和无人机信号处理模块通讯连接，用于采集目标区域外部的无线电信号并识别是否无人机图传信号，若识别为无人机图传信号将信号传送到无人机信号处理模块并启动可控闪光模块；目标区域的周围设置有可控闪光模块，可控闪光模块用于检测目标区域周围的亮度后控制闪烁的光源的开启，无人机信号处理模块用于比较可控闪光模块启动前和可控闪光模块启动后的无人机图传信号比特率的大小来判断无人机是否正在拍摄；报警器与无人机信号处理模块通讯连接，用于在无人机信号处理模块判断出无人机对目标区域进行拍摄时候发出警报。
进一步，所述可控闪光模块包括阵列光源、亮度检测器和光源控制器，目标区域的周围设置有阵列光源，光源控制器分别与阵列光源和无人机信号检测识别模块通讯连接，用于在无人机信号检测识别模块识别出无人机图传信号后启动阵列光源并控制阵列光源闪烁的规律，亮度检测器用于检测阵列光源开启前目标区域的亮度。
特别地，阵列光源可布置在如房屋窗户、汽车表面，阵列光源的光源具有亮度可调，亮灭迅速的特点，光源控制器可控制阵列光源的启动、亮起光源的个数以及光源亮熄间隔。
再进一步，所述无人机信号检测识别模块包括信号采集器、信号分类器、信号特征数据库和信号识别器，信号采集器用于采集目标区域周围的无线电信号并传送到信号分类器以及在信号识别器确定无人机图传信号时将该信号传送到无人机信号处理模块；信号分类器用于将提取无线电信号的信号特征以及完成特征分类并传送到信号识别器；信号特征数据库用于存储现有的无人机图传信号特征；信号识别器用于对分类后的信号特征和信号特征数据库的现有无人机图传信号特征对比并识别该信号是否为无人机图传信号，若识别是无人机图传信号则启动可控闪光模块。
更进一步，所述无人机信号检测识别模块还包括信号储存器，信号储存器与信号识别器通讯连接，用于在信号识别器识别出无人机图传信号后将其储存。
进一步，所述无人机信号处理模块包括信号比特计数器和信号比特率对比器，信号比特计数器用于计算从无人机信号检测识别模块处传送来的、可控闪光模块的光源开启前和可控闪光模块的光源开启后的无人机图传信号的比特率并传送到信号比特率对比器；信号比特率对比器用于比较可控闪光模块的光源开启前和可控闪光模块的光源开启后的信号比特率大小判断无人机是否对目标区域进行拍摄，报警器与信号比特率对比器通讯连接用于当无人机对目标区域进行拍摄时发出警报。
如图3所示，信号采集器用于采集目标区域周围的无线电信号，并将其传送到信号分类器，信号分类器提取该信号的信号特征并分类，信号识别器通过将分类后的信号特征与信号特征数据库中的现有无人机图传信号进行对比，识别该无线电信号是否为无人机图传信号。若不是无人机图传信号，则信号采集器继续采集器无线电信号，若是无人机图传信号，信号储存器储存该无人机图传信号，信号采集器将该无人机图传信号传送至信号比特计数器，然后阵列光源启动。
如图4所示，当信号识别器识别到无人机图传信号时，信号采集器将无人机图传信号传送至信号比特计数器，得出无人机图传信号的比特率后传送到信号比特率对比器，然后光源控制器启动阵列光源，此时信号采集器继续将目标区域周围的无人机图传信号传送到信号比特计数器，得出当阵列光源启动后无人机图传信号的信号比特率后传送到信号比特率对比器，信号比特率对比器比较阵列光源启动前无人机图传信号的信号比特率和阵列光源启动后无人机图传信号的信号比特率的大小，若前者的信号比特率较大，则信号采集器继续采集目标区域的无线电信号；若后者的信号比特率较大，则可判断出无人机正在对目标区域进行拍摄，报警器启动发出警报声。
如图1所示，检测无人机拍摄系统的工作方法，包括以下步骤：
S1将可控闪光模块放置在目标区域的四周，开启无人机信号检测识别模块和无人机信号处理模块；
S2信号采集器检测并采集目标区域周围的无线电信号，将无线电信号传送到信号分类器进行信号的特征提取和分类，信号识别器通过将分类后的信号特征与信号特征数据库中现有的无人机图传信号特征进行对比，从而识别出该信号是否为无人机图传信号；
S3若信号识别器识别出是无人机图传信号后，亮度检测器启动监测在阵列光源未开启时目标区域周围的自然亮度，信号采集器将无人机图传信号传送到信号比特计数器，得出此时的信号比特率后传送到信号比特率对比器；
S4光源控制器启动阵列光源，并使阵列光源按照编码序列重复闪烁；
S5信号采集器采集在阵列光源启动后，阵列光源的光源点亮时的目标区域周围的无人机图传信号，并将其传送到信号比特计数器，得出阵列光源启动后无人机图传信号的比特率，信号比特率对比器通过对比阵列光源启动后和步骤S3中阵列光源启动前无人机图传信号的比特率，若当阵列光源的光源点亮时无人机图传信号的比特率比阵列光源的光源熄灭时无人机图传信号的比特率大，即可判断出无人机正在对目标区域进行拍摄；
S6当信号比特率对比器判断出有无人机正在对目标区域进行拍摄，报警器启动发出警报。
需要补充说明的是，所述步骤S4中的编码序列是通过光源控制器控制阵列光源中光源的开启数量、光源的亮起时间和熄灭时间来确定的。
需要进一步补充说明的是，所述步骤S3中，亮度检测器启动，监测在阵列光源未开启时目标区域周围的自然亮度，信号比特计数器得出在该自然亮度下无人机图传信号比特率。
需要再进一步说明的是，所述步骤S3中，若信号识别器检测出是无人机图传信号后，信号储存器储存该无人机图传信号。
如图5所示，首先利用亮度检测器测得当前目标区域周围自然亮度，无人机若对目标区域继续拍摄，在关闭阵列光源下，信号采集器采集此时的无人机图传信号并传送到信号比特计数器，测得无人机图传信号的比特率B1。在开启阵列光源下，信号采集器采集此时的无人机图传信号并传送到信号比特计数器，测得光源亮起时无人机图传信号比特率B2。将B1和B2传送到信号比特率对比器，计算阵列光源的光源亮起时无人机图传信号比特率B2与阵列光源启动前测得的无人机图传信号比特率B1的增大率V，其中，
特别地，光源控制器不断调节阵列光源的光源编码序列，比较不同编码序列下增大率V，取能使无人机图传信号比特率增大率V最大的编码序列，为该自然亮度下最佳编码序列。无人机图传信号比特率增大率V值越大，就越能判定无人机正在对区域光源目标进行拍摄。进一步可以利用最佳编码匹配算法，得出每一个自然亮度下的最佳编码序列。
对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形，都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种检测无人机拍摄系统，其特征在于，包括可控闪光模块、无人机信号检测识别模块、无人机信号处理模块和报警器，无人机信号检测识别模块分别与可控闪光模块和无人机信号处理模块通讯连接，用于采集目标区域外部的无线电信号并识别是否无人机图传信号，若识别为无人机图传信号将信号传送到无人机信号处理模块并启动可控闪光模块；目标区域的周围设置有可控闪光模块，可控闪光模块用于检测目标区域周围的亮度后控制闪烁的光源的开启，无人机信号处理模块用于比较可控闪光模块启动前和可控闪光模块启动后的无人机图传信号比特率的大小来判断无人机是否正在拍摄；报警器与无人机信号处理模块通讯连接，用于在无人机信号处理模块判断出无人机对目标区域进行拍摄时候发出警报。
2.根据权利要求1所述的检测无人机拍摄系统，其特征在于，所述可控闪光模块包括阵列光源、亮度检测器和光源控制器，目标区域的周围设置有阵列光源，光源控制器分别与阵列光源和无人机信号检测识别模块通讯连接，用于在无人机信号检测识别模块识别出无人机图传信号后启动阵列光源并控制阵列光源闪烁的规律，亮度检测器用于检测阵列光源开启前目标区域的亮度。
3.根据权利要求1所述的检测无人机拍摄系统，其特征在于，所述无人机信号检测识别模块包括信号采集器、信号分类器、信号特征数据库和信号识别器，信号采集器用于采集目标区域周围的无线电信号并传送到信号分类器以及在信号识别器确定无人机图传信号时将该信号传送到无人机信号处理模块；信号分类器用于提取无线电信号的信号特征以及完成特征分类并传送到信号识别器；信号特征数据库用于存储现有的无人机图传信号特征；信号识别器用于对分类后的信号特征和信号特征数据库的现有无人机图传信号特征对比并识别该信号是否为无人机图传信号，若识别是无人机图传信号则启动可控闪光模块。
4.根据权利要求3所述的检测无人机拍摄系统，其特征在于，所述无人机检测识别模块还包括有信号储存器，信号储存器与信号识别器通讯连接，用于在信号识别器识别出无人机图传信号后将其储存。
5.根据权利要求1所述的检测无人机拍摄系统，其特征在于，所述无人机信号处理模块包括信号比特计数器和信号比特率对比器，信号比特计数器用于计算从无人机信号检测识别模块处传送来的、可控闪光模块的光源开启前和可控闪光模块的光源开启后的无人机图传信号的比特率并传送到信号比特率对比器；信号比特率对比器用于比较可控闪光模块的光源开启前和可控闪光模块的光源开启后的信号比特率大小判断无人机是否对目标区域进行拍摄，报警器与信号比特率对比器通讯连接用于当无人机对目标区域进行拍摄时发出警报。
6.如权利要求1-5任一所述的检测无人机拍摄系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1将可控闪光模块放置在目标区域的四周，开启无人机信号检测识别模块和无人机信号处理模块；
S2无人机信号检测识别模块采集目标区域周围的无线电信号并识别该信号是否为无人机图传信号；
S3若无人机信号检测识别模块识别出是无人机图传信号，无人机信号检测识别模块将无人机图传信号传送到无人机信号处理模块；
S4无人机信号检测识别模块发送信号，启动可控闪光模块，检测出光源未开启时的亮度后，开启按照编码序列闪烁的光源；
S5无人机信号检测识别模块采集在可控闪光模块的光源启动后的无人机图传信号并传送到无人机信号处理模块，无人机信号处理模块通过对比可控闪光模块启动前和可控闪光模块启动后的无人机图传信号比特率的大小来判断无人机是否正在拍摄，若前者的比特率大于后者，则无人机信号识别模块继续采集目标区域四周的无线电信号；若后者的比特率大于前者，说明无人机正在对目标区域进行拍摄；
S6当无人机信号处理模块判断出有无人机正在对目标区域进行拍摄，报警器启动发出警报。
7.根据权利要求6所述的检测无人机拍摄系统的工作方法，其特征在于，所述步骤S4中的编码序列是通过光源的开启数量、光源的亮起时间和熄灭时间来确定的。
8.根据权利要求6所述的检测无人机拍摄系统的工作方法，其特征在于，所述步骤S4中，可控闪光模块启动，监测在光源未开启时目标区域周围的自然亮度，无人机信号处理模块得出在该自然亮度下无人机图传信号的比特率。
9.根据权利要求6所述的检测无人机拍摄系统的工作方法，其特征在于，所述步骤S3中，无人机信号检测识别模块在识别出无人机图传信号后存储该信号。
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