CN109901124A - 一种空中无线电信号检测与分析系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空中无线电信号检测与分析系统，其包括：信号检测天线；与所述信号检测天线连接的滤波装置；搭载在无人机上并与所述滤波装置连接的接收机，其一方面对所述滤波装置输出的信号进行处理后获得并向所述无人机传输数据信息，另一方面由所述无人机供电；所述无人机通过搭载于其上的数传天线向地面站传输所述数据信息；与所述地面站连接的控制终端，其接收并对所述数据信息进行分析后生成并向所述地面站发送飞控指令；以及所述地面站通过飞控天线向所述无人机发送飞控指令，以控制该无人机的飞行姿态、飞行轨迹和飞行方式。本发明实现了对空中无线电信号的快速大范围检测，并获得了优质的低噪信号，同时可使无人机进行精确定位的飞行。

Description

一种空中无线电信号检测与分析系统

技术领域

本发明涉及一种空中无线电信号检测与分析系统。

背景技术

现有技术中，用于检测无线电信号的测试系统主要由天线和接收机组成，其中，天线用于接收无线电信号，接收机用于处理信号，并显示需要的信息。对于现有导航设备的接收天线而言，航向信标和全向信标的接收天线尺寸长约一米，尺寸较大。另外，现有的接收机一般都是成品，例如在导航设备中最常用的外场测试仪，其尺寸约为20*25*30cm，重量为15斤，其中包括了航向信标、下滑信标、全向信标、测距仪等设备的测试功能的诸多专业参数，人机功能键较多，还有较大的人机互动界面；然而这种接收机在每次测试时都需要选择目标参数，操作复杂，且其尺体积大、重量重、携带不便，另外还需要单独充电，且充电时间长。另外，这种现有的测试系统基本都在地面进行作业，当然也有一些国外的无线测试系统将其接收装置安装在车上以在行驶中，以动态检测方式获取数据，然而，这些测试系统均无法测量高空的无线电信号。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种空中无线电信号检测与分析系统，以对高空无线电信号进行检测与分析。

本发明所述的一种空中无线电信号检测与分析系统，其包括：

一信号检测天线，其探测空间所辐射的无线电信号；

一与所述信号检测天线连接的滤波装置，其对所述无线电信号进行滤波；

一搭载在一无人机上并与所述滤波装置连接的接收机，其一方面对所述滤波装置输出的信号进行处理后获得并向所述无人机传输数据信息，另一方面由所述无人机供电，实现高度测试过程中不间断供电；

所述无人机通过搭载于其上的一数传天线向一地面站传输所述数据信息；

一与所述地面站连接的控制终端，其接收并对所述数据信息进行分析后生成并向所述地面站发送飞控指令；以及

所述地面站通过一飞控天线向所述无人机发送所述飞控指令，以控制该无人机的飞行姿态、飞行轨迹和飞行方式。

在上述的空中无线电信号检测与分析系统中，所述接收机包括：一控制及信息数据处理单元、同时与所述控制及信息数据处理单元连接的一多频段智能切换前段放大单元、一宽带检测单元、一窄带检测单元、一宽带窄带融合检测单元、一无线传输语音数据单元、一有线传输语音数据单元、一控制及信息数据显示单元以及一控制及信息数据存储单元，其中：所述多频段智能切换前段放大单元还分别与所述宽带检测单元和窄带检测单元连接；所述宽带检测单元还与所述窄带检测单元连接；所述宽带检测单元和窄带检测单元还同时与所述宽带窄带融合检测单元连接。

在上述的空中无线电信号检测与分析系统中，所述宽带检测单元、窄带检测单元和宽带窄带融合检测单元均采用模拟电路实现。

在上述的空中无线电信号检测与分析系统中，所述控制终端包括：

一与所述地面站连接的飞控模块，其将所述数据信息解析成标准格式，并进行结构化处理；

一与所述飞控模块连接的分析模块，其对所述飞控模块馈送的处理结果进行解析转换，并将获得的数据与接收时间进行关联，以形成动态数据组；

一连接在所述地面站与分析模块之间的接口模块，其与所述地面站约定协议以实现硬件连接，并按该协议将所述动态数据组翻译成所述飞控指令输出至所述地面站。

在上述的空中无线电信号检测与分析系统中，还包括一遥控器，其通过一遥控天线对所述无人机进行控制。

由于采用了上述的技术解决方案，本发明通过在无人机上搭载接收机、滤波装置和信号检测天线，从而实现了对空中无线电信号的快速大范围检测，并获得了优质的低噪信号，同时通过与无人机配套的地面站连接的控制终端向无人机发送飞控指令，从而对其飞行姿态、飞行轨迹和飞行方式进行多样化控制，使其进行精确定位的飞行；另外，接收机可以通过无人机的电源直接供电，从而实现长期在用状态，因此可进一步减小接收机的体积和重量。

附图说明

图1是本发明一种空中无线电信号检测与分析系统的结构示意图；

图2是本发明中接收机的结构示意图；

图3是本发明中控制终端的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述。

如图1所示，本发明，即一种空中无线电信号检测与分析系统，包括：无人机1、接收子系统以及飞行控制子系统，其中，

接收子系统搭载于无人机1，其包括：

信号检测天线2，其用于探测空间所辐射的无线电信号；在本发明中，可以根据不同的测试需要，采用不同类型的信号检测天线2，例如包括全向天线和方向性天线，或者可以根据不同的工作频段，采用对应的天线，还可以根据实际需要，进行模式化替换；

与信号检测天线2连接的滤波装置3，其

用于滤除无线电信号中的噪音部分；在本发明中，滤波装置3可以根据不同的工作频段，采用对应的便携可替换式的滤波模块；通过信号检测天线2与滤波装置3的组合，可以获取优质的低噪信号；

连接在无人机1上并与滤波装置3连接的接收机4，其用于对滤波装置3输出的信号进行处理以分离出所需的数据信息后，再将该信息传输至无人机1，且该接收机4由无人机1供电，因此可实现其即时使用功能，而无需对其实现充电；在本发明中，接收机4为一长宽高尺寸约为12*7*1.5cm的矩形盒子；

飞行控制子系统包括：

两根分别搭载于无人机1以及地面站5的数传天线6，无人机1通过该数传天线6将接收机1馈送的数据信息传输至地面站5；

与地面站5连接的控制终端7，其接收并对地面站5传输的数据信息进行后续处理，并分析生成飞控指令发送至地面站5；

两根分别搭载于无人机1以及地面站5的飞控天线8，地面站5通过该飞控天线8向无人机1传输飞控指令，以使其根据飞控指令执行器内部的飞控程序，从而进行精确定位的飞行；

两根分别搭载于无人机1以及遥控器9的遥控天线10，由工作人员操作遥控器9通过该遥控天线10控制无人机1做定性的飞行；

在本发明中，数传天线6、飞控天线8和遥控天线10的传输频率彼此独立，从而分别用于不同作用的无线传输。

如图2所示，上述接收机4具体包括：控制及信息数据处理单元41、同时与控制及信息数据处理单元41连接的多频段智能切换前段放大单元42、宽带检测单元43、窄带检测单元44、宽带窄带融合检测单元45、无线传输语音数据单元46、有线传输语音数据单元47、控制及信息数据显示单元48以及控制及信息数据存储单元49，其中：多频段智能切换前段放大单元42还分别与宽带检测单元43和窄带检测单元44连接；宽带检测单元43还与窄带检测单元44连接；宽带检测单元43和窄带检测单元44还同时与宽带窄带融合检测单元45连接。

在本发明中，接收机4本质上是一个频谱仪，即，主要实现频谱仪的功能(现有的外场测试仪无此功能)，而其与传统频谱仪的区别在于：传统的频谱仪采用信号直接采样，采用对数放大，因此，若测试全频带的话会导致设备体积和重量较大；而本发明中的接收机4的检波部分，即宽带检测单元43、窄带检测单元44、宽带窄带融合检测单元45采用模拟电路实现，因此不存在上述问题。另外，接收机4可以通过无人机1的电源直接供电，从而实现长期在用状态，即只要无人机1工作，接收机4便可以使用；相较于现有的接收机，本发明中的接收机4重量轻、体积小、结构简单、安装方便、携带方便、操作简单，且对于导航测试只需开机即可工作。

如图3所示，上述控制终端7具体包括：

飞控模块71，其将地面站5馈送的数据信息解析成标准格式，并进行结构化处理；

与飞控模块71连接的分析模块72，其对飞控模块71馈送的处理结果进行解析，并转换成可以处理的数据后，通过软件编码进行存储和计算，以将数据与接收时间进行关联，从而形成动态数据组；

连接在地面站5与分析模块72之间的接口模块73，其用于与地面站5约定协议，实现硬件连接，并按照与地面站5约定的接口程序将分析模块72馈送的动态数据组翻译成地面站所能识别的飞控指令，从而由地面站5通过飞控天线8发送信号到无人机1，无人机1上的飞控天线8接收到该信号后，传到无人机1控制程序，实现对无人机1的控制，即，在与无人机1厂方的地面站5的控制协议达成一致后，可实现当无人机1在空中时，随时向其发送飞控指令，以对飞行规划进行控制的目的。

进一步地，上述飞控指令用于控制包括无人机1的飞行姿态、飞行轨迹和飞行方式，其中，飞行方式主要包括：

1、给出若干点的经纬度坐标和高度，令无人机1逐个点飞去；

2、以某个定点(经纬度已知)为圆心，在指定高度上以指定的半径飞圆，也可以飞给定起始角度和终止角度的圆弧；

3、在指定的轨迹上，如圆弧，直线上，分布若干点，令无人机1逐点飞去；

4、对于到达具体点后，可以设置悬停时间，也可以设置无人机1自转一圈的时间；

5、在飞行时，可以设置无人机1机头的指向，可以始终指着一个方向，对于圆弧飞行，也可以时刻指向圆心；

6、以上飞行方式的组合飞行；

7、在飞行过程中，随时中断飞行任务，开始新任务。

因此，相较于现有的采用地面站和遥控器仅通过单一程序对无人机进行控制，本发明中通过控制终端7提供多样化的飞控指令，从而使无人机1飞出具体的姿态，而不是简单通过地面站或手持遥控器而在空中飞行随意且是的飞行轨迹不规则。

综上所述，本发明具有以下优点：

一、可以测量高空信号；

二、可以通过GPS和高度计精确三维定位(经度，维度，高度)；

三、通过无人机飞行可以实现快速(>10m/s)大范围(数公里)测量；

四、可以根据开发的独有飞行方法，自定义飞行轨迹上测量；如：飞机悬停在空中，自转测量，点阵测量，指定半径和指定范围的圆弧测量，指定轨迹直(弧)线上的定点测量等。

以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。

Claims (5)

1.一种空中无线电信号检测与分析系统，其特征在于，所述系统包括：

一信号检测天线，其探测空间所辐射的无线电信号；

一与所述信号检测天线连接的滤波装置，其对所述无线电信号进行滤波；

一搭载在一无人机上并与所述滤波装置连接的接收机，其一方面对所述滤波装置输出的信号进行处理后获得并向所述无人机传输数据信息，另一方面由所述无人机供电；

所述无人机通过搭载于其上的一数传天线向一地面站传输所述数据信息；

一与所述地面站连接的控制终端，其接收并对所述数据信息进行分析后生成并向所述地面站发送飞控指令；以及

所述地面站通过一飞控天线向所述无人机发送所述飞控指令，以控制该无人机的飞行姿态、飞行轨迹和飞行方式。

2.根据权利要求1所述的空中无线电信号检测与分析系统，其特征在于，所述接收机包括：一控制及信息数据处理单元、同时与所述控制及信息数据处理单元连接的一多频段智能切换前段放大单元、一宽带检测单元、一窄带检测单元、一宽带窄带融合检测单元、一无线传输语音数据单元、一有线传输语音数据单元、一控制及信息数据显示单元以及一控制及信息数据存储单元，其中：所述多频段智能切换前段放大单元还分别与所述宽带检测单元和窄带检测单元连接；所述宽带检测单元还与所述窄带检测单元连接；所述宽带检测单元和窄带检测单元还同时与所述宽带窄带融合检测单元连接。

3.根据权利要求2所述的空中无线电信号检测与分析系统，其特征在于，所述宽带检测单元、窄带检测单元和宽带窄带融合检测单元均采用模拟电路实现。

4.根据权利要求1所述的空中无线电信号检测与分析系统，其特征在于，所述控制终端包括：

一与所述地面站连接的飞控模块，其将所述数据信息解析成标准格式，并进行结构化处理；

一与所述飞控模块连接的分析模块，其对所述飞控模块馈送的处理结果进行解析转换，并将获得的数据与接收时间进行关联，以形成动态数据组；

一连接在所述地面站与分析模块之间的接口模块，其与所述地面站约定协议以实现硬件连接，并按该协议将所述动态数据组翻译成所述飞控指令输出至所述地面站。

5.根据权利要求1所述的空中无线电信号检测与分析系统，其特征在于，所述系统还包括一遥控器，其通过一遥控天线对所述无人机进行控制。