CN110417421A - 一种无人机遥控器侦测系统及其侦测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无人机遥控器侦测系统，包括侦测天线、监测传感器和锂电池，侦测天线包括连接的二选一开关A和二选一开关B，二选一开关A可选地连接定向天线或全向天线，二选一开关B可选择的连接二选一开关C或低噪声放大器，二选一开关C输出端连接射频下变频器，射频下变频器依次连接模数变换器、FPGA、DSP和显示屏。还公开了一种无人机遥控器侦测系统的侦测方法，无人机遥控信号接收并经过低噪声放大、下变频、模式转换、数字前端处理和数字信号处理后进行结果显示。实现在遥控器开启后，无人机升空前对无人机活动的提前预警，可选择打开低噪声放大器的工作方式，可对微弱信号进行监测，实现大范围的信号监测。

Description

一种无人机遥控器侦测系统及其侦测方法
技术领域
本发明涉及无线电监测与测向技术领域，具体的说，是一种无人机遥控器侦测系统及其侦测方法。
背景技术
目前无人机系统已广泛应用到各个行业，无人机应用在带来各种便利和好处的同时，也给相关领域尤其是个人私密、公共安全等管理提出严峻挑战，为了有效监管无人机，目前采用的探测方法主要有雷达、电子光学/红外探测或者声学探测方法。但是以上方法存在以下劣势：微型无人机目标较小，雷达等手段不易侦测到或进行有效识别；电子光学/红外探测或者声学探测方法受温度和环境因素影响大；而且上述手段不易进行早期预警即在无人机起飞前很难实现有效侦测。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无人机遥控器侦测系统及其侦测方法，用于解决现有技术中微型无人机目标较小不易监测以及对无人机起飞前的早期预警不足的问题。
本发明通过下述技术方案解决上述问题：
一种无人机遥控器侦测系统，包括侦测天线、监测传感器和用于给所述监测传感器供电的锂电池，所述侦测天线与监测传感器双向通信连接，所述侦测天线包括全向天线、定向天线、二选一开关A、二选一开关B、低噪声放大器和二选一开关C；所述二选一开关A的第一活动端连接所述全向天线，二选一开关A的第二活动端连接所述定向天线，二选一开关A的固定端连接所述二选一开关B的固定端，二选一开关B的第一活动端连接所述二选一开关C的第一活动端，二选一开关B的第二活动端连接低噪声放大器的输入端，所述低噪声放大器的输出端连接二选一开关C的第二活动端，所述监测传感器包括与所述二选一开关C的固定端连接的射频下变频器，所述射频下变频器依次连接模数变换器、FPGA、DSP和显示屏。
通过二选一开关A既可使用全向天线对无人机遥控器信号先进行是否存在的监测，又可进一步使用定向天线对信号来波方向进行判断识别，因此可以快速、稳定侦测无人机的无线电遥控器信号，从而实现在遥控器开启后，无人机升空前对无人机活动的提前预警，并可为探寻无人机操控人员位置提供参考。同时由于可选择打开低噪声放大器的工作方式，可对微弱的无人机遥控器信号进行监测，从而使得系统可实现大范围的信号监测，操作灵活，易于使用。本发明组成单元较少，系统功耗较低，整体体积小而重量轻，具有小巧便携，机动灵活的优点，应用广泛。
进一步地，所述全向天线接收10MHz-6000MHz的无线电信号，所述定向天线接收中心频率为2420MHz的无线电信号。
进一步地，所述射频下变频器与所述模数转换器通过SMA接口连接，所述DSP与所述显示屏通过RS232接口连接。
一种无人机遥控器侦测系统的侦测方法，包括：
步骤S100：利用二选一开关A选择通过全向天线或者定向天线接收无人机遥控器信号，并利用二选一开关B与二选一开关C选择是否通过低噪声放大器对无人机遥控器信号进行放大；
步骤S200：利用射频下变频器将无人机遥控器信号由射频信号下变频至中频信号；
步骤S300：将所述中频信号经过模数变换器后变换为数字信号，并将所述数字信号送入FPGA中进行预处理，将FPGA预处理后的数据在DSP中，捕捉和识别快速调频信号，并将结果在显示屏上显示。
进一步地，所述FPGA预处理包括数字下变频后产生IQ数据，然后进行信道滤波与IQ失衡的校正。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
(1)本发明可以快速、稳定侦测无人机的无线电遥控器信号，从而实现在遥控器开启后，无人机升空前对无人机活动的提前预警，并可为探寻无人机操控人员位置提供参考。
(2)本发明既可使用全向天线对无人机遥控器信号先进行是否存在的监测，又可进一步使用定向天线对信号来波方向进行判断识别。同时由于可选择打开低噪声放大器的工作方式，可对微弱的无人机遥控器信号进行监测，从而使得系统可实现大范围的信号监测，操作灵活，易于使用。
(3)本发明采用的数字信号处理算法针对具有快速跳频信号特征的无人机遥控器信号具有较强的捕捉与识别功能，可对与无人机遥控器信号在ISM频段即2400-2483MHz的射频频段内同时存在的WIFI与蓝牙信号进行有效屏蔽，从而使得系统即使在同频段信号拥挤地带仍具有较低的信号误报率。
(4)本发明组成单元较少，系统功耗较低，整体体积小而重量轻，具有小巧便携，机动灵活的优点，应用广泛。
附图说明
图1为本发明的系统原理图；
图2为本发明的侦测天线原理机构框图；
图3为本发明的监测传感器原理结构框图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
结合附图1所示，一种无人机遥控器侦测系统，包括侦测天线、监测传感器和用于给所述监测传感器供电的锂电池，所述侦测天线与监测传感器双向通信连接，如图2所示，所述侦测天线包括全向天线、定向天线、二选一开关A、二选一开关B、低噪声放大器和二选一开关C；所述二选一开关A的第一活动端连接所述全向天线，二选一开关A的第二活动端连接所述定向天线，二选一开关A的固定端连接所述二选一开关B的固定端，二选一开关B的第一活动端连接所述二选一开关C的第一活动端，二选一开关B的第二活动端连接低噪声放大器的输入端，所述低噪声放大器的输出端连接二选一开关C的第二活动端，如图3所示，所述监测传感器包括与所述二选一开关C的固定端连接的射频下变频器，所述射频下变频器依次连接模数变换器、FPGA、DSP和显示屏。
侦测天线工作原理：该侦测天线主要完成无人机遥控信号的接收与低噪声放大。利用二选一开关A选择通过全向天线或定向天线接收无人机遥控器信号，同时利用二选一开关B与二选一开关C选择是否通过低噪声放大器对无人机遥控器信号进行放大，然后利用射频下变频器将无人机遥控器信号由中心频率2400MHz的射频信号下变频至中心频率70MHz的中频信号，中频信号再经模数变换器由模拟信号变换为数字信号。数字信号送入FPGA中进行数字下变频，产生IQ数据，随后进行信道滤波与IQ失衡的校正。对FPGA预处理过的数据又在DSP中采用算法进行处理与判别，实现对快速跳频信号进行有效的捕捉与识别，具体如下：
对快速跳频信号所在的频段信号进行快速傅里叶变换，得到信号频谱。对信号频谱设置有一功率检测门限。若信号频谱强度低于功率检测门限，则将该信号视为不存在快速跳频信号。若信号频谱强度高于功率检测门限，则将该信号视为可能存在快速跳频信号。随后对该信号频谱进行时域频域综合分析，计算出该信号频谱中高于功率检测门限的信号频域时域二维分布数组，将该数组值与算法中预置的快速跳频信号频域时域二维分布数组特征值进行比较，如果二者相符则判定检测到快速跳频信号。如果二者不符则判定未检测到快速跳频信号。与快速跳频信号位于同一频段的WIFI与蓝牙信号即使通过了功率检测门限的检验，但由于其时域频域规律与快速跳频信号不同，故会被该算法进行有效屏蔽。最后DSP将无人机遥控器信号处理的最终结果(包括信号是否存在以及在DSP内部进行快速傅里叶变换得到的具体场强数值)通过RS232接口在显示屏上进行实时显示。
优选地，侦测天线接收2400-2483MHz的频率范围的无线电信号。
优选地，侦测天线通过SMA接口与监测传感器进行电通信连接。
优选地，侦测天线通过YLH24N0607K接口与监测传感器进行电通信连接。
优选地，射频下变频器与模数变换器采用SMA接口进行电通信连接。
优选地，DSP与显示屏采用RS232接口进行电通信连接。
实施例2：
一种无人机遥控器侦测系统的侦测方法，包括：
步骤S100：包括，
无人机遥控器信号接收：利用二选一开关A选择通过全向天线或者定向天线接收无人机遥控器信号；
无人机遥控器信号低噪声放大：利用二选一开关B与二选一开关C选择是否通过低噪声放大器对无人机遥控器信号进行放大；
步骤S200：无人机遥控器信号下变频
利用射频下变频器将无人机遥控器信号由中心频率2400MHz的射频信号下变频至中心频率70MHz的中频信号；
步骤S300：模数变换、数字前端处理、数字信号处理和结果显示，
模数变换：中频信号经模数变换器后由模拟信号变换为数字信号；
数字前端处理：数字信号送入FPGA中进行数字下变频，产生IQ数据，随后进行信道滤波与IQ失衡的校正；
数字信号处理：对FPGA预处理过的数据在DSP中通过实施例1中提到的算法进行处理与判别，该算法可对快速跳频信号进行有效的捕捉与识别；
结果显示：DSP对无人机遥控器信号处理的最终结果包括信号是否存在以及其具体场强数值，该数据通过RS232接口在显示屏上进行实时显示。
相对其他如雷达、电子光学/红外探测或者声学的无人机信号探测系统，不易受温度和环境等因素影响，操作灵活，易于使用。即使在同频段信号拥挤地带仍具有较低的信号误报率，同时具有小巧便携，机动灵活的优点，可广泛应用于无线电监测。
尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (5)

1.一种无人机遥控器侦测系统，其特征在于，包括侦测天线、监测传感器和用于给所述监测传感器供电的锂电池，所述侦测天线与监测传感器双向通信连接，所述侦测天线包括全向天线、定向天线、二选一开关A、二选一开关B、低噪声放大器和二选一开关C；所述二选一开关A的第一活动端连接所述全向天线，二选一开关A的第二活动端连接所述定向天线，二选一开关A的固定端连接所述二选一开关B的固定端，二选一开关B的第一活动端连接所述二选一开关C的第一活动端，二选一开关B的第二活动端连接低噪声放大器的输入端，所述低噪声放大器的输出端连接二选一开关C的第二活动端，所述监测传感器包括与所述二选一开关C的固定端连接的射频下变频器，所述射频下变频器依次连接模数变换器、FPGA、DSP和显示屏。
2.根据权利要求1所述的一种无人机遥控器侦测系统，其特征在于，所述全向天线接收10MHz-6000MHz的无线电信号，所述定向天线接收中心频率为2420MHz的无线电信号。
3.根据权利要求1所述的一种无人机遥控器侦测系统，其特征在于，所述射频下变频器与所述模数转换器通过SMA接口连接，所述DSP与所述显示屏通过RS232接口连接。
4.利用如权利要求1所述的一种无人机遥控器侦测系统的侦测方法，其特征在于，包括：
步骤S100：利用二选一开关A选择通过全向天线或者定向天线接收无人机遥控器信号，并利用二选一开关B与二选一开关C选择是否通过低噪声放大器对无人机遥控器信号进行放大；
步骤S200：利用射频下变频器将无人机遥控器信号由射频信号下变频至中频信号；
步骤S300：将所述中频信号经过模数变换器后变换为数字信号，并将所述数字信号送入FPGA中进行预处理，将FPGA预处理后的数据在DSP中，捕捉和识别快速调频信号，并将结果在显示屏上显示。
5.根据权利要求4所述的一种无人机遥控器侦测系统的侦测方法，其特征在于，所述FPGA预处理包括数字下变频后产生IQ数据，然后进行信道滤波与IQ失衡的校正。
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