CN110806575A - 基于多源信息的合作与非合作无人机识别方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种基于多源信息的合作与非合作无人机识别方法及系统，所述方法包括：合作无人机飞行时，实时向无人机监控中心发送主动上报信息；无人机监控中心接收所述主动上报信息并存储；通过雷达探测设备实时获取合作无人机与非合作无人机的位置信息；通过频谱探测设备实时获取合作无人机与非合作无人机的位置、类型、频谱特征信息；将雷达探测设备获取到的信息与频谱探测设备获取到的信息关联，并形成综合探测目标信息；将综合探测目标信息与合作无人机的主动上报信息进行比对，识别出合作无人机与非合作无人机。本发明综合了多源信息对合作无人机与非合作无人机进行识别，可快速、准确识别出合作无人机与非合作无人机。

Description

基于多源信息的合作与非合作无人机识别方法及系统

技术领域

本发明涉及反无人机领域，具体涉及对合作无人机与非合作无人机识别的方法及系统。

背景技术

近几年，各种民用消费级无人机的应用呈爆炸式增长，给生产生活带来了便利。同时这些飞行器具有飞行高度低、速度慢，雷达反射面积小(所谓“低慢小”航空器目标)，在地面难以发现等特点，导致有关部门难以对无人机进行管控；同时警用行业及一些特殊行业对无人机的应用日益广泛，导致合作无人机(我方目标)与非合作无人机(“黑飞”或敌方)同时出现在监视空域，如何对合作无人机和非合作无人机的管控成为亟待解决的问题，而对合作无人机和非合作无人机的识别则是实现管控的基础。

一般来说，我们将对合作无人机与非合作无人机进行管控的系统叫做无人机管控系统，它一般由雷达、频谱探测、指挥控制中心、无人机反制设备组成。雷达主要对空中目标进行位置的探测；频谱探测设备主要对空中目标的无线电特征信息进行探测；指挥控制中心完成数据的综合处理和对有威胁的非合作无人机发出处置指令，而处置设备根据指挥控制中心发送的无人机位置、频率等信息对无人机进行处置。对合作无人机与非合作无人机的识别，是对我方无人机指挥和对“黑飞”无人机管制的基础，同时了解我方无人机的位置及频率特征也是减少“误伤”的基础。

然而现有技术中，对合作无人机与非合作无人机识别及无人机管控大多对硬件及传感器设计进行改进，系统架构复杂，实际应用困难。

发明内容

本发明提出一种基于多源信息的合作与非合作无人机识别方法及系统，用于合作无人机和非合作无人机的识别。

本发明第一方面，提出一种基于多源信息的合作与非合作无人机识别方法，所述方法包括：

S1、合作无人机飞行时，实时向无人机监控中心发送主动上报信息；

S2、无人机监控中心实时接收各合作无人机的主动上报信息并存储；

S3、通过雷达探测设备实时获取合作无人机与非合作无人机的位置信息；

S4、通过频谱探测设备实时获取合作无人机与非合作无人机的位置、类型、频谱特征信息；

S5、将雷达探测设备获取到的信息与频谱探测设备获取到的信息根据位置信息进行关联，并形成综合探测目标信息，若关联成功则转至步骤S6；

S6、将综合探测目标信息中的频谱特征、位置信息与合作无人机的主动上报信息进行比对，如符合比对条件，则确认为合作无人机，否则为非合作无人机。

优选的，所述步骤S1之前还包括：设定各项误差阈值，包括雷达距离探测阈值、方位探测阈值、雷达俯仰探测阈值、频谱方位阈值、中心频率误差阈值、频宽误差阈值。

优选的，所述步骤S1中，所述主动上报信息包括：合作无人机身份信息、位置信息、频率特征信息；所述位置信息包括距离、方位角、俯仰角；所述频率特征信息包括中心频率和频宽。

优选的，所述步骤S5中，所述将雷达探测设备获取到的信息与频谱探测设备获取到的信息根据位置信息进行关联具体为：若雷达探测信息中的方位角与频谱探测信息中的方位角的差值小于所述频谱方位阈值则为关联。

优选的，所述步骤S6中，所述比对条件包括：所述综合探测目标信息与主动上报信息中，两者的中心频率差值小于所述中心频率误差阈值、频宽差值小于所述频宽误差阈值、距离差值小于所述雷达距离探测阈值、方位角差值小于所述方位探测阈值、俯仰角差值小于所述雷达俯仰探测阈值；当所有比对条件均满足时，则确认为合作无人机，否则为非合作无人机。

本发明第二方面，提供一种基于多源信息的合作与非合作无人机识别系统，所述系统包括无人机监控中心以及分别与所述无人机监控中心通信连接的合作无人机、雷达探测设备、频谱探测设备；

所述合作无人机，用于实时向无人机监控中心发送主动上报信息；

所述雷达探测设备，用于实时获取合作无人机与非合作无人机的位置信息；

所述频谱探测设备，用于实时获取合作无人机与非合作无人机的位置、类型、频谱特征信息；

所述无人机监控中心，用于将雷达探测设备、雷达探测设备获取到的信息通过位置关联，形成综合探测目标信息，并将所述综合探测目标信息中的频谱特征、位置信息与合作无人机的主动上报信息比对，识别出合作无人机与非合作无人机。

优选的，所述合作无人机的主动上报信息包括：合作无人机身份信息、位置信息、频率特征信息；所述位置信息包括距离、方位角、俯仰角；所述频率特征信息包括中心频率和频宽。

优选的，所述无人机监控中心具体包括：

关联模块：计算雷达探测信息中的方位角与频谱探测信息中的方位角的差值，若所述差值小于预设的频谱方位阈值则为关联，形成综合探测目标信息；

识别模块：分别计算所述综合探测目标信息与所述主动上报信息中的中心频率、频宽、距离、方位角、俯仰角的差值，若各项差值均小于各自的预设阈值，则确认为合作无人机，否则为非合作无人机。

本发明的有益效果是：

本发明基于多源信息对合作无人机与非合作无人机进行快速探测和实时跟踪识别，该识别方法简单高效、准确率高、误报率低，为实现无人机管控打下良好基础，同时实时跟踪我方无人机的位置及频率特征，减少“误伤”。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对本发明技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的合作无人机与非合作无人机识别流程示意图；

图2为本发明提供的合作无人机与非合作无人机识别系统拓扑图。

具体实施方式

本发明提供了一种基于多源信息的对合作无人机与非合作无人机识别的方法及系统，所述多源信息包括无人机主动上报的信息、雷达探测信息、频谱探测信息。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，一种基于多源信息的对合作无人机与非合作无人机识别的方法流程示意图，所述方法包括：

初始化相关参数，预先设定各项误差阈值，包括雷达距离探测阈值、方位探测阈值、雷达俯仰探测阈值、频谱方位阈值、中心频率误差阈值、频宽误差阈值。可设定雷达距离探测阈值为Ard＝40m，方位探测阈值Aro＝1度，雷达俯仰探测阈值Are＝1度，频谱方位阈值为Apo＝5度，中心频率误差一般设定为频宽，频宽相关误差阈值Afr＝2Mhz。

S1、合作无人机飞行时，实时向无人机监控中心发送主动上报信息；

所述主动上报信息包括：合作无人机身份信息、位置信息、频率特征信息；所述合作无人机身份信息包括无人机注册号、型号等，所述位置信息包括距离、方位角、俯仰角；所述频率特征信息包括中心频率和频宽。在具体实现上，可通过飞手APP或合作无人机上加装的盒子向无人机监控中心发送信息，该加装的盒子具有实时跟踪无人机位置、频谱信息及与无人机监控中心无线通信等功能。表1为部分合作无人机主动上报信息示例：

表1合作无人机主动上报信息

S2、无人机监控中心实时接收各合作无人机主动上报信息，并存储；

S3、通过雷达探测设备实时获取合作无人机与非合作无人机的位置信息；通过雷达探测设备获取到的雷达探测信息示例如表2所示：

表2雷达探测信息

航迹号	距离(米)	方位角(度)	俯仰角(度)
				1001	510	30.5	5.2
1002	620	61	10.7
				1003	930	91	15.2

S4、通过频谱探测设备实时获取合作无人机与非合作无人机的位置、类型、频谱特征信息；通过频谱探测设备获取到的频谱探测信息示例如表3所示：

表3频谱探测信息

S5、将雷达探测设备获取到的信息与频谱探测设备获取到的信息根据位置信息进行关联，并形成综合探测目标信息，若关联成功则转至步骤S6；

进一步的，所述将雷达探测设备获取到的信息与频谱探测设备获取到的信息根据位置信息进行关联具体为：若雷达探测信息中的方位角与频谱探测信息中的方位角的差值小于所述频谱方位阈值，则为关联。如表2中的航迹号为1001的无人机与表3中2001中的无人机方位角差值小于5度，两者可关联，将信息综合后形成表4，表4为表2、表3关联后得到的综合探测目标信息：

表4综合探测目标信息

S6、将综合探测目标信息中的频谱特征、位置信息与合作无人机的主动上报信息进行比对，如符合比对条件，则确认为合作无人机，否则为非合作无人机。

所述比对条件包括：所述探测目标信息与主动上报信息中，两者的中心频率差值小于所述中心频率误差阈值、频宽差值小于所述频宽误差阈值、距离差值小于所述雷达距离探测阈值、方位角差值小于所述方位探测阈值、俯仰角差值小于所述雷达俯仰探测阈值；当所有比对条件均满足时，则确认为合作无人机，否则为非合作无人机。若比对成功，设置该无人机为合作目标，无人机监控中心向外发送该无人机属性信息；若比对失败，设置该无人机为飞合作目标，无人机监控中心向外发送该无人机属性信息。

表5为本实施例表4的综合探测目标信息与表1的主动上报信息比对结果：

表5综合探测目标信息与主动上报信息比对结果

表5中，各项差值均小于预先设定的误差阈值，所有比对条件均符合，则判定航迹标识为001及与其关联的雷达探测无人机(航迹号为1001)和频谱探测目标(航迹号为2001)的目标为合作无人机。

请参阅图2，本发明还提供一种基于多源信息的合作与非合作无人机识别系统，所述系统包括无人机监控中心200以及分别与所述无人机监控中心通信连接的合作无人机210、雷达探测设备220、频谱探测设备230；

所述合作无人机210，用于实时向无人机监控中心发送主动上报信息；

所述雷达探测设备220，用于实时获取合作无人机与非合作无人机的位置信息；

所述频谱探测设备230，用于实时获取合作无人机与非合作无人机的位置、类型、频谱特征信息；

所述无人机监控中心200，用于将雷达探测设备220、雷达探测设备230获取到的信息通过位置关联，形成综合探测目标信息，并将所述综合探测目标信息中的频谱特征、位置信息与合作无人机210的主动上报信息比对，识别出合作无人机与非合作无人机。

进一步的，所述合作无人机的主动上报信息包括：合作无人机身份信息、位置信息、频率特征信息；所述位置信息包括距离、方位角、俯仰角；所述频率特征信息包括中心频率和频宽。

进一步的，所述无人机监控中心200具体包括：

关联模块：计算雷达探测信息中的方位角与频谱探测信息中的方位角的差值，若所述差值小于预设的频谱方位阈值则为关联，形成综合探测目标信息；

识别模块：分别计算所述综合探测目标信息与所述主动上报信息中的中心频率、频宽、距离、方位角、俯仰角的差值，若各项差值均小于各自的预设阈值，则确认为合作无人机，否则为非合作无人机。

本发明提供了一种基于多源信息的对合作无人机与非合作无人机识别的方法，综合了无人机主动上报的信息、雷达探测信息、频谱探测信息，可快速、准确识别出合作无人机与非合作无人机。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述，在此不再赘述。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种基于多源信息的合作与非合作无人机识别方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、合作无人机飞行时，实时向无人机监控中心发送主动上报信息；

S2、无人机监控中心实时接收各合作无人机的主动上报信息并存储；

S3、通过雷达探测设备实时获取合作无人机与非合作无人机的位置信息；

S4、通过频谱探测设备实时获取合作无人机与非合作无人机的位置、类型、频谱特征信息；

S5、将雷达探测设备获取到的信息与频谱探测设备获取到的信息根据位置信息进行关联，并形成综合探测目标信息，若关联成功则转至步骤S6；

S6、将综合探测目标信息中的频谱特征、位置信息与合作无人机的主动上报信息进行比对，如符合比对条件，则确认为合作无人机，否则为非合作无人机。

2.根据权利要求1所述基于多源信息的合作与非合作无人机识别方法，其特征在于，所述步骤S1之前还包括：

预先设定各项误差阈值，包括雷达距离探测阈值、方位探测阈值、雷达俯仰探测阈值、频谱方位阈值、中心频率误差阈值、频宽误差阈值。

3.根据权利要求1所述基于多源信息的合作与非合作无人机识别方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述主动上报信息包括：合作无人机身份信息、位置信息、频率特征信息；所述位置信息包括距离、方位角、俯仰角；所述频率特征信息包括中心频率和频宽。

4.根据权利要求2所述基于多源信息的合作与非合作无人机识别方法，其特征在于，所述步骤S5中，所述将雷达探测设备获取到的信息与频谱探测设备获取到的信息根据位置信息进行关联具体为：若雷达探测信息中的方位角与频谱探测信息中的方位角的差值小于所述频谱方位阈值则为关联。

5.根据权利要求2所述基于多源信息的合作与非合作无人机识别方法，其特征在于，所述步骤S6中，所述比对条件为：所述综合探测目标信息与主动上报信息中，两者的中心频率差值小于所述中心频率误差阈值、频宽差值小于所述频宽误差阈值、距离差值小于所述雷达距离探测阈值、方位角差值小于所述方位探测阈值、俯仰角差值小于所述雷达俯仰探测阈值；

当所有比对条件均满足时，则确认为合作无人机，否则为非合作无人机。

6.一种基于多源信息的合作与非合作无人机识别系统，其特征在于，所述系统包括无人机监控中心以及分别与所述无人机监控中心通信连接的合作无人机、雷达探测设备、频谱探测设备；

所述合作无人机，用于实时向无人机监控中心发送主动上报信息；

所述雷达探测设备，用于实时获取合作无人机与非合作无人机的位置信息；

所述频谱探测设备，用于实时获取合作无人机与非合作无人机的位置、类型、频谱特征信息；

所述无人机监控中心，用于将雷达探测设备、雷达探测设备获取到的信息通过位置关联，形成综合探测目标信息，并将所述综合探测目标信息中的频谱特征、位置信息与合作无人机的主动上报信息比对，识别出合作无人机与非合作无人机。

7.根据权利要求6所述基于多源信息的合作与非合作无人机识别系统，其特征在于，所述合作无人机的主动上报信息包括：合作无人机身份信息、位置信息、频率特征信息；所述位置信息包括距离、方位角、俯仰角；所述频率特征信息包括中心频率和频宽。

8.根据权利要求6所述基于多源信息的合作与非合作无人机识别系统，其特征在于，所述无人机监控中心具体包括：

关联模块：计算雷达探测信息中的方位角与频谱探测信息中的方位角的差值，若所述差值小于预设的频谱方位阈值则为关联，将雷达探测信息与频谱探测信息关联形成综合探测目标信息；

识别模块：分别计算所述综合探测目标信息与所述主动上报信息中的中心频率、频宽、距离、方位角、俯仰角的差值，若各项差值均小于各自的预设阈值，则确认为合作无人机，否则为非合作无人机。

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