CN111463570B - 一种抗多径干扰无人系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种抗多径干扰无人系统，涉及无人设备抗干扰领域。该抗多径干扰无人系统包括用于进行整体控制的主控系统、电源、数据采集模块、用于对电源进行定时控制的定时模块、自检模块、定位导航模块，执行模块、驱动元件、抗干扰模块、滤波电路、幅度检测模块、频率检测模块、用于对驱动元件运动位置进行检测的位置检测模块、用于对幅度检测模块、信号修正模块以及用于对信号修正模块处理后的数据进行储存的存储模块。该抗多径干扰无人系统避免形成对信号传输有影响的电磁干扰，共模滤波器可以抑制干扰源，即使是在高速传输的信号，也不易发生变形，使信号传输更加的稳定。
Description
技术领域
本发明涉及无人设备抗干扰技术领域，具体为一种抗多径干扰无人系统。
背景技术
无人系统是由平台、任务载荷、指挥控制系统及天-空-地信息网络等组成，它集系统科学与技术、信息控制科学与技术、机器人技术、航空技术、空间技术和海洋技术等一系列高新科学技术为一体的综合系统，多门类学科的交叉融合与综合是无人系统构建的基础，对于在军事领域无人系统技术的发展，未来战争将是智能化战争，并且无人系统是未来战争的主力军，美国正在分布式、多域作战概念牵引下推动无人系统智能化技术的发展，无人平台的智能化、武器系统的智能化及作战运筹的智能化三个方面对无人系统技术在未来智能化战争中的应用，智能化协同的无人系统集群作战是未来战争的主要形态，人工智能、分布式是当前以及未来一段时间内无人系统技术的研究点。
在使用无人控制机器人进行生产操作时，无人设备在工作过程中，需要适应复杂的电磁环境，对抗干扰。干扰可分为非恶意干扰和恶意干扰。非恶意干扰是指频谱环境中存在的其他设备的无线电信号对无人设备数据链产生的干扰。恶意干扰分为压制式干扰和欺骗式干扰，压制式干扰是指干扰机持续发射的干扰信号功率大于无人设备数据链的信号功率，使数据链中的通信节点不能正确接收射频信号，导致通信链路中断的一种人为通信干扰。压制式干扰类型按干扰信号的形式通常可以分为三类：单频干扰、窄带干扰和宽带干扰。由于压制式干扰从功率上淹没期望信号，或者阻塞射频前端，因此其调制信息无关紧要。
在工业生产以及各种高端领域中，无人设备的使用体现着一个企业的知识储备力量，现有技术中，以扩频和跳频技术为代表的抗干扰技术的研究和使用占大多数，但是这种抗干扰技术通常存在干扰判断不准确，以及对抗强干扰能力弱的技术问题。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种抗多径干扰无人系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种抗多径干扰无人系统，包括用于进行整体控制的主控系统、用于供电的电源、用于对操作人的识别所必须的数据采集模块、用于对电源进行定时控制的定时模块、用于对整体系统进行检测的自检模块、用于防止设备被盗用挪用的定位导航模块，用于主控系统传输出信号转变为模拟信号的执行模块、用于对执行模块处理后信号进行执行的驱动元件、用于对定位导航模块的信号传输过程中，弱化电磁干扰的抗干扰模块、用于对抗干扰模块进行电路抗干扰的滤波电路、用于对当前无人设备执行模块上的驱动元件的运动幅度进行检测的幅度检测模块、用于对驱动元件运动频率进行检测的频率检测模块、用于对驱动元件运动位置进行检测的位置检测模块、用于对幅度检测模块、频率检测模块和位置检测模块的检测信号进行修正的信号修正模块以及用于对信号修正模块处理后的数据进行储存的存储模块。
优选的，所述自检模块包括XH-M196定时器，所述XH-M196定时器用于对主控系统和电源进行定时启动和关闭控制。
优选的，所述数据采集模块包括识别模块，所述识别模块包括指纹模块和图像模块，所述指纹模块用于对操作人员以及启动人员进行指纹的身份认证，然后将采集数据经过识别模块和数据采集模块传输至主控系统内部进行指纹数据认证。
优选的，所述图像模块应当包括至少一组摄像机，摄像机可用于采集控制人的面部图像，然后将面部图像经图像模块、识别模块以及数据采集模块反馈至主控系统，进行面部数据验证。
优选的，所述滤波电路包括整流二极管和共模滤波器，所述整流二极管对经过的滤波电路的数字信号进行整流。
优选的，所述幅度检测模块应包括角度传感器，角度传感器可以用于对驱动元件在执行命令时所运动的角度进行监测。
优选的，所述频率检测模块应包括红外扫描器，红外扫描器可以用于对驱动元件在执行命令时所运动的频率和频次进行监测。
优选的，所述位置检测模块应包括位移传感器，位移传感器可以用于对驱动元件在执行命令时所运动的位置和位移进行监测。
优选的，所述信号修正模块包括修正信号和错误信号的执行操作，所述错误信号包括清除的执行操作。
本发明提供了一种抗多径干扰无人系统，其具备的有益效果如下：
1、该抗多径干扰无人系统抗干扰模块的整体作用是抗信号干扰，弱化电磁干扰，滤波电路对进行电路电磁进行抗干扰，整流二极管对经过的滤波电路的数字信号进行整流，避免形成对信号传输有影响的电磁干扰，共模滤波器可以抑制干扰源，即使是在高速传输的信号，也不易发生变形，使信号传输更加的稳定，具有抗多普勒频移、抗干扰能力强、发射功率低的优势。
2、该抗多径干扰无人系统多次对修正信号传出的信号进行储存和比对，从而建立一种不断学习的控制系统，通过不断的修正受到干扰的信号，可以建立一个稳定的信号传输系统，使无人系统控制时，更加的稳定，减少干扰信号对无人系统和设备的信号传输影响。
3、存储模块将储存的修正的信号传输至自检模块，自检模块对整体的系统进行数据处理，当数据存在较大偏差时，主控系统控制执行模块，对驱动元件进行锁止，避免其因为错误信号传输导致驱动元件执行，造成执行故障，提高无人设备的运行时的安全性
4、当操作人员需要开启无人设备时，摄像机可以采集人面图片数据，经过图像模块和指纹模块进行数据验证，验证通过后主控系统可以给定时模块进行反馈，使电源对无人系统进行供电，提高无人设备操作的安全性，避免被其他人操作。
附图说明
图1为本发明的系统工作架构示意图；
图2为本发明的系统功能构架；
图3为本发明抗干扰模块工作架构示意图；
图4为本发明识别模块工作架构示意图。
图中：1、主控系统；2、数据采集模块；3、定时模块；4、自检模块；5、电源；6、XH-M196定时器；7、识别模块；8、指纹模块；9、图像模块；10、摄像机；11、定位导航模块；12、执行模块；13、驱动元件；14、抗干扰模块；15、滤波电路；16、整流二极管；17、共模滤波器；18、幅度检测模块；19、频率检测模块；20、位置检测模块；21、角度传感器；22、红外扫描器；23、位移传感器；24、信号修正模块；25、修正信号；26、错误信号；27、存储模块；28、清除。
具体实施方式
本发明实施例提供一种抗多径干扰无人系统，如图1-4所示，包括用于进行整体控制的主控系统1、用于供电的电源5、用于对操作人的识别所必须的数据采集模块2、用于对电源5进行定时控制的定时模块3、用于对整体系统进行检测的自检模块4、用于防止设备被盗用挪用的定位导航模块11，当定位导航模块11被挪动位置后，主控系统1可以控制无人系统进入休眠，避免丢失，并采集移动的位置进行上传，避免偷盗，用于主控系统1传输出信号转变为模拟信号的执行模块12、用于对执行模块12处理后信号进行执行的驱动元件13、用于对定位导航模块11的信号传输过程中，弱化电磁干扰的抗干扰模块14、抗干扰模块14的整体作用是抗信号干扰，用于对抗干扰模块14进行电路抗干扰的滤波电路15、用于对当前无人设备执行模块12上的驱动元件13的运动幅度进行检测的幅度检测模块18、用于对驱动元件13运动频率进行检测的频率检测模块19、用于对驱动元件13运动位置进行检测的位置检测模块20、用于对幅度检测模块18、频率检测模块19和位置检测模块20的检测信号进行修正的信号修正模块24以及用于对信号修正模块24处理后的数据进行储存的存储模块27，存储模块27将储存的修正的信号传输至自检模块4，自检模块4对整体的系统进行数据处理，当数据存在较大偏差时，主控系统1控制执行模块12，对驱动元件13进行锁止，避免其因为错误信号源传输导致驱动元件13执行，造成执行故障，提高无人设备的安全性。
自检模块4包括XH-M196定时器6，XH-M196定时器6用于对主控系统1和电源5进行定时启动和关闭控制，XH-M196定时器6可以根据操作人员的控制而进行开启和关闭，当XH-M196定时器6关闭时，电源5无法继续对主控系统1进行供电，无人系统进入休眠状态。
数据采集模块2包括识别模块7，识别模块7包括指纹模块8和图像模块9，指纹模块8用于对操作人员以及启动人员进行指纹的身份认证，然后将采集数据经过识别模块7和数据采集模块2传输至主控系统1内部进行指纹数据认证，当操作人员需要开启无人系统时，应该具备向指纹模块8进行指纹验证的条件，其验证方式可以为无线云端互联式，可以将指纹数据存储在云端，通过无线局域网向指纹模块8发送指纹数据进行验证，也可以将指纹模块8设置在无人设备的旁边，进行实体验证，验证通过后主控系统1可以给定时模块3进行反馈，使电源5对无人系统进行供电，提高无人设备操作的安全性，避免被其他人操作。
图像模块9应当包括至少一组摄像机10，摄像机10可用于采集控制人的面部图像，然后将面部图像经图像模块9、识别模块7以及数据采集模块2反馈至主控系统1，进行面部数据验证，当操作人员需要开启无人设备时，摄像机10可以采集人面图片数据，经过图像模块9和指纹模块8进行数据验证，验证通过后主控系统1可以给定时模块3进行反馈，使电源5对无人系统进行供电。
滤波电路15包括整流二极管16和共模滤波器17，整流二极管16对经过的滤波电路15的数字信号进行整流，避免形成对信号传输有影响的电磁干扰，共模滤波器17可以抑制干扰源，即使是在高速传输的信号，也不易发生变形，使信号传输更加的稳定，具有抗多普勒频移、抗干扰能力强、发射功率低的优势。
幅度检测模块18应包括角度传感器21，角度传感器21可以用于对驱动元件13在执行命令时所运动的角度进行监测，角度传感器21将所得角度数据传输给信号修正模块24，信号修正模块24对角度数据进行判断，然后进行修正，修正后的角度数据传输给存储模块27，存储模块27与自检模块4相连，存储模块27储存的修正数据可用于下次对驱动元件13的角度进行控制。
频率检测模块19应包括红外扫描器22，红外扫描器22可以用于对驱动元件13在执行命令时所运动的频率和频次进行监测，红外扫描器22将所得角度数据传输给信号修正模块24，信号修正模块24对运动的频率频次数据进行判断，然后进行修正，修正后的角度数据传输给存储模块27，存储模块27与自检模块4相连，存储模块27储存的修正数据可用于下次对驱动元件13的运动速度进行控制。
位置检测模块20应包括位移传感器23，位移传感器23可以用于对驱动元件13在执行命令时所运动的位置和位移进行监测，位移传感器23将所得位置数据传输给信号修正模块24，信号修正模块24对运动的位置数据进行判断，然后进行修正，修正后的位置数据传输给存储模块27，存储模块27与自检模块4相连，存储模块27储存的修正数据可用于下次对驱动元件13的运动速度进行控制。
信号修正模块24包括修正信号25和错误信号26的执行操作，错误信号26包括清除28的执行操作，幅度检测模块18、频率检测模块19和位置检测模块20产生的信号进入信号修正模块24，信号修正模块24需对信号进行修正信号25和错误信号26的判断操作，在判断完成后，对于错误信号26类型信号错误进行清除28的操作，将修正信号25的修正信号源穿入存储模块27内部进行储存，储存数据可用于下一次或多次对驱动元件13的位置进行判断，多次对修正信号25传出的信号进行储存和比对，从而建立一种不断学习的控制系统，通过不断的修正受到干扰的信号，可以建立一个稳定的信号传输系统，使无人系统控制时，更加的稳定，减少干扰信号对无人系统和设备的信号传输影响。
工作原理：抗干扰模块14的整体作用是抗信号干扰，弱化电磁干扰，滤波电路15对进行电路电磁进行抗干扰，整流二极管16对经过的滤波电路15的数字信号进行整流，避免形成对信号传输有影响的电磁干扰，共模滤波器17可以抑制干扰源，即使是在高速传输的信号，也不易发生变形，幅度检测模块18、频率检测模块19和位置检测模块20产生的信号进入信号修正模块24，信号修正模块24需对信号进行修正信号25和错误信号26的判断操作，在判断完成后，对于错误信号26类型信号错误进行清除28的操作，将修正信号25的修正信号源穿入存储模块27内部进行储存，储存数据可用于下一次或多次对驱动元件13的位置进行判断，多次对修正信号25传出的信号进行储存和比对，通过不断的修正受到干扰的信号，可以建立一个稳定的信号传输系统。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种抗多径干扰无人系统，包括用于进行整体控制的主控系统(1)、用于供电的电源(5)、用于对操作人的识别所必须的数据采集模块(2)、用于对电源(5)进行定时控制的定时模块(3)、用于对整体系统进行检测的自检模块(4)、用于防止设备被盗用挪用的定位导航模块(11)，用于主控系统(1)传输出信号转变为模拟信号的执行模块(12)、用于对执行模块(12)处理后信号进行执行的驱动元件(13)、用于对定位导航模块(11)的信号传输过程中，弱化电磁干扰的抗干扰模块(14)、用于对抗干扰模块(14)进行电路抗干扰的滤波电路(15)、用于对当前无人设备执行模块(12)上的驱动元件(13)的运动幅度进行检测的幅度检测模块(18)、用于对驱动元件(13)运动频率进行检测的频率检测模块(19)、用于对驱动元件(13)运动位置进行检测的位置检测模块(20)、用于对幅度检测模块(18)、频率检测模块(19)和位置检测模块(20)的检测信号进行修正的信号修正模块(24)以及用于对信号修正模块(24)处理后的数据进行储存的存储模块(27)。
2.根据权利要求1所述的一种抗多径干扰无人系统，其特征在于：所述自检模块(4)包括XH-M196定时器(6)，所述XH-M196定时器(6)用于对主控系统(1)和电源(5)进行定时启动和关闭控制。
3.根据权利要求1所述的一种抗多径干扰无人系统，其特征在于：所述数据采集模块(2)包括识别模块(7)，所述识别模块(7)包括指纹模块(8)和图像模块(9)，所述指纹模块(8)用于对操作人员以及启动人员进行指纹的身份认证，然后将采集数据经过识别模块(7)和数据采集模块(2)传输至主控系统(1)内部进行指纹数据认证。
4.根据权利要求3所述的一种抗多径干扰无人系统，其特征在于：所述图像模块(9)应当包括至少一组摄像机(10)，摄像机(10)用于采集控制人的面部图像，然后将面部图像经图像模块(9)、识别模块(7)以及数据采集模块(2)反馈至主控系统(1)，进行面部数据验证。
5.根据权利要求1所述的一种抗多径干扰无人系统，其特征在于：所述滤波电路(15)包括整流二极管(16)和共模滤波器(17)，所述整流二极管(16)对经过的滤波电路(15)的数字信号进行整流。
6.根据权利要求1所述的一种抗多径干扰无人系统，其特征在于：所述幅度检测模块(18)应包括角度传感器(21)，角度传感器(21)用于对驱动元件(13)在执行命令时所运动的角度进行监测。
7.根据权利要求1所述的一种抗多径干扰无人系统，其特征在于：所述频率检测模块(19)应包括红外扫描器(22)，红外扫描器(22)用于对驱动元件(13)在执行命令时所运动的频率和频次进行监测。
8.根据权利要求1所述的一种抗多径干扰无人系统，其特征在于：所述位置检测模块(20)应包括位移传感器(23)，位移传感器(23)用于对驱动元件(13)在执行命令时所运动的位置和位移进行监测。
9.根据权利要求1所述的一种抗多径干扰无人系统，其特征在于：所述信号修正模块(24)包括修正信号(25)和错误信号(26)的执行操作，所述错误信号(26)包括清除(28)的执行操作。
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