CN111983332B - 基于无人机的电磁信号场型校验系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及基于无人机的电磁信号场型校验系统，包括：空中子系统和地面子系统；其中所述空中子系统适于控制无人机按初始参考飞行航线飞行，并实时采集无人机飞行过程中各方向特定位置点的电磁信号，并将各电磁信号发送至地面子系统；所述地面子系统适于对各电磁信号进行处理，以得到各电磁信号对应的场强值，并将各电磁信号对应的场强值与目标场强值进行比对，从而确定无人机下一步飞行航向，并发送至所述空中子系统；所述空中子系统还适于控制无人机按下一步飞行航向飞行；以及所述地面子系统还适于采集无人机的实际飞行航线，以得到一目标区域内空间电磁场的实际分布情况。

Description

基于无人机的电磁信号场型校验系统
技术领域
本发明属于无人机飞行技术领域，具体涉及一种基于无人机的电磁信号场型校验系统。
背景技术
电磁场的场型特征分析，在机场导航台站、通信基站等受电磁环境影响较大的设备设施的选址，以及检查校验方面具有十分重要的理论意义。
然而，受现有技术条件的限制，在复杂地形和电磁环境下的空间电磁场分布往往难以准确把握，当前比较常用电磁场场型分析方法主要包括两大类：
1）利用各类功能强大的电磁场仿真软件工具，模拟真实的信号发射系统、周边地形条件、周边相关信号源分布等多方面要素，尽可能的还原目标区域内所有电磁场分布相关的现实条件，进而通过高性能计算机推演计算，从理论上得到接近现实情况的电磁场场型结果；
2）利用载人/无人航空器，搭载电磁信号检测设备，按照固定航线飞行，检测路径点上的电磁信号特征。如此反复执行多次检测任务之后，通过计算机根据检测到的信号特征，拟合得到可能的电磁场场型分布结果；
上述两种比较常用的电磁场场型分析方法是当前技术条件下较为准确的技术手段，但在实际的应用过程中，都还存在比较明显的问题：
1）利用电磁仿真软件工具的方法：结果的准确度基本由所搭建的仿真条件与现实条件匹配度决定，而现实条件往往非常复杂，很难考虑到所有方面的影响因素。因此，在实际应用过程中，往往耗费了大量的人力物力之后，电磁场场型特征的准确度仍然没有得到期望的结果。
2）利用航空器在多条固定航线上循环检测的方法：首先载人航空器的检测成本过度高昂，此外，航空器的检测结果，过于依赖飞行航线的制定，三维空间中电磁场的分布情况十分复杂，难以直接寻找出具有足够场型特征的飞行航线，所以结果往往不够准确，容易缺漏重要的场型特征。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于无人机的电磁信号场型校验系统。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于无人机的电磁信号场型校验系统，包括：空中子系统和地面子系统；其中所述空中子系统适于控制无人机按初始参考飞行航线飞行，并实时采集无人机飞行过程中各方向特定位置点的电磁信号，并将各电磁信号发送至地面子系统；所述地面子系统适于对各电磁信号进行处理，以得到各电磁信号对应的场强值，并将各电磁信号对应的场强值与目标场强值进行比对，从而确定无人机下一步飞行航向，并发送至所述空中子系统；所述空中子系统还适于控制无人机按下一步飞行航向飞行；以及所述地面子系统还适于采集无人机的实际飞行航线，以得到一目标区域内空间电磁场的实际分布情况。
进一步，所述空中子系统包括：飞控模块、机载无线数传模块、电磁信号检测模块和若干搭载在无人机上的电磁信号定向接收天线；其中所述飞控模块适于控制无人机按初始参考飞行航线或按下一步飞行航向飞行；各电磁信号定向接收天线分别设置在无人机的不同方向上，以分别检测所在位置点的电磁信号，并将电磁信号发送至所述电磁信号检测模块；所述电磁信号检测模块适于对各电磁信号进行分析处理，并将分析处理后的各电磁信号发送至所述飞控模块；以及所述飞控模块适于通过所述机载无线数传模块将各电磁信号发送至地面子系统。
进一步，所述地面子系统包括：地面无线数传模块、检测信号解算模块、场强比对模块和飞行航迹监视模块；其中所述地面无线数传模块适于与机载无线数传模块实现无线通讯，以接收各电磁信号至所述检测信号解算模块；所述检测信号解算模块适于对各电磁信号进行处理，以得到各电磁信号对应的场强值；所述场强比对模块适于比对各电磁信号对应的场强值与目标场强值，以确定无人机下一步飞行航向，并通过所述地面无线数传模块、机载无线数传模块将无人机下一步飞行航向发送至所述飞控模块；以及所述飞行航迹监视模块适于监控无人机的飞行航迹，以采集无人机的实际飞行航线。
进一步，所述地面子系统还包括：电磁场切片分析模块和飞行航线智能规划模块；其中所述电磁场切片分析模块适于对目标区域内的电磁环境的仿真结果进行分析，以得到场型切片；以及所述飞行航线智能规划模块适于根据电磁场切片分析模块的分析结果，得到需校验的目标场强值，并根据场型切片和目标场强值确定初始参考飞行航线。
本发明的有益效果是，本发明的基于无人机的电磁场场型校验系统，通过空中子系统和地面子系统实现各数据的传输和控制，实现对复杂环境下空间电磁场分布情况的高精确度检测，从而得到目标区域内空间电磁场的实际分布情况。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分结构从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更浅显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的基于无人机的电磁信号场型校验系统的原理框图；
图2是本发明的基于无人机的电磁信号场型校验系统的结构示意图。
图中：
无人机1、电磁信号定向接收天线2、长杆3。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1和图2所示，本实施例1提供了一种基于无人机的电磁信号场型校验系统，包括：空中子系统和地面子系统；其中所述空中子系统适于控制无人机按初始参考飞行航线飞行，并实时采集无人机飞行过程中各方向特定位置点的电磁信号，并将各电磁信号发送至地面子系统；所述地面子系统适于对各电磁信号进行处理，以得到各电磁信号对应的场强值，并将各电磁信号对应的场强值与目标场强值进行比对，从而确定无人机下一步飞行航向，并发送至所述空中子系统；所述空中子系统还适于控制无人机按下一步飞行航向飞行；以及所述地面子系统还适于采集无人机的实际飞行航线，以得到一目标区域内空间电磁场的实际分布情况。
在本实施例中，所述空中子系统包括：飞控模块、机载无线数传模块、电磁信号检测模块和若干搭载在无人机1上的电磁信号定向接收天线2；其中所述飞控模块适于控制无人机1按初始参考飞行航线或按下一步飞行航向飞行；各电磁信号定向接收天线2分别设置在无人机1的不同方向上，以分别检测所在位置点的电磁信号，并将电磁信号发送至所述电磁信号检测模块；所述电磁信号检测模块适于对各电磁信号进行分析处理，并将分析处理后的各电磁信号发送至所述飞控模块；以及所述飞控模块适于通过所述机载无线数传模块将各电磁信号发送至地面子系统。
具体的，各电磁信号定向接收天线2通过强韧性材料制造的长杆3以外伸搭载的方式搭载到无人机1上，且各电磁信号定向接收天线2分别设置在无人机1的不同方向上，以检测到无人机1周围一定范围内各电磁信号定向接收天线2所在位置点的电磁信号；在实际应用时，各电磁信号定向接收天线2的数量和具体搭载方向可根据信号的复杂程度以及目标区域的实际情况进行设置。
在本实施例中，所述地面子系统包括：地面无线数传模块、检测信号解算模块、场强比对模块和飞行航迹监视模块；其中所述地面无线数传模块适于与机载无线数传模块实现无线通讯，以接收各电磁信号至所述检测信号解算模块；所述检测信号解算模块适于对各电磁信号进行处理，以得到各电磁信号对应的场强值；所述场强比对模块适于比对各电磁信号对应的场强值与目标场强值，以确定无人机下一步飞行航向，并通过所述地面无线数传模块、机载无线数传模块将无人机下一步飞行航向发送至所述飞控模块；以及所述飞行航迹监视模块适于监控无人机的飞行航迹，以采集无人机的实际飞行航线。
具体的，通过场强比对模块比对各电磁信号对应的场强值与目标场强值，从而选取与目标场强值最接近的电磁信号对应的电磁信号定向接收天线所在方位作为无人机下一步飞行航向；通过飞行航迹监视模块采集无人机的实际飞行航线，便于后续对无人机的实际飞行航线的分析处理，最终得到目标区域内空间电磁场的实际分布情况。
在本实施例中，所述地面子系统还包括：电磁场切片分析模块和飞行航线智能规划模块；其中所述电磁场切片分析模块适于对目标区域内的电磁环境的仿真结果进行分析，以得到场型切片；以及所述飞行航线智能规划模块适于根据电磁场切片分析模块的分析结果，得到需校验的目标场强值，并根据场型切片和目标场强值确定初始参考飞行航线。
具体的，所述电磁场切片分析模块能够对目标区域内的电磁环境的仿真结果进行分析，根据分析出的电磁场场型特征选出适合的场型切片，即将复杂的三维空间分布电磁场转化到二维平面进行分析检测，从而简化了电磁信号场型校验的技术难度，并通过飞行航线智能规划模块根据电磁场切片分析模块的分析结果选取需校验的目标场强值，根据该目标场强值可以在场型切片中得到等场强线，作为无人机的初始参考飞行航线。
在本实施例中，所述地面子系统还包括：人机界面模块，便于人机互动操作。
综上所述，本发明的基于无人机的电磁场场型校验系统，通过空中子系统和地面子系统实现各数据的传输和控制，实现对复杂环境下空间电磁场分布情况的高精确度检测，从而得到目标区域内空间电磁场的实际分布情况。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (1)

1.一种基于无人机的电磁信号场型校验系统，其特征在于，包括：
空中子系统和地面子系统；其中
所述空中子系统适于控制无人机按初始参考飞行航线飞行，并实时采集无人机飞行过程中各方向特定位置点的电磁信号，并将各电磁信号发送至地面子系统；
所述地面子系统适于对各电磁信号进行处理，以得到各电磁信号对应的场强值，并将各电磁信号对应的场强值与目标场强值进行比对，从而确定无人机下一步飞行航向，并发送至所述空中子系统；
所述空中子系统还适于控制无人机按下一步飞行航向飞行；以及
所述地面子系统还适于采集无人机的实际飞行航线，以得到一目标区域内空间电磁场的实际分布情况；
所述空中子系统包括：飞控模块、机载无线数传模块、电磁信号检测模块和若干搭载在无人机上的电磁信号定向接收天线；其中
所述飞控模块适于控制无人机按初始参考飞行航线或按下一步飞行航向飞行；
各电磁信号定向接收天线分别设置在无人机的不同方向上，以分别检测所在位置点的电磁信号，并将电磁信号发送至所述电磁信号检测模块；
所述电磁信号检测模块适于对各电磁信号进行分析处理，并将分析处理后的各电磁信号发送至所述飞控模块；以及
所述飞控模块适于通过所述机载无线数传模块将各电磁信号发送至地面子系统；
所述地面子系统包括：地面无线数传模块、检测信号解算模块、场强比对模块和飞行航迹监视模块；其中
所述地面无线数传模块适于与机载无线数传模块实现无线通讯，以接收各电磁信号至所述检测信号解算模块；
所述检测信号解算模块适于对各电磁信号进行处理，以得到各电磁信号对应的场强值；
所述场强比对模块适于比对各电磁信号对应的场强值与目标场强值，以确定无人机下一步飞行航向，并通过所述地面无线数传模块、机载无线数传模块将无人机下一步飞行航向发送至所述飞控模块；以及
所述飞行航迹监视模块适于监控无人机的飞行航迹，以采集无人机的实际飞行航线；
所述地面子系统还包括：电磁场切片分析模块和飞行航线智能规划模块；其中
所述电磁场切片分析模块适于对目标区域内的电磁环境的仿真结果进行分析，以得到场型切片；以及
所述飞行航线智能规划模块适于根据电磁场切片分析模块的分析结果，得到需校验的目标场强值，并根据场型切片和目标场强值确定初始参考飞行航线。
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