CN112367142A - 一种干扰信号生成装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的干扰信号生成装置，应用于通信技术领域，该装置包括控制模块、包括至少一路信号收发电路的信号收发模块、功率放大器，以及发射天线，控制模块与信号收发模块通讯连接，信号收发模块经功率放大器与发射天线相连。控制模块解析无人机控制信号，进而得到无人机控制信号的跳频序列和带宽，信号收发模块在该带宽范围内、按照该跳频序列生成与无人机控制信号同频率的初始干扰信号，该初始干扰信号经功率放大器放大后，得到功率大于无人机控制信号的功率的干扰信号，最终由发射天线发射。本装置可以生成与无人机控制信号同频、同步，但功率大于无人机控制信号功率的干扰信号，干扰无人机与控制器之间的通讯。
Description
技术领域
本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种干扰信号生成装置。
背景技术
随着民用无人机的普及，无人机“黑飞”、“乱飞”的现象越来越严重，无人机在未经允许的情况下进入管制区域，比如机场、油库、部队，以及监狱等，给管制区域的正常运营和管理带来很大威胁，甚至有可能成为犯罪份子实施违法行为的工具。
鉴于上述情况，如何提供一种干扰信号生成装置，对进入管制区域的无人机实施干扰，有效管控管制区域内的无人机，提高管制区域的安全性，成为本领域技术人员需要解决的技术问题之一。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种干扰信号生成装置，能够生成与无人机同频、同步的大功率干扰信号，干扰无人机与控制器之间的通讯，从而有效管控管制区域内的无人机，提高管制区域的安全性，具体方案如下：
本发明提供一种干扰信号生成装置，包括：控制模块、包括至少一路信号收发电路的信号收发模块、功率放大器，以及发射天线，其中
所述控制模块与所述信号收发模块通讯连接，所述控制模块用于解析所述信号收发模块扫描得到的无人机控制信号，得到所述无人机控制信号的跳频序列和带宽；
所述信号收发模块用于在所述带宽范围内、按照所述跳频序列生成与所述无人机控制信号同频率的初始干扰信号；
所述功率放大器与所述信号收发模块相连，所述功率放大器用于提高所述初始干扰信号的功率，得到功率大于所述无人机控制信号的功率的干扰信号；
所述发射天线与所述功率放大器相连，所述发射天线用于发射所述干扰信号。
可选的，所述信号收发电路包括软件无线电SDR和接收天线，其中，
所述接收天线与所述SDR的信号接收端相连；
所述SDR的信号发射端与所述功率放大器相连；
所述SDR与所述控制模块通讯连接。
可选的，所述信号收发模块包括多路所述信号收发电路时，所述信号收发模块还包括合路器，其中，
所述信号收发电路包括接收天线和软件无线电SDR，其中，
所述接收天线与所述SDR的信号接收端相连；
所述SDR的信号发射端经所述合路器与所述功率放大器相连；
所述SDR与所述控制模块通讯连接。
可选的，所述信号收发电路还包括：低噪声放大器，其中，
所述接收天线经所述低噪声放大器与所述SDR的信号接收端相连。
可选的，所述信号收发模块中的任一所述SDR配置为主SDR；
所述信号收发模块中所述主SDR以外的其他所述SDR配置为从SDR。
可选的，所述主SDR通过同步信号线分别与各所述从SDR相连。
可选的，所述控制模块还用于将所述无人机控制信号的带宽划分为多个带宽区间，且各所述带宽区间分别对应一路互不相同的所述信号收发电路；
各所述信号收发电路用于在各自对应的带宽区间内，按照所述跳频序列生成与所述无人机控制信号同频率的初始干扰信号。
可选的，本发明任一项提供的干扰信号生成装置，所述控制模块包括图像处理器GDU。
可选的，本发明任一项提供的干扰信号生成装置，所述SDR包括集成收发器AD9364。
基于上述技术方案，本发明提供的干扰信号生成装置，包括控制模块、包括至少一路信号收发电路的信号收发模块、功率放大器，以及发射天线，控制模块与信号收发模块通讯连接，信号收发模块经功率放大器与发射天线相连。控制模块用于解析信号收发模块扫描得到的无人机控制信号，进而得到无人机控制信号的跳频序列和带宽，信号收发模块在该带宽范围内、按照该跳频序列生成与无人机控制信号同频率的初始干扰信号，该初始干扰信号经功率放大器放大后，得到功率大于无人机控制信号的功率的干扰信号，最终由发射天线发射所得干扰信号。本发明提供的干扰信号生成装置，可以生成与无人机控制信号同频、同步，但功率大于无人机控制信号功率的干扰信号，进而实现对无人机控制信号的有效覆盖，干扰无人机与控制器之间的通讯，从而达到有效管控管制区域内的无人机，提高管制区域安全性的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明实施例提供的一种干扰信号生成装置的结构框图；
图2是本发明实施例提供的另一种干扰信号生成装置的结构框图；
图3是本发明实施例提供的再一种干扰信号生成装置的结构框图；
图4是本发明实施例提供的又一种干扰信号生成装置的结构框图；
图5是本发明实施例提供的另一种干扰信号生成装置的结构框图。
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，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。
可选的，参见图1，图1是本发明实施例提供的一种干扰信号生成装置的结构框图，本发明实施例提供的干扰信号生成装置，包括：
控制模块10、包括至少一路信号收发电路的信号收发模块20、功率放大器30，以及发射天线40，其中
控制模块10与信号收发模块20通讯连接，如图1所示，控制模块10接收信号收发模块20的反馈的无人机控制信号，同时，还会向信号收发模块20发送相应的控制指令，因此，在图1所示示例中，控制模块10与信号收发模块20之间的通讯关系是双向的。具体的，控制模块10在接收到信号收发模块20反馈的无人机控制信号之后，解析信号收发模块20扫描得到的无人机控制信号，从而得到无人机控制信号的跳频序列和带宽。
需要说明的是，信号收发模块20可以采用现有技术中的扫频的方式获取无人机控制信号，在不影响本装置既定功能的前提下，当然也可以采用其他方式获取无人机控制信号，本发明对于无人机控制信号的具体获取方式不做限定。
进一步的，对于无人机控制信号的解析过程，同样可以参照现有技术实现，任何可以对无人机控制信号进行解析，获取得到无人机控制信号的跳频序列以及带宽等信息的解析方法都是可选的，本发明对于无人机控制信号的解析过程不做限定。
可选的，在实际应用中，由于控制模块10需要执行大量的计算、分析与控制操作，要求控制模块10具有较强的数据处理能力，因此，控制模块10可以选用GPU(GraphicsProcessing Unit，图像处理器)实现，当然，也可以选用现有技术中的其他控制器实现，在不超出本发明核心思想范围的前提下，同样都属于本发明所保护的范围内。
信号收发模块20包括至少一路信号收发电路，对于信号收发电路的具体构成，将在后续其他实施例中给出具体的实现方式，此处暂不展开。在本实施例中，信号收发模块20除了前述的向控制模块10反馈无人机控制信号的作用外，还用于根据控制模块10的控制指令，在前述带宽范围内、按照相应的跳频序列生成与无人机控制信号同频率的初始干扰信号。
可以想到的是，要想实现对无人机控制信号的有效干扰，干扰信号除了要与无人机控制信号同带宽、按照跳频序列切换频点以外，干扰信号的功率还要高于，甚至是明显高于无人机控制信号，才能达到有效干扰的目的。因此，本发明实施例提供的干扰信号生成装置设置有功率放大器30。
功率放大器30的输入端与信号收发模块20的初始干扰信号输出端相连，接收信号收发模块20发送的初始干扰信号，功率放大器30的输出端与发射天线40相连。功率放大器30主要用于提高所得初始干扰信号的功率，得到功率大于无人机控制信号的功率的干扰信号。
最终，发射天线40接收功率放大器30输出的干扰信号后，发射所得干扰信号，覆盖无人机控制信号，从而实现对无人机的干扰。
综上所述，本发明提供的干扰信号生成装置，包括控制模块、包括至少一路信号收发电路的信号收发模块、功率放大器，以及发射天线，控制模块与信号收发模块通讯连接，信号收发模块经功率放大器与发射天线相连。控制模块用于解析信号收发模块扫描得到的无人机控制信号，进而得到无人机控制信号的跳频序列和带宽，信号收发模块在该带宽范围内、按照该跳频序列生成与无人机控制信号同频率的初始干扰信号，该初始干扰信号经功率放大器放大后，得到功率大于无人机控制信号的功率的干扰信号，最终由发射天线发射所得干扰信号。本发明提供的干扰信号生成装置，可以生成与无人机控制信号同频、同步，但功率大于无人机控制信号功率的干扰信号，进而实现对无人机控制信号的有效覆盖，干扰无人机与控制器之间的通讯，从而达到有效管控管制区域内的无人机，提高管制区域安全性的目的。
在上述实施例的基础上，参见图2，图2是本发明实施例提供的另一种干扰信号信号生成装置，该装置中给出信号收发模块的一种可选构成方式，具体的，
在本发明实施例提供的干扰信号生成装置中，信号收发模块20包括一路信号收发电路，该信号收发电路具体包括SDR210(Software-Defined Radio，软件无线电)和接收天线220。
接收天线220的输出端与SDR210的信号接收端相连，SDR210的信号发射端与功率放大器30相连，同时，SDR210还与控制模块10通讯连接。在实际应用中，接收天线220与SDR210相互配合，主要用于扫描、接收大气环境中的无人机控制信号，同时，SDR210还用于根据控制模块10的控制指令，向功率放大器30输出初始干扰信号。
对于本实施例所提供的干扰信号生成装置的其他构成部分的作用以及连接关系，均可参照图1所示实施例实现，此处不再复述。
在实际应用中，无人机种类繁多，相应的，无人机控制信号所对应的带宽也变得越来越宽，图2所示实施例提供的干扰信号生成装置，由于仅仅设置了一路信号收发电路，受SDR工作带宽的影响，干扰信号生成装置最终输出的干扰信号的带宽非常有限，难以针对更多类型的无人机起到有效的干扰作用，应用范围有限。
为解决上述问题，本发明实施例提供再一种干扰信号生成装置，可选的，参见图3，图3是本发明实施例提供的再一种干扰信号生成装置的结构框图，如图3所示，该装置的信号收发模块包括多路信号收发电路，并且，该装置的信号收发模块还包括合路器。
结合图3所示，本装置中的信号收发模块包括多路信号收发电路(图3中示例性的给出两路)，每一路信号收发电路均为电路结构相同的电路，包括接收天线220和SDR210，与图2所示实施例不同的是，本实施例提供的信号收发模块中还包括合路器230。
具体的，针对每一路信号收发电路，电路中的接收天线220与SDR210的信号接收端相连，同时，SDR210的信号发射端经合路器230与功率放大器30相连。当然，各信号收发电路中的SDR210还需要与控制模块10通讯连接。
可选的，在图3所示实施例中，由于包括了多个SDR210，在实际应用中，为了便于对各个SDR的有序控制，可以在多个SDR中选择任意一个SDR，并将其配置为主SDR，相应的，将信号收发模块中的其他的SDR配置为从SDR，主SDR与从SDR之间通过同步信号线分别与各从SDR相连，实现信号收发模块内部各个SDR之间的时间同步。
需要说明的是，对于主、从SDR的设置，可以根据现有技术，通过设置各SDR的硬件管脚的连接状态的方式实现，同时，对于主从SDR之间的时间同步控制，同样可以参照现有技术实现，本发明对于主从SDR的硬件设置，以及主从SDR之间的时间同步实现过程，不做具体限定。
进一步的，本发明实施例提供的合路器230可以将输入的多频段的信号组合到在一起进行输出，具体到本实施例中，合路器230用于将主SDR输出的初始干扰信号和从SDR输出的初始干扰信号组合到一起，得到一个相应的带宽更宽的初始干扰信号，相应的，合路器230的输出端与功率放大器30相连，由功率放大器30对合路器230输出的、最终的初始干扰信号进行功率放大。
比如，以图3所示的两个SDR而言，其中一个为主SDR，另一个则为从SDR。主SDR和从SDR可以输出的初始干扰信号的带宽均为60M，二者分别将各自的初始干扰信号输出至合路器230之后，由合路器230进行信号的组合，那么最终由合路器230输出的初始干扰信号对应的带宽则为120M，显然，经过合路器230输出的干扰信号可以覆盖更宽带宽范围内的无人机控制信号。
基于上述内容可以看出，在实际应用中，可以根据预期的无人机控制信号带宽范围，合理设置信号收发电路的数量，通过信号收发电路与合路器的配合使用，可以实现对无人机控制信号的全方面位覆盖，进而使得本发明实施例提供的干扰信号发生装置的应用范围得到极大的扩展。
基于上述内容可以想到的是，当信号收发模块20包括多路信号收发电路时，即包括多个SDR210时，需要对各个SDR210负责的带宽范围进行划分，从而确保合路器230组合得到初始干扰信号没有重叠的信号覆盖带宽、没有缺失的信号覆盖带宽，进而得到最宽的、且有效的初始干扰信号覆盖带宽。在这样的应用场景下，本发明实施例提供的控制模块10还用于：将无人机控制信号的带宽划分为多个带宽区间，且各带宽区间分别对应一路互不相同的信号收发电路。在控制模块10解析得到无人机控制信号的跳频序列和对应的带宽范围后，就可明确的确定各个信号收发电路对应的带宽区间，并向各个信号收发电路中的SDR210发送相应的控制指令。
各信号收发电路则根据所得控制指令，在各自对应的带宽区间内，按照所得跳频序列生成与无人机控制信号同频率的初始干扰信号。
可以想到的是，由于信号收发模块中各个信号收发电路的SDR之间设置有同步信号线，可以实现各个SDR之间发射信号时的同步控制。
相应的，在扫描无人机控制信号时，各路信号收发电路所对应的扫描区间也是不同的，控制模块在得到各路信号收发电路反馈的无人机控制信号后，需要对各路信号收发电路反馈的不同带宽范围内的无人机控制信号进行解析，进而得到相应的无人机控制信号的带宽和跳频序列。
需要说明的是，对于本实施例中未述及的干扰信号生成装置的其他构成部分，以及各构成部分之间的连接关系，均可参照前述实施例实现，本实施例中不再复述。
综上所述，本发明实施例提供的干扰信号生成装置，信号收发模块包括多路信号收发电路和合路器，通过多路信号收发电路以及合路器的配合，可以有效扩展干扰信号的带宽范围，从而实现对各种类型、更宽带宽范围内的无人机的有效干扰。
在实际应用中，为了达到有效管控管制区域内的无人机，提高管制区域的安全性，除了增强干扰信号的针对性以及准确性以外，准确的识别无人机控制信号同样十分重要，因为，只有准确的识别到无人机控制信号，才能后后续的控制信号解析、干扰信号的发送提供基础。
鉴于上述原因，本发明实施例提供又一种干扰信号生成装置，可选的，参见图4，图4是本发明实施例提供的又一种干扰信号生成装置的结构框图，该装置在上述任一实施例的基础上(图4所示实施例是在图3所示实施例的基础上)，本实施例提供的干扰信号生成装置的信号收发模块的信号收发电路中，还包括低噪声放大器240。
低噪声放大器240的输入端与接收天线220的输出端相连，低噪声放大器240的输出端与SDR210的信号接收端相连。通过低噪声放大器240可以在引入噪声较低的情况下，实现对接收天线220接收的射频信号的功率放大，从而提高SDR210对无人机控制信号的扫描、识别效率。
进一步的，参见图5，图5是本发明实施例提供的另一种干扰信号生成装置的结构框图。如图5所示，在本实施例中，SDR具体选用集成收发器AD9364实现，当然，对于上述任一实施例而言(图5所示实施例以图4所示实施例为基础)，SDR均可以选用集成收发器AD9364实现。
如图5所示，在具体连接关系上，低噪声放大器240的输出端与AD9364的RX端相连，AD9364的TX端与合路器230相连，各个AD9364之间通过IO端口实现时间同步。
当然，在实际应用中，还可以选择其他SDR集成芯片实现上述各个实施例提供的干扰信号生成装置，在不超出本发明核心思想范围的前提下，同样都属于本发明保护的范围内。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的核心思想或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种干扰信号生成装置，其特征在于，包括：控制模块、包括至少一路信号收发电路的信号收发模块、功率放大器，以及发射天线，其中
所述控制模块与所述信号收发模块通讯连接，所述控制模块用于解析所述信号收发模块扫描得到的无人机控制信号，得到所述无人机控制信号的跳频序列和带宽；
所述信号收发模块用于在所述带宽范围内、按照所述跳频序列生成与所述无人机控制信号同频率的初始干扰信号；
所述功率放大器与所述信号收发模块相连，所述功率放大器用于提高所述初始干扰信号的功率，得到功率大于所述无人机控制信号的功率的干扰信号；
所述发射天线与所述功率放大器相连，所述发射天线用于发射所述干扰信号。
2.根据权利要求1所述的干扰信号生成装置，其特征在于，所述信号收发电路包括软件无线电SDR和接收天线，其中，
所述接收天线与所述SDR的信号接收端相连；
所述SDR的信号发射端与所述功率放大器相连；
所述SDR与所述控制模块通讯连接。
3.根据权利要求1所述的干扰信号生成装置，其特征在于，所述信号收发模块包括多路所述信号收发电路时，所述信号收发模块还包括合路器，其中，
所述信号收发电路包括接收天线和软件无线电SDR，其中，
所述接收天线与所述SDR的信号接收端相连；
所述SDR的信号发射端经所述合路器与所述功率放大器相连；
所述SDR与所述控制模块通讯连接。
4.根据权利要求2或3所述的干扰信号生成装置，其特征在于，所述信号收发电路还包括：低噪声放大器，其中，
所述接收天线经所述低噪声放大器与所述SDR的信号接收端相连。
5.根据权利要求3所述的干扰信号生成装置，其特征在于，所述信号收发模块中的任一所述SDR配置为主SDR；
所述信号收发模块中所述主SDR以外的其他所述SDR配置为从SDR。
6.根据权利要求5所述的干扰信号生成装置，其特征在于，所述主SDR通过同步信号线分别与各所述从SDR相连。
7.根据权利要求3所述的干扰信号生成装置，其特征在于，所述控制模块还用于将所述无人机控制信号的带宽划分为多个带宽区间，且各所述带宽区间分别对应一路互不相同的所述信号收发电路；
各所述信号收发电路用于在各自对应的带宽区间内，按照所述跳频序列生成与所述无人机控制信号同频率的初始干扰信号。
8.根据权利要求1-7任一项所述的干扰信号生成装置，其特征在于，所述控制模块包括图像处理器GPU。
9.根据权利要求1-7任一项所述的干扰信号生成装置，其特征在于，所述SDR包括集成收发器AD9364。
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