CN112564849A - 一种多型号无人机的识别及诱捕方法 - Google Patents
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Abstract
一种多型号无人机的识别及诱捕方法，步骤一，利用无人机通信信号采集获取组件对无人机通信信号时域数据进行采集；步骤二，利用软件对通信信号时域数据进行特征提取，并用神经网络对输入特征进行无人机型号识别；步骤三，按照识别出的无人机型号向无人机发射阻塞式干扰信号；步骤四，诱骗无人机返航降落至诱捕位置。诱骗目标无人机返航的方法为向目标无人机发射欺骗式GPS信号，目标无人机从当前位置沿欺骗定位点至返航点方向飞行到诱捕位置。欺骗定位点与真实定位点的距离与目标无人机抗干扰能力有关，抗干扰能力越强，距离越小。本发明的优点：性能、稳定性得以保障，同时大幅降低了成本，便于实施。
Description
技术领域
本发明涉及无人机反制领域，特别涉及一种多型号无人机的识别及诱捕方法。
背景技术
近年来随着低空领域的逐渐开放，无人机的市场规模也在快速增大，使得无人机的价格越来越亲民，从而让更多有购买力的公众可以轻松购买无人机。轻小型无人机确实在一些领域发挥了重要作用，然而，恶意使用也会给我国公共安全尤其是民航安全造成了严重的影响，近些年来无人机威胁民航安全的事情时有发生。
目前，主流的无人机反制手段时基于有源探测雷达探测+无线电监测+光电检测+无线电压制干扰某种或者某几种租合的技术解决方案，探测设备实现对远距离无人机探测和跟踪，并引发反制干扰设备对无人机的遥控链路和导航信号进行无线电干扰，使其迫降或者返航；还有部分技术可以实现无人机的诱捕。但是目前的技术对所有无人机都采用相同的诱捕策略，这在性能、稳定性以及成本上都存在很大的问题。
发明内容
本发明的目的是能够通过对无人机通信信号数据的采集，来识别目标无人机的型号，并按照不同型号无人机的硬件配置及特点，使用不同的诱捕策略，使得对无人机的诱捕更有针对性，从而实现高效、低成本、精准地诱捕无人机，特提供了一种多型号无人机的识别及诱捕方法。
本发明提供了一种多型号无人机的识别及诱捕方法，其特征在于：所述的多型号无人机的识别及诱捕方法，包括：
步骤一，利用无人机通信信号采集获取组件对无人机通信信号时域数据进行采集；步骤二，利用软件对通信信号时域数据进行特征提取，并用神经网络对输入特征进行无人机型号识别；步骤三，按照识别出的无人机型号向无人机发射阻塞式干扰信号；步骤四，诱骗无人机返航降落至诱捕位置。
所述的步骤二的特征提取中，特征是对原本时域数据的一种统计结果，会随着无人机通信信号的变化而变化，提取后的特征和无人机型号有关。
所述的步骤四的诱骗目标无人机返航的方法为向目标无人机发射欺骗式GPS信号，目标无人机从当前位置沿欺骗定位点至返航点方向飞行到诱捕位置。
欺骗定位点与真实定位点的距离与目标无人机抗干扰能力有关，抗干扰能力越强，距离越小。
所述的步骤四中目标无人机接收到GPS欺骗信号后，基于失控返航算法从当前位置沿欺骗定位点至返航点方向。
所述的步骤四中返航点为目标无人机飞行过程中记录的点，获取方式为在失控返航时返航轨迹与接收欺骗GPS信号后返航轨迹的交点。
所述的步骤四中诱捕位置为目标无人机在其真实定位点沿欺骗定位点至返航点方向飞行欺骗定位点与返航点长度路程的终点。
本发明的优点：
本发明所述的多型号无人机的识别及诱捕方法，性能、稳定性得以保障，同时大幅降低了成本，便于实施。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是多型号无人机的识别及诱捕方法的流程图；
图2是无人机返航模式下返航方式说明图；
图3是返航点及诱捕位置计算原理图；
图4是返航点及诱捕位置计算流程图。
具体实施方式
实施例1
本发明提供了一种多型号无人机的识别及诱捕方法，其特征在于：所述的多型号无人机的识别及诱捕方法，包括：
步骤一，利用无人机通信信号采集获取组件对无人机通信信号时域数据进行采集；步骤二，利用软件对通信信号时域数据进行特征提取，并用神经网络对输入特征进行无人机型号识别；步骤三，按照识别出的无人机型号向无人机发射阻塞式干扰信号；步骤四，诱骗无人机返航降落至诱捕位置。
所述的步骤二的特征提取中，特征是对原本时域数据的一种统计结果，会随着无人机通信信号的变化而变化，提取后的特征和无人机型号有关。
所述的步骤四的诱骗目标无人机返航的方法为向目标无人机发射欺骗式GPS信号，目标无人机从当前位置沿欺骗定位点至返航点方向飞行到诱捕位置。
欺骗定位点与真实定位点的距离与目标无人机抗干扰能力有关，抗干扰能力越强，距离越小。
所述的步骤四中目标无人机接收到GPS欺骗信号后，基于失控返航算法从当前位置沿欺骗定位点至返航点方向。
所述的步骤四中返航点为目标无人机飞行过程中记录的点，获取方式为在失控返航时返航轨迹与接收欺骗GPS信号后返航轨迹的交点。
所述的步骤四中诱捕位置为目标无人机在其真实定位点沿欺骗定位点至返航点方向飞行欺骗定位点与返航点长度路程的终点。
实施例2
一种多型号无人机的识别及诱捕方法，可以识别出目标无人机型号，并按照不同型号无人机的硬件配置及特点，使用不同的诱捕策略，使得对无人机的诱捕更有针对性，从而实现高效、低成本、精准地诱捕无人机。
为了更好的解释本申请的技术方案，下面结合本申请实施例中的附图，对本申请进行进一步描述。
图1多型号无人机的识别及诱捕方法的流程图，如图1所示，该方法包括：
步骤B01利用无人机通信信号采集获取组件对无人机通信信号时域数据进行采集；
步骤B02利用软件对通信信号时域数据进行特征提取，并用神经网络对输入特征进行无人机型号识别；
步骤B03按照识别出的无人机型号向无人机发射阻塞式干扰信号；
步骤B04诱骗无人机返航降落至诱捕位置。
作为本发明的进一步方案：所述步骤B01具体是：在防护区域内发现无人机入侵后，用雷达实时监控并获取目标无人机的GPS定位、高度、飞行方向、速度等信息。同时利用无人机通信信号采集获取组件对入侵无人机的通信信号时域数据进行采集。
作为本发明的进一步方案：所述步骤B02具体是：以目标无人机通信信号在频谱上的区别作为信号的特征，特征提取即为将无人机通信信号的时域数据变换到频域数据。进一步的，所使用神经网络为GRU(Gated Recurrent Unit)，GRU神经网络可以学习到序列之间的长期依赖，并且结构更为简单易于计算。所使用激活函数为Leaky ReLu，其在保证学习速度的同时还可以解决Dead Relu problem，即某些神经元可能永远不会被激活。所使用损失函数为Focal Loss，可以更好地完成无人机分类问题。将经特征提取后的数据输入到已经过大量真实数据训练过的神经网络中，可输出目标无人机型号。
作为本发明的进一步方案：所述步骤B03具体是：在已知无人机型号的基础上，根据不同型号无人机所使用的通信频段数据，有针对性的进行频段阻塞式干扰，切断无人机与其控制者之间的上行通信链路，迫使无人机进入失控返航模式，如图2所示，具体是指：
a、无人机记录返航点；
b、触发失控返航；
c、飞行至指定高度(原本就高于此高度时不降低)，原地调整机头至返航点；
d、无人机飞行至返航点上空时降落。
作为本发明的进一步方案：所述步骤B04具体是：利用图3所示原理图求得无人机返航点以及诱捕点位置坐标，所有位置坐标信息以及无人机的飞行方向、速度均由雷达测得。如图3所示，S对应实线圆代表无人机的真实位置，此时它正沿SE方向飞至返航点E处，E位置坐标未知。向无人机发射欺骗信号，让无人机误以为自身处于S’图中虚线圆位置。无人机会调整机头沿S’E方向飞行，飞行轨迹SE于S’E所在直线的交点即为无人机返航点E，用各坐标距离关系可以进一步求得无人机在接收欺骗信号后的降落点即诱捕位置。其中S与S’的距离大小视无人机型号有所差异，无人机抗干扰能力越弱，可选距离越大，欺骗诱捕的过程也更容易快捷。具体流程如图4所示：
a、利用雷达观察并记录无人机的返航轨迹；
b、向无人机发射欺骗信号，让无人机误以为自身所处位置为欺骗信号中GPS定位；
c、用雷达观察并记录无人机接收欺骗信号后的返航轨迹；
d、接收欺骗信号前后的飞行轨迹交点即为无人机返航点，用坐标关系可求得诱捕位置。
Claims (7)
1.一种多型号无人机的识别及诱捕方法，其特征在于：所述的多型号无人机的识别及诱捕方法，包括：
步骤一，利用无人机通信信号采集获取组件对无人机通信信号时域数据进行采集；步骤二，利用软件对通信信号时域数据进行特征提取，并用神经网络对输入特征进行无人机型号识别；步骤三，按照识别出的无人机型号向无人机发射阻塞式干扰信号；步骤四，诱骗无人机返航降落至诱捕位置。
2.根据权利要求1所述的多型号无人机的识别及诱捕方法，其特征在于：所述的步骤二的特征提取中，特征是对原本时域数据的一种统计结果，会随着无人机通信信号的变化而变化，提取后的特征和无人机型号有关。
3.根据权利要求1所述的多型号无人机的识别及诱捕方法，其特征在于：所述的步骤四的诱骗目标无人机返航的方法为向目标无人机发射欺骗式GPS信号，目标无人机从当前位置沿欺骗定位点至返航点方向飞行到诱捕位置。
4.根据权利要求3所述的多型号无人机的识别及诱捕方法，其特征在于：欺骗定位点与真实定位点的距离与目标无人机抗干扰能力有关，抗干扰能力越强，距离越小。
5.根据权利要求1所述的多型号无人机的识别及诱捕方法，其特征在于：所述的步骤四中目标无人机接收到GPS欺骗信号后，基于失控返航算法从当前位置沿欺骗定位点至返航点方向。
6.根据权利要求1所述的多型号无人机的识别及诱捕方法，其特征在于：所述的步骤四中返航点为目标无人机飞行过程中记录的点，获取方式为在失控返航时返航轨迹与接收欺骗GPS信号后返航轨迹的交点。
7.根据权利要求1所述的多型号无人机的识别及诱捕方法，其特征在于：所述的步骤四中诱捕位置为目标无人机在其真实定位点沿欺骗定位点至返航点方向飞行欺骗定位点与返航点长度路程的终点。
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