CN114389623A - 一种穿越机识别驱离方法、系统及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人机探测技术领域，公开了一种穿越机识别驱离方法、系统及存储介质，该方法采用FM解调方式针对识别到的频点进行解调得到解调结果，并采用目标解析方式解析解调结果以确定待驱离穿越机的位置，这样，通过FM解调与目标解析方式相结合的方式可以准确获取待驱离穿越机的位置。此外，本申请还基于确定的位置跟踪待驱离穿越机，可以进一步确认飞手的位置。在此基础上，采用软件无线电模块向穿越机的位置发射警告驱离信号，可以节省大量时间与金钱的投入，仅影响非法穿越机占用的频段，不会对正常设备造成影响，减少对电磁环境的污染。

Description

一种穿越机识别驱离方法、系统及存储介质

技术领域

本发明涉及无人机探测技术领域，尤其涉及一种穿越机识别驱离方法、系统及存储介质。

背景技术

相比常见的用于摄像的无人机，FPV穿越机（First Person View Drone，FPVDrone）具有价格低廉，组装简单，速度快等优势，受到广大无人机DIY发烧友的喜爱。受成本限制，大多数穿越机缺少稳定的飞控与GPS模块，穿越机的图像传输模块大部分使用了FM调制技术的图传技术。FM作为一种模拟调制技术，相比数字调制技术具有低延迟的优势。但是，FM调制图传的图像质量较差，且常有数据丢失的缺点。由于穿越机成本低廉，目前市面上存在大量该类无人机。这也被许多不法分子用作非法操作，比如偷窥他人隐私，改造成恐怖袭击装置，窃取国家机密等。即便穿越机持有者没有非法意图，但由于穿越机本身故障率较高，容易失控，在城市中对人以及设施也具有一定的威胁。目前，针对穿越机的侦察主要依靠无源射频信号识别，图像识别，雷达检测识别等方法。识别到穿越机后，对目标的打击也是一项重要的任务。由于大部分低成本穿越机无GPS信号，常用于商用无人机的干扰的诱骗方法失效。目前从技术以及市面上来说，较为常用的是使用频带阻塞干扰技术。通过对指定频段范围发射高功率干扰噪声，使得穿越机的图传信号淹没在噪声下，以使得飞手与穿越机断开连接。

可见，现有的穿越机识别与警告驱离装置在干扰时对电磁环境容易造成污染。

发明内容

本发明提供了一种穿越机识别驱离方法、系统及存储介质，以解决现有的穿越机识别与警告驱离装置在干扰时对电磁环境容易造成污染。

为了实现上述目的，本发明通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明提供一种穿越机识别驱离方法，包括：

搜索并识别待驱离穿越机的频点；

采用FM解调方式针对识别到的频点进行解调得到解调结果，并采用目标解析方式解析所述解调结果，得到所述频点对应的图传信号，所述目标解析方式与所述频点的信号格式对应；

根据所述图传信号确定待驱离穿越机的位置，并基于所述位置跟踪所述待驱离穿越机；

采用软件无线电模块向所述穿越机的位置发射警告驱离信号；

其中，所述警告驱离信号的类型为FM调制类型，且所述警告驱离信号的带宽与所述频点对应的图传信号的带宽一致。

可选地，所述采用FM解调方式针对识别到的频点进行解调得到解调结果，包括：

将所述频点进行下变频处理，得到IQ数据；

对IQ数据进行FM解调处理，其中，FM解调处理采用的解调式满足如下关系式：

式中，A表示信号增益，

表示载波频率，

表示采样频率，

表示初始相位，

表示复数标志，

表示自然常数，

表示时域采样点；

将FM解调后的IQ数据再经过低通滤波器进行滤波处理，得到所述解调结果。

可选地，所述采用NTSC解析方式解析所述解调结果，得到所述频点对应的图传信号，包括：

采用目标赫兹的低通滤波器提取所述解调结果对应的亮度信息；

提取所述解调结果中的垂直同步信号与水平同步信号；

解调彩色载波信号，得到图像彩色信息；

提取音频载波信号，得到音频信息；

根据所述亮度信息、所述垂直同步信号、所述水平同步信号、所述图像彩色信息与音频信息作为所述图传信号。

可选地，所述采用软件无线电模块向所述穿越机的位置发射警告驱离信号之前，所述方法还包括：

生成图片形式的告警信息；

将所述图片形式的告警信息转换成目标格式的视频信号，并将所述目标格式的视频信号调制到FM载波上得到所述警告驱离信号；

所述采用软件无线电模块向所述穿越机的位置发射警告驱离信号，包括：

采用软件无线电模块发射指定中心频率的警告驱离信息对飞手予以驱离，所述中心频率是根据所述待驱离穿越机的频点确定的。

可选地，所述搜索并识别待驱离穿越机的频点，包括：

遍历查询穿越机固定的频点，根据频域特征确定待驱离穿越机的频点。

可选地，所述方法还包括：

存储所述图传信号。

第二方面，本申请还提供一种穿越机识别驱离系统，包括：

穿越机模拟图传频点获取模块，用于搜索并识别待驱离穿越机的频点；

FM信号解调模块，用于采用FM解调方式针对识别到的频点进行解调得到解调结果；

信号解析模块，用于采用目标解析方式解析所述解调结果，得到所述频点对应的图传信号，所述目标解析方式与所述频点的信号格式对应；还用于根据所述图传信号确定待驱离穿越机的位置，并基于所述位置跟踪所述待驱离穿越机；

图像显示模块，用于显示所述图传信号；

软件无线电模块，用于向所述穿越机的位置发射警告驱离信号。

第二方面，本申请还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面所述的方法步骤。

有益效果：

本发明提供的穿越机识别驱离方法，采用FM解调方式针对识别到的频点进行解调得到解调结果，并采用目标解析方式解析解调结果以确定待驱离穿越机的位置，这样，通过FM解调与目标解析方式相结合的方式可以准确获取待驱离穿越机的位置。此外，本申请还基于确定的位置跟踪待驱离穿越机，可以进一步确认飞手的位置。在此基础上，采用软件无线电模块向穿越机的位置发射警告驱离信号，其中，警告驱离信号的类型为FM调制类型，且警告驱离信号的带宽与频点对应的图传信号的带宽一致。这样，硬件上采用了低成本的软件无线电模块，可以节省大量时间与金钱的投入，仅影响非法穿越机占用的频段，不会对正常设备造成影响，减少对电磁环境的污染。

附图说明

图1为本发明优选实施例的一种穿越机识别驱离方法的流程图之一；

图2为本发明优选实施例的一种穿越机识别驱离方法的流程图之二；

图3为本发明优选实施例的FM解调方法的示意图；

图4为本发明优选实施例的NTSC的信道带宽占用示意图。

具体实施方式

下面对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作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。

除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

需要说明的是，传统的FPV穿越机检测方法，比如雷达回波检测，图像特征识别，声波检测等方法成本高，便携性差。且传统的FPV穿越机驱离方法大多采用频带阻塞干扰方法，需要发射大带宽的干扰信号，对于发射机的要求较高。特别是对FPV的模拟图传来说，模拟信号功率较高，因此需要提高干扰信号的功率，这对发射机的功率放大器提出了较高的要求。另外，频带阻塞方法对电磁环境污染较大，容易影响干扰频段其他设备的使用。基于此，本申请提供一种穿越机识别驱离方法。

请参见图1-图2，本申请提供的一种穿越机识别驱离方法，包括：

搜索并识别待驱离穿越机的频点；

采用FM解调方式针对识别到的频点进行解调得到解调结果，并采用目标解析方式解析解调结果，得到频点对应的图传信号，目标解析方式与频点的信号格式对应；

根据图传信号确定待驱离穿越机的位置，并基于位置跟踪待驱离穿越机；

采用软件无线电模块向穿越机的位置发射警告驱离信号；

其中，警告驱离信号的类型为FM调制类型，且警告驱离信号的带宽与频点对应的图传信号的带宽一致。

在本实施方式中，目标解析方式可以是NTSC制式解析方式，也可以是PAL制式解析方式，其中，NTSC制式为国家电视标准委员会，全称National Television StandardsCommittee；PAL制式为逐行倒相，全称Phase Alternative Line；换言之，本申请既可用于NTSC制式的模拟图传解析，也可以用于PAL制式的模拟图传解析。

上述的穿越机识别驱离方法，采用FM解调方式针对识别到的频点进行解调得到解调结果，并采用目标解析方式解析解调结果以确定待驱离穿越机的位置，这样，通过FM解调与目标解析方式相结合的方式可以准确获取待驱离穿越机的位置。此外，本申请还基于确定的位置跟踪待驱离穿越机，可以进一步确认飞手的位置。在此基础上，采用软件无线电模块向穿越机的位置发射警告驱离信号，其中，警告驱离信号的类型为FM调制类型，且警告驱离信号的带宽与频点对应的图传信号的带宽一致。这样，硬件上采用了低成本的软件无线电模块，可以节省大量时间与金钱的投入，仅影响非法穿越机占用的频段，不会对正常设备造成影响，减少对电磁环境的污染。

可选地，搜索并识别待驱离穿越机的频点，包括：

遍历查询穿越机固定的频点，根据频域特征确定待驱离穿越机的频点。

在本可选的实施方式中，传输频段主要为5.8GHz频段，主流图传模块的是从5740MHz-5880M-Hz划分了二十余个信道。通过遍历查询穿越机固定的频点，根据频域特征初步确定穿越机的频点，速度快且偏差小。且，本发明的穿越机频点检测方法遍历了穿越机所有可能的频点，其他方法比如设定阈值检测频域幅值也可以完成穿越机频点检测，但是虚警率偏高。

可选地，采用FM解调方式针对识别到的频点进行解调得到解调结果，包括：

将频点进行下变频处理，得到IQ数据；其中，I为in-phase表示同相；Q为quadrature表示正交。

对IQ数据进行FM解调处理，其中，FM解调处理采用的解调式满足如下关系式：

式中，y(n)表示解调输出，A表示信号增益，

表示载波频率，

表示采样频率，

表示初始相位，

表示复数标志，

表示自然常数e，本实施例中可以约等于2.78，

表示时域采样点；

将FM解调后的IQ数据再经过低通滤波器进行滤波处理，得到解调结果。

在本可选的实施方式中，采用FM信号解析模块处理接收端下变频后的IQ数据，使用正交解调方法解调FM解调信号，该方法的示意图如图3所示。其中，在FM解调过程中对数据进行90°相位偏移可以分别得到I数据与Q数据，通过90°相位偏移可以降低误差。

假设FM调制的发射信号为：

其中A表示信号增益，

表示载波频率，

表示采样频率，

表示初始相位。利用正交解调方法，接收端解调式可以表示为：

式（2）可以解释为

与其自身时延的共轭乘积。

将式（1）带入式（2）得到

FM解调后IQ数据再经过低通滤波器（LPF）即可得到目标结果。

本发明的FM信号解析使用了正交解调方法，其他FM解调方法也可以，比如锁相环解调法。

可选地，采用NTSC解析方式解析解调结果，得到频点对应的图传信号，包括：

采用目标赫兹的低通滤波器提取解调结果对应的亮度信息；

提取解调结果中的垂直同步信号与水平同步信号；

解调彩色载波信号，得到图像彩色信息；

提取音频载波信号，得到音频信息；

根据所述亮度信息、所述垂直同步信号、所述水平同步信号、所述图像彩色信息与音频信息作为所述图传信号。

需要说明的是，NTSC的信道带宽占用示意图如图4所示，图4中包括保护频带（guard band）、色度（chroma）、音频（audio），其中，carrier为载波，信号总占用带宽为6MHz，其中0-1.25Mhz为残留带，用于传输亮度（luma）信息。4.5MHz以上的200K带宽的载波被用于传输音频信号。3.579545MHz以上，大小为2MHz的带宽被用于传送视频颜色信息。

在本可选的实施方式中，目标赫兹可以是1.25MHz，此处仅作示例，不做限定。在一示例中，可以设置1.25MHz的低通滤波器提取亮度信息。

这样，基于穿越机图传信号解析的方法区别于传统的时域信号特征或者图像特征方法。可以明确的破解穿越机图传信号，得到了与飞手同一视角的画面，可以二次确认穿越机的存在。

可选地，采用软件无线电模块向穿越机的位置发射警告驱离信号之前，上述的方法还包括：

生成图片形式的告警信息；

将图片形式的告警信息转换成目标格式的视频信号，并将目标格式的视频信号调制到FM载波上得到警告驱离信号；

采用软件无线电模块向穿越机的位置发射警告驱离信号，包括：

采用软件无线电模块（SDR模块）发射指定中心频率的警告驱离信息对飞手予以驱离，中心频率是根据待驱离穿越机的频点确定的。

其中，采用软件无线电模块（SDR模块）接收穿越机的射频信号以搜索频点，检测距离远，通过频率特征初步检测与利用解析后的图像完成二次检测，检测成功率高。

本方法的识别首先是通过查表的方法搜索所有的信道，在搜索到FM图传信号后即可确定中心频点。

在本实施例中，发射警告驱离信息等价于FM解调与NTSC解析的逆向过程，采用了软驱离方法，利用SDR模块发射指定中心频率的警告驱离信息对飞手予以驱离。该方法仅影响非法穿越机占用的频段，不会对正常设备造成影响。且，软驱离方法不会对穿越机造成失控，因而可以一定程度保护环境中的人和建筑，不会污染电磁环境，避免失控无人机对人和建筑造成破坏。

可选地，上述的方法还包括：存储图传信号。这样，还可以通过存储解析出的视频信息保存证据。

需要说明的是，上述的穿越机驱离方法既可用于常见的5.8GHz频段的穿越机，也可以根据SDR模块的性能用于符合设备性能的频段，比如2.4GHz频段。

本申请实施例还提供一种穿越机识别驱离系统，包括：

穿越机模拟图传频点获取模块，用于搜索并识别待驱离穿越机的频点；

FM信号解调模块，用于采用FM解调方式针对识别到的频点进行解调得到解调结果；

信号解析模块，用于采用目标解析方式解析所述解调结果，得到所述频点对应的图传信号，所述目标解析方式与所述频点的信号格式对应；还用于根据所述图传信号确定待驱离穿越机的位置，并基于所述位置跟踪所述待驱离穿越机；

图像显示模块，用于显示所述图传信号；

软件无线电模块，用于向所述穿越机的位置发射警告驱离信号。

上述的穿越机识别驱离系统，可以实现上述的穿越机识别驱离方法的各个实施例，且能达到相同的有益效果，此处，不做赘述。

本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述的方法步骤。

该可读存储介质可以实现上述的穿越机识别驱离方法的各个实施例，且能达到相同的有益效果，此处，不做赘述。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种穿越机识别驱离方法，其特征在于，包括：

搜索并识别待驱离穿越机的频点；

采用FM解调方式针对识别到的频点进行解调得到解调结果，并采用目标解析方式解析所述解调结果，得到所述频点对应的图传信号，所述目标解析方式与所述频点的信号格式对应；

根据所述图传信号确定待驱离穿越机的位置，并基于所述位置跟踪所述待驱离穿越机；

采用软件无线电模块向所述穿越机的位置发射警告驱离信号；

其中，所述警告驱离信号的类型为FM调制类型，且所述警告驱离信号的带宽与所述频点对应的图传信号的带宽一致。

2.根据权利要求1所述的穿越机识别驱离方法，其特征在于，所述采用FM解调方式针对识别到的频点进行解调得到解调结果，包括：

将所述频点进行下变频处理，得到IQ数据；

对IQ数据进行FM解调处理，其中，FM解调处理采用的解调式满足如下关系式：

式中，A表示信号增益，

表示载波频率，

表示采样频率，

表示初始相位，

表示复数标志，

表示自然常数，

表示时域采样点；

将FM解调后的IQ数据再经过低通滤波器进行滤波处理，得到所述解调结果。

3.根据权利要求1所述的穿越机识别驱离方法，其特征在于，所述采用NTSC解析方式解析所述解调结果，得到所述频点对应的图传信号，包括：

采用目标赫兹的低通滤波器提取所述解调结果对应的亮度信息；

提取所述解调结果中的垂直同步信号与水平同步信号；

解调彩色载波信号，得到图像彩色信息；

提取音频载波信号，得到音频信息；

根据所述亮度信息、所述垂直同步信号、所述水平同步信号、所述图像彩色信息与音频信息作为所述图传信号。

4.根据权利要求1所述的穿越机识别驱离方法，其特征在于，所述采用软件无线电模块向所述穿越机的位置发射警告驱离信号之前，所述方法还包括：

生成图片形式的告警信息；

将所述图片形式的告警信息转换成目标格式的视频信号，并将所述目标格式的视频信号调制到FM载波上得到所述警告驱离信号；

所述采用软件无线电模块向所述穿越机的位置发射警告驱离信号，包括：

采用软件无线电模块发射指定中心频率的警告驱离信息对飞手予以驱离，所述中心频率是根据所述待驱离穿越机的频点确定的。

5.根据权利要求1所述的穿越机识别驱离方法，其特征在于，所述搜索并识别待驱离穿越机的频点，包括：

遍历查询穿越机固定的频点，根据频域特征确定待驱离穿越机的频点。

6.根据权利要求1所述的穿越机识别驱离方法，其特征在于，所述方法还包括：

存储所述图传信号。

7.一种穿越机识别驱离系统，其特征在于，包括：

穿越机模拟图传频点获取模块，用于搜索并识别待驱离穿越机的频点；

FM信号解调模块，用于采用FM解调方式针对识别到的频点进行解调得到解调结果；

信号解析模块，用于采用目标解析方式解析所述解调结果，得到所述频点对应的图传信号，所述目标解析方式与所述频点的信号格式对应；还用于根据所述图传信号确定待驱离穿越机的位置，并基于所述位置跟踪所述待驱离穿越机；

图像显示模块，用于显示所述图传信号；

软件无线电模块，用于向所述穿越机的位置发射警告驱离信号。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一所述的方法步骤。

Images