一种面向无人机定位应用的配置TDD无线帧的方法技术

本申请公开了一种面向无人机定位应用的配置TDD无线帧的方法，包括：根据设定准则，分别对源基站、探测基站和探测基站服务的UE的无线帧中的特殊子帧进行时隙配置，使得配置后的特殊子帧存在一个探测区间，在探测区间内，源基站为DwPTS，探测基站为UpPTS，UE为GP；在探测区间内，源基站进行探测信号下行发送，探测基站进行探测信号上行接收，探测基站服务的UE不进行信号收发；在探测区间外，探测基站服务的UE与探测基站进行常规的上下行信号传输。应用本申请，能够在大大降低无人机定位的部署成本的同时，实现大范围的无人机探测，并且具有较高的定位精度，且不影响TDD蜂窝网络正常的通信业务。

A method for configuring TDD wireless frames for UAV positioning applications

This application discloses a method for configuring TDD wireless frames for UAV positioning applications, including: according to the setting criteria, slot configurations are performed for special subframes in the UE wireless frames of source base stations, detection base stations and detection base station services, respectively, so that there is a detection interval for the configured special subframes within the detection interval. The source base station is DwPTS, the detection base station is UpPTS, the UE is GP; in the detection interval, the source base station transmits the detection signal downlink, the detection base station receives the detection signal upstream, the detection base station service UE does not receive and receive the signal; in the detection interval, the detection base station service UE and the detection base station carry on the conventional upstream and downstream communication. Number transmission. With this application, the deployment cost of UAV positioning can be greatly reduced, and the UAV detection in a large range can be realized, and the positioning accuracy is high without affecting the normal communication services of TDD cellular network.

【技术实现步骤摘要】
一种面向无人机定位应用的配置TDD无线帧的方法
本申请涉及无人机定位
，特别涉及一种面向无人机定位应用的配置TDD无线帧的方法。
技术介绍
近年来无人机领域发展迅速，技术的进步推动了各种类型的无人机在航拍、测绘、物流等各个领域的应用。当前，无人机已实现高度自动化和智能化，搭载有多种传感器的无人机可不受地域限制在指定范围内执行监控、侦查等任务。高度智能化无人机的广泛应用同时也带来了安全问题，如影响航空秩序、闯入敏感区域等。在政府楼宇、军用民用机场、军事基地、通信枢纽和大型活动现场等重要场地需要对其周边范围内的无人机进行探测监控。下面简要介绍现有无人机探测技术。A.传统无人机探测技术进行无人机探测的传统方式有无线电频谱探测、雷达发现、声波识别、可见光/红外探测等技术手段。雷达发现技术是通过工作频段为毫米波段的雷达对低空、低速小型目标进行探测，军用领域开发的系统如瑞典“长颈鹿”雷达系统可对雷达散射截面积仅0.001平方米的无人飞行器进行自动识别跟踪。此外，可以通过高清摄像机和红外设备对设定范围进行实时监控，再由图像识别软件判别探测范围内是否存在无人机。目前主流基于雷达、红外光和高清摄像机的无人机探测系统都需要针对无人机探测开发专用的软硬件设备，且对雷达、相机等硬件性能要求较高，只能进行区域性覆盖。主流的红外/可见光探测系统覆盖范围较小，如果不能合理部署，极有可能出现探测盲区，带来无法定位或定位不准确的问题。简言之，传统无人机探测需要专用定位系统，且部署成本高，覆盖范围小。B.无源雷达无人机探测系统目前，存在一种新型的无源雷达无人机探测系统。无源雷达是指雷达本身不发射电磁波信号而只用目标辐射的电磁信号进行目标探测和跟踪的雷达。目标辐射的电磁信号可能是目标自身发射的信号，或是他源发射信号经目标反射后的电磁信号。因此，根据目标辐射信号源的类型，无源雷达可分为两类：一是利用目标自身辐射源的无源雷达，包括待观测的目标自身携带的辐射源，如应答机和导航等电子设备；二是利用他源发射信号经目标反射的信号的无源雷达，这类发射信号来自于他源发射机，例如地面广播电台、电视台、通信基站、直播电视卫星和卫星导航定位系统等。基于2GGSM(GlobalSystemforMobileCommunication)通信网络的无源雷达无人机探测系统架构如图1所示。图中MS(mobilestation)是移动台、基站A/B/C是多个相邻的基站、NSS(Networkswitchingsubsystem)是交换网路子系统。基站在与MS通信的同时，无线信号被广播出来。无线信号可以被雷达接收，也可以经由无人机反射再被雷达接收。雷达通过测量这两路信号的传播时延差和多谱勒频差，来推算无人机的方位和移速等信息。2G的GSM系统信号相对波长较长，绕射能力强，因此经由无人机反射的信号能量较弱，不利于无源雷达的信号接收；并且，GSM信号带宽小，定位精度不高；此外，在这一系统中需要使用专用的雷达进行接收，雷达站的个数就限制了可进行定位的区域范围。因此，基于GSM网络基站建立的无源雷达无人机探测系统存在定位不准确的问题。
技术实现思路
本申请提供了一种面向无人机定位应用的配置TDD无线帧的方法，以在不影响现有TDD蜂窝网络正常通信业务的基础上，实现低成本、大范围、高精度的无人机定位。本申请提供了一种面向无人机定位应用的配置TDD无线帧的方法，其特征在于，包括：根据设定准则，分别对源基站、探测基站和探测基站服务的UE的无线帧中的特殊子帧进行时隙配置，使得配置后的特殊子帧存在一个探测区间，在所述探测区间内，源基站为DwPTS，探测基站为UpPTS，UE为GP；在所述探测区间内，源基站进行探测信号下行发送，探测基站进行探测信号上行接收，探测基站服务的UE不进行信号收发；在所述探测区间外，探测基站服务的UE与探测基站进行常规的上下行信号传输。较佳的，所述设定准则包括：源基站使用现有TDD特殊子帧时隙配置方案中，DwPTS在特殊子帧中的OFDM符号长度超过特殊子帧长度的50％的时隙配置方案。较佳的，所述设定准则包括：探测基站使用新特殊子帧时隙配置方案，该配置方案遵循的准则是：在保证特殊子帧长度不变的情况下，UpPTS在特殊子帧中占有的OFDM符号长度超过特殊子帧长度的50％。较佳的，所述设定准则包括：探测基站服务的UE使用新特殊子帧时隙配置方案，该配置方案遵循的准则是：在保证特殊子帧长度不变的情况下，增加GP在特殊子帧中的OFDM符号长度，使得源基站为DwPTS，探测基站为UpPTS时，UE为GP。较佳的，在进行所述时隙配置之后，还包括：探测基站通过广播发送系统信息块类型1SIB1，SIB1内承载有探测基站服务的UE的特殊子帧的时隙配置信息；基站间通过x2接口进行信令交互，信令中包含基站自身的特殊子帧的时隙配置信息。较佳的，所述源基站进行探测信号下行发送包括：信道编码后的码字通过加扰、调制、层映射和预编码后与CRS、PSS参考信号一起映射到OFDM资源上，由源基站通过RRU、仰角天线和俯角天线进行下行发送。较佳的，所述探测基站进行探测信号上行接收包括：探测基站通过仰角天线和RRU接收来自无人机反射的源基站下行探测信号，然后根据接收到的CRS参考信号时频特征和小区ID区分来自不同基站的信号，分别计算来自不同基站信号的多普勒频移、时延信号特征，最后根据测得的信号特征，通过多普勒频移定位算法分析附近区域内是否存在无人机及无人机的方位、速度相关信息。由上述技术方案可见，本申请首先根据设定准则，分别对源基站、探测基站和探测基站服务的UE的无线帧中的特殊子帧进行时隙配置，使得配置后的特殊子帧形成一个源基站为DwPTS、探测基站为UpPTS、UE为GP探测区间；然后，在探测区间内，源基站进行探测信号下行发送，探测基站进行探测信号上行接收，探测基站服务的UE不进行信号收发；在探测区间外，探测基站服务的UE与探测基站进行常规的上下行信号传输，从而在不影响现有TDD蜂窝网络正常通信业务的基础上，实现了低成本、大范围、高精度的无人机定位。具体地，本专利技术提出的上述技术方案能够获得以下技术效果：1)该方案仅需少量的硬件软件资源，这大大降低了实际部署成本；2)目前TDD蜂窝网络已实现大范围信号覆盖，因此基于TDD信号的无源雷达探测方案能够实现大范围的无人机探测；3)TD-LTE信号和TD-SCDMA信号相比于GSM信号具有频率高、带宽大等特点，因而定位精度高；4)该方案不影响TDD蜂窝网络正常的通信业务。附图说明图1为现有基于GSM网络的无源雷达无人机探测系统架构图；图2为基于TDD蜂窝网络的无源雷达无人机探测系统架构图；图3为TD-LTE系统帧结构示意图；图4为特殊子帧时隙配置模式7的示意图；图5为特殊子帧时隙配置模式7的RB示意图；图6为本申请特殊子帧时隙配置实施例一的示意图；图7为本申请特殊子帧时隙配置实施例二的示意图；图8为本申请探测信号处理框图。具体实施方式为使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本申请作进一步详细说明。目前，商用的TDD(时分双工：TimeDivisionDuplexing)蜂窝网络有3G的TD-SCDMA、4G的TD-LTE等，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向无人机定位应用的配置TDD无线帧的方法，其特征在于，包括：根据设定准则，分别对源基站、探测基站和探测基站服务的UE的无线帧中的特殊子帧进行时隙配置，使得配置后的特殊子帧存在一个探测区间，在所述探测区间内，源基站为DwPTS，探测基站为UpPTS，UE为GP；在所述探测区间内，源基站进行探测信号下行发送，探测基站进行探测信号上行接收，探测基站服务的UE不进行信号收发；在所述探测区间外，探测基站服务的UE与探测基站进行常规的上下行信号传输。

【技术特征摘要】
1.一种面向无人机定位应用的配置TDD无线帧的方法，其特征在于，包括：根据设定准则，分别对源基站、探测基站和探测基站服务的UE的无线帧中的特殊子帧进行时隙配置，使得配置后的特殊子帧存在一个探测区间，在所述探测区间内，源基站为DwPTS，探测基站为UpPTS，UE为GP；在所述探测区间内，源基站进行探测信号下行发送，探测基站进行探测信号上行接收，探测基站服务的UE不进行信号收发；在所述探测区间外，探测基站服务的UE与探测基站进行常规的上下行信号传输。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设定准则包括：源基站使用现有TDD特殊子帧时隙配置方案中，DwPTS在特殊子帧中的OFDM符号长度超过特殊子帧长度的50％的时隙配置方案。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设定准则包括：探测基站使用新特殊子帧时隙配置方案，该配置方案遵循的准则是：在保证特殊子帧长度不变的情况下，UpPTS在特殊子帧中占有的OFDM符号长度超过特殊子帧长度的50％。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设定准则包括：探测基站服务的UE使用新特殊子帧时隙配置方案，该配置方案遵循的准则是：在保证...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵慧，王飞龙，王文博，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京,11