一种无人机的图传信号识别方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种无人机的图传信号识别方法与装置，属于信号识别技术领域，方法包括：获取无人机的待识别图传信号，对图传信号进行重采样处理，得到复基带信号；所述待识别图传信号采用CP‑OFDM调制方式，并在信号帧结构中内插LFM信号；并且根据先验知识能够确定待识别图传信号有M种带宽模式，设置M个或M‑1个在线性调频信号的参考波形，分别计算复基带信号与设置的各参考波形间的互相关系数，确定各互相关系数中的峰值，并比较各互相关系数中的峰值与设定门限值的大小，识别图传信号的带宽；根据图传信号的带宽，确定图传信号的频率。本发明专利技术的方法利用图传信号的参数特性和内插的插线性调频信号能够可靠的识别出图传信号，准确估计出信号频率。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机的图传信号识别方法与装置
本专利技术属于信号识别
，具体涉及一种无人机的图传信号识别方法与装置。
技术介绍
随着小型无人机“黑飞”现象的不断出现，非法飞行的无人机(俗称黑飞无人机)事件屡见不鲜，这些未经许可私自飞行的无人机主要造成了以下几点危害：危害民航、军用飞机飞行安全；威胁军事、重要政府部门等区域的信息安全；影响重大活动、集会人群的人身安全；泄露民用住宅、场所的个人隐私等。对小型无人机的监管成为迫切需求。在无人机监管应用中，对图传信号的识别和参数测量包括对其信号识别、带宽模式识别、中心频率测量、功率测量等内容。目前，在图传信号识别方面，作者杨亚南于2018年公开的名称为《无人机信号的侦收与识别方法研究》的硕士学位论文，提供了一种无人机图传信号的识别方法，该方法通过采集图传信号的功率谱，对图传信号的中心频率和带宽进行估计，再根据信号时长、频点等信息判断是否为图传信号，该方法的缺点是，在远距离信号接收中，功率谱估计容易受噪声的影响，从而造成带宽和中心频率估计误差大，导致识别图传信号不准确。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种无人机的图传信号识别方法，用于解决现有技术无法准确识别图传信号的问题。同时，还提出一种无人机的图传信号识别装置，用于解决现有技术无法准确识别图传信号的问题。基于上述目的，一种无人机的图传信号识别方法的技术方案如下：1)获取无人机的待识别图传信号，对所述待识别图传信号进行重采样处理，得到复基带信号；所述待识别图传信号采用CP-OFDM调制方式，并在信号帧结构中内插LFM信号；并且根据先验知识能够确定所述待识别图传信号有M种带宽模式，M≥2；2)分别构造M种带宽模式对应的线性调频信号作为参考波形，计算复基带信号与各个带宽模式的参考波形间的互相关系数；或者构造M-1种带宽模式对应的线性调频信息作为参考波形，计算复基带信号与各个带宽模式的参考波形间的互相关系数；3)确定各互相关系数中的峰值，并比较所述各互相关系数中的峰值与设定门限值的大小，从而判断所述待识别图传信号的带宽模式；4)根据所述待识别图传信号的带宽模式，确定该图传信号的精确频率。基于上述目的，一种无人机的图传信号识别装置的技术方案如下：包括存储器和处理器，以及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器与所述存储器相耦合，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的无人机的图传信号识别方法。上述两个技术方案的有益效果是：本专利技术的图传信号识别方法，利用图传信号的参数特性，及可能的带宽模式，通过构造插线性调频信号的参考波形，求取复基带信号与参考波形间的互相关系数，并将互相关系数中的峰值与门限值进行比较、判断，最终确定是否为图传信号，并估计出信号频率。本专利技术的方法相对现有技术，利用图传信号的参数特性和内插的插线性调频信号，能够可靠的识别出图传信号，进而准确估计出信号频率。为了确定图传信号的精确频率，进一步的，还包括：确定所述待识别图传信号的带宽模式后，确定所述复基带信号和参考波形间的互相关系数中的峰值时刻；计算所述复基带信号的自相关系数，确定所述自相关系数中的峰值时刻；根据所述自相关系数中的峰值时刻和所述互相关系数中的峰值时刻的时间差，确定所述图传信号的粗频率估计；计算所述图传信号的残余频率偏差，根据将所述残余频率偏差与粗频率估计，计算所述图传信号的精确频率。进一步的，当所述图传信号包括第一带宽和第二带宽两种带宽模式，且第一带宽大于第二带宽，分别设置所述两种带宽模式的参考波形；计算所述复基带信号与第一宽带的参考波形间的第一互相关系数，确定所述第一互相关系数中的峰值；计算所述复基带信号与第二宽带的参考波形间的第二互相关系数，确定所述第二互相关系数中的峰值；当所述第二互相关系数中的峰值小于所述门限值，且所述门限值小于或等于所述第一互相关系数中的峰值时，判定所述图传信号为第一带宽模式；当所述第一互相关系数中的峰值小于所述门限值，且所述门限值小于或等于所述第二互相关系数中的峰值时，判定所述图传信号为第二带宽模式。为了确定所述互相关系数，进一步的，所述互相关系数的计算式如下：其中，Rr(k)表示互相关系数，表示对所述参考波形sr(n)取共轭，y'(n+k)表示复基带信号，N'u为参考波形sr(n)的采样点数。为了确定所述复基带信号的自相关系数，进一步的，所述复基带信号的自相关系数的计算式如下：其中，r(d)为自相关系数，y(k)表示时刻k对应的复基带信号，d为时刻，y(Nu+k)表示时刻(Nu+k)对应的复基带信号，y*(k+Nu)为对y(k+Nu)取共轭，Nc为所述图传信号中循环前缀的长度。为了确定所述图传信号的粗频率估计，进一步的，所述图传信号的粗频率估计的计算式如下：其中，为所述图传信号的粗频率估计，K为所述图传信号中线性调频信号的调频斜率，d1为所述自相关系数中的峰值时刻，Nc为循环前缀的长度，Nu为有效信号的样点数，Nu'为所述参考波形的采样点数，d2为所述复基带信号和与图传信号具有相同带宽的参考波形间的互相关系数中的峰值时刻，fs为重采样的采样率。为了确定所述图传信号的残余频率偏差，进一步，计算所述残余频率偏差包括：获取所述复基带信号和与图传信号具有相同带宽模式的参考波形间的互相关系数中的峰值时刻d2；选择复基带信号中以d2为起点的信号和所述与图传信号具有相同带宽模式的参考波形共轭相乘，得到混入高斯白噪声的复正弦信号，利用离散傅里叶变换和频差估计算法计算所述复正弦信号的频率，利用所述复正弦信号的频率计算所述残余频率偏差，计算式如下：其中，Δf为所述残余频率偏差，为所述复正弦信号的频率，为利用离散傅里叶变换确定的峰值最大所对应的数字频率，N′u为所述参考波形的采样点数，fs为重采样的采样率。进一步的，在对所述图传信号进行重采样处理之前，还包括对所述图传信号进行变频和/或滤波处理。其中，变频处理是为了将采样信号转换为零中频复信号，滤波处理是为了滤除其它干扰信号的影响。附图说明图1是本专利技术方法实施例1的一种图传信号的识别方法流程图；图2是本专利技术方法实施例2的一种图传信号的识别方法流程图；图3是本专利技术装置实施例的一种图传信号的识别装置示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的说明。方法实施例1：以识别大疆OucSync图传信号为目的，本专利技术的一种图传信号的识别方法的实施例，如图1所示：(1)采集信号，对采集信号进行处理。具体步骤如下：由于大疆OucSync图传信号采用CP-OFDM调制方式，并在信号帧结构中内插线性调频信号(LinearFrequencyModulated,LFM)的方式来实现信道探测和多普勒频移估计，即每20毫秒内插一个OFDM(正本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机的图传信号识别方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)获取无人机的待识别图传信号，对所述待识别图传信号进行重采样处理，得到复基带信号；所述待识别图传信号采用CP-OFDM调制方式，并在信号帧结构中内插LFM信号；并且根据先验知识能够确定所述待识别图传信号有M种带宽模式，M≥2；/n2)分别构造M种带宽模式对应的线性调频信号作为参考波形，计算复基带信号与各个带宽模式的参考波形间的互相关系数；/n或者构造M-1种带宽模式对应的线性调频信息作为参考波形，计算复基带信号与各个带宽模式的参考波形间的互相关系数；/n3)确定各互相关系数中的峰值，并比较所述各互相关系数中的峰值与设定门限值的大小，从而判断所述待识别图传信号的带宽模式；/n4)根据所述待识别图传信号的带宽模式，确定该图传信号的精确频率。/n

【技术特征摘要】
1.一种无人机的图传信号识别方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)获取无人机的待识别图传信号，对所述待识别图传信号进行重采样处理，得到复基带信号；所述待识别图传信号采用CP-OFDM调制方式，并在信号帧结构中内插LFM信号；并且根据先验知识能够确定所述待识别图传信号有M种带宽模式，M≥2；
2)分别构造M种带宽模式对应的线性调频信号作为参考波形，计算复基带信号与各个带宽模式的参考波形间的互相关系数；
或者构造M-1种带宽模式对应的线性调频信息作为参考波形，计算复基带信号与各个带宽模式的参考波形间的互相关系数；
3)确定各互相关系数中的峰值，并比较所述各互相关系数中的峰值与设定门限值的大小，从而判断所述待识别图传信号的带宽模式；
4)根据所述待识别图传信号的带宽模式，确定该图传信号的精确频率。


2.根据权利要求1所述的无人机的图传信号识别方法，其特征在于，还包括：
确定所述待识别图传信号的带宽模式后，确定所述复基带信号和参考波形间的互相关系数中的峰值时刻；
计算所述复基带信号的自相关系数，确定所述自相关系数中的峰值时刻；
根据所述自相关系数中的峰值时刻和所述互相关系数中的峰值时刻的时间差，确定所述图传信号的粗频率估计；
计算所述图传信号的残余频率偏差，根据将所述残余频率偏差与粗频率估计，计算所述图传信号的精确频率。


3.根据权利要求1或2所述的无人机的图传信号识别方法，其特征在于，当所述图传信号包括第一带宽和第二带宽两种带宽模式，且第一带宽大于第二带宽，分别设置所述两种带宽模式的参考波形；
计算所述复基带信号与第一宽带的参考波形间的第一互相关系数，确定所述第一互相关系数中的峰值；计算所述复基带信号与第二宽带的参考波形间的第二互相关系数，确定所述第二互相关系数中的峰值；
当所述第二互相关系数中的峰值小于所述门限值，且所述门限值小于或等于所述第一互相关系数中的峰值时，判定所述图传信号为第一带宽模式；
当所述第一互相关系数中的峰值小于所述门限值，且所述门限值小于或等于所述第二互相关系数中的峰值时，判定所述图传信号为第二带宽模式。


4.根据权利要求1或2所述的无人机的图传信号识别方法，其特征在于，所述互相关系数的计算式如下：



其中，Rr...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴迪，胡涛，李润生，刘扬，訾柳清，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队信息工程大学，
类型：发明
国别省市：河南;41