一种5G网联无人机的身份识别认证方法技术

本发明专利技术公开了一种5G网联无人机的身份识别认证方法，具体为：首先利用雷达装置对飞行器初步检测，判断它是不是无人机，若是无人机，然后地面5G基站对其发送身份认证请求，无人机接收到请求信息，将自身的身份信息和飞行数据经过编码加密生成特定的身份识别码，然后通过5G移动通信数据链路传输到地面基站，地面控制站进一步译码解析出接收信号中的身份信息和飞行数据，将检测到的身份信息与共享无人机身份信息数据库进行匹配，判断无人机的飞行是否合理合法，达到无人机空中管制的目的。本发明专利技术解决了现有技术中存在的没有进行初步的目标排查和归类，导致整个认证过程工作量太大以及具有一定的盲目性的问题，在低空域中可以实现更高精确度、更灵活稳定的无人机深度身份识别认证。

【技术实现步骤摘要】
一种5G网联无人机的身份识别认证方法
本专利技术属于无人机身份识别方法
，涉及一种5G网联无人机的身份识别认证方法。
技术介绍
无人机行业的发展非常迅速，特别是民用无人机的发展和普及，在我们的日常生活中经常会看到无人机的身影，无人机在民用领域的广泛应用主要依赖于其方便快捷、体积微小等优点，但是空中微小型飞行器的广泛应用，应运而生的问题就是如何有效合理地管控数量如此之多的民用无人机，以保障空域交通的有序流动性和安全性。无人机的大规模应用与对其管理法规和手段的缺失的矛盾越来越突出，这已经成为制约产业健康发展的难题。无人机的身份识别认证是无人机监管工作的关键基础，因此，研究更有效的无人机身份识别认证技术已经迫在眉睫。在5G技术日益成熟的情况下，“5G+无人机”是一个非常热门的研究方向。相比于传统的网络，移动5G网络可以提供更广泛的低空域覆盖，支持更大的系统容量和大规模设备连接，使无人机的飞行更加安全可靠。5G所赋予的高带宽、低延时、高精度、宽空域、高安全等优势，可以帮助无人机补足诸多短板，解锁更多的应用场景，满足更多的用户需求。随着无人机行业快速发展，现在已经有很多种无人机身份识别认证方法，虽然这些方法可以有效地检测和识别无人机，但还是存在一些局限性：设备成本高、工作在高频率的雷达精确度不高、存在低空中噪声的干扰等。大多数的无人机识别方法只是针对了无人机的外形特征，并没有对身份信息等进行深度识别认证。虽然之后出现了一些深度的身份识别方法，但由于没有进行初步的目标排查和归类，导致整个认证过程工作量太大以及具有一定的盲目性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种5G网联无人机的身份识别认证方法，解决了现有技术中存在的没有进行初步的目标排查和归类，导致整个认证过程工作量太大以及具有一定的盲目性的问题。本专利技术所采用的技术方案是，一种5G网联无人机的身份识别认证方法，具体按照如下步骤实施：步骤1，在管控区域设置一个雷达，作为接收站，在管控区域设置地面管制平台和5G基站，5G基站作为发射站，地面管制平台分别和5G基站以及接收站通过无线或有线的方式传输信号，5G基站和接收站通过无线的方式传输信号；步骤2，通过雷达定位成像对飞进到管控区域的飞行器进行实时的动态跟踪，发射站对进入管控区域的飞行器发送脉冲波，接收站接收到飞行器发来的回波信号，解析出接收到的回波表达式，然后初步判断目标物是不是无人机，若不是无人机，直接对其进行相应的管控措施，保证空域飞行安全；若是无人机，执行步骤3；步骤3，对无人机的身份信息和飞行信息进行采样、量化、编码和数字调制处理，得到携带无人机身份信息和飞行信息的数字信号，对数字信号按照编码规则进行编码得身份识别码，并使一个身份识别码对应一个无人机，无人机将身份识别码信息保存至云计算储存空间；步骤4，若步骤1中地面雷达接收站判断为无人机后，则将信号传递给地面管制平台，地面管制平台将信号传递给5G基站，5G基站给对已经初步判定为是无人机的飞行器发送身份认证请求信息，无人机通过自身配置的5G通信模块向5G基站发送身份识别码，5G基站将目标无人机的身份识别码发送到地面管制平台，对身份识别码进行译码处理，然后根据身份信息和飞行信息，对其进行空域飞行授权或者实施相应的管制措施。本专利技术的特征还在于，步骤2具体为：步骤2.1，首先检测管控区域内的飞行器，5G基站作为发射机对进入管控区域的飞行器发送脉冲波，接收站接收到飞行器发来的回波信号并对回波信号进行一维成像处理，得到管控区域内飞行器的数量和位置信息，当飞行器的数量大于1时，利用频域滤波技术对飞行器进行分离，分离成单个目标；步骤2.2，5G基站作为发射机对管控区域的单个目标发射信号波，然后接收站接收目标的回波信号；步骤2.3，计算发射的信号波和回波脉冲的信号差，然后对回波信号进行正交混频处理，解析出回波信号的表达式，将得到的回波信号输入正交相位检波器中，进行正交分离，得到两个正交的信号分量，然后将分离的两个正交信号输入到由同步检波器组成的两个混频器中；步骤2.4，将经过正交混频处理后得到的回波信号表达式与常规表达式进行比较，若回波信号解析式中出现频移分量，说明回波产生多普勒频移效应，则初步判定为无人机，若回波信号解析式中无频移分量，则判定不是无人机。步骤2.2中发射的信号波由连续的窄脉冲组成，相邻脉冲之间存在固定的频率差。步骤2.3中在第一混频器中，回波信号直接与和原始信号同频同相的参考信号进行混合；在第二混频器中，先对回波信号进行90度的相移，然后再与和原始信号同频同相的参考信号进行混合。步骤3中的无人机的身份信息包括无人机用户的信息和无人机厂商的信息，飞行信息包括速度、航向、高度和作业类型。步骤3中的数字调制采用脉冲编码调制或者差分脉冲编码调制。步骤3中对数字信号按照编码规则进行编码的身份识别码采用区位码的编码规则。步骤3还包括对身份识别码进行加密处理。步骤4具体为：步骤4.1，若步骤1中地面雷达接收站判断为无人机后，则将信号传递给地面管制平台，地面管制平台将信号传递给5G基站，5G基站给对已经初步判定为是无人机的飞行器发送身份认证请求信息，无人机通过自身配置的5G通信模块向5G基站发送包含身份信息的身份识别码信号；步骤4.2，5G基站接收到5G信号，对携带无人机识别码信息的5G编码信号进行相应的解码解调处理，从而得到无人机的身份识别码；步骤4.3，5G基站将身份识别码发送到地面管制平台，地面管制平台对身份识别码进行译码处理，对解码得到的无人机身份识别码进行解析，从而得到对应无人机的身份信息和飞行信息；步骤4.3，地面管制平台判断无人机身份的合理性，在无人机身份信息库中匹配上一步得到的身份信息，判断无人机的身份是否合理，如果不合理，判断为“黑飞”或者“乱飞”的情况，实施相应的管控措施；如果合理，进行步骤4.4；步骤4.4，地面管制平台根据无人机的身份信息和飞行信息，对其进行空域飞行授权，在相应的5G基站覆盖区域中进行飞行许可授权，在5G云计算存储端保存无人机身份认证信息，再次飞入该区域可无需进行身份识别认证。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术对身份信息进行深度识别认证，并进行初步的目标排查和归类后，只针对无人机进行认证，认证工作量大大减少了。(2)利用5G技术中的MassiveMIMO(大规模多天线技术)，实现多天线接收和多天线发送，信息传输更加稳定高效，保证无人机身份认证的可靠性和安全性。5G的数据传输过程更加安全可靠，无线信道不容易被干扰或入侵。(3)身份识别认证之后对无人机进行飞行许可授权，可以使未来的管控工作更加灵活快捷，相当于设置了一个5G的电子围栏，地面平台将会对无人机的身份信息和飞行信息掌握得更加准确。(4)5G中提供的D2D(DevicetoDevice)通信能力可以实现无人机机间的端对端通信，保证无人机的自动驾驶和机群协同，可以更好地节约本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种5G网联无人机的身份识别认证方法，其特征在于，具体按照如下步骤实施：/n步骤1，在管控区域设置一个雷达，作为接收站(2)，在管控区域设置地面管制平台(3)和5G基站(4)，5G基站(4)作为发射站(1)，所述地面管制平台(3)分别和5G基站(4)以及接收站(2)通过无线或有线的方式传输信号，所述5G基站(4)和接收站(2)通过无线的方式传输信号；/n步骤2，通过雷达定位成像对飞进到管控区域的飞行器进行实时的动态跟踪，发射站(1)对进入管控区域的飞行器发送脉冲波，接收站(2)接收到飞行器发来的回波信号，解析出接收到的回波表达式，然后初步判断目标物是不是无人机(5)，若不是无人机(5)，直接对其进行相应的管控措施，保证空域飞行安全；若是无人机(5)，执行步骤3；/n步骤3，对无人机(5)的身份信息和飞行信息进行采样、量化、编码和数字调制处理，得到携带无人机(5)身份信息和飞行信息的数字信号，对数字信号按照编码规则进行编码得身份识别码，并使一个身份识别码对应一个无人机(5)，无人机(5)将身份识别码信息保存至云计算储存空间；/n步骤4，若步骤1中地面雷达接收站判断为无人机(5)后，则将信号传递给地面管制平台(3)，地面管制平台(3)将信号传递给5G基站(4)，5G基站(4)给对已经初步判定为是无人机(5)的飞行器发送身份认证请求信息，无人机(5)通过自身配置的5G通信模块向5G基站(4)发送身份识别码，5G基站(4)将目标无人机(5)的身份识别码发送到地面管制平台(3)，对身份识别码进行译码处理，然后根据身份信息和飞行信息，对其进行空域飞行授权或者实施相应的管制措施。/n...

【技术特征摘要】
1.一种5G网联无人机的身份识别认证方法，其特征在于，具体按照如下步骤实施：
步骤1，在管控区域设置一个雷达，作为接收站(2)，在管控区域设置地面管制平台(3)和5G基站(4)，5G基站(4)作为发射站(1)，所述地面管制平台(3)分别和5G基站(4)以及接收站(2)通过无线或有线的方式传输信号，所述5G基站(4)和接收站(2)通过无线的方式传输信号；
步骤2，通过雷达定位成像对飞进到管控区域的飞行器进行实时的动态跟踪，发射站(1)对进入管控区域的飞行器发送脉冲波，接收站(2)接收到飞行器发来的回波信号，解析出接收到的回波表达式，然后初步判断目标物是不是无人机(5)，若不是无人机(5)，直接对其进行相应的管控措施，保证空域飞行安全；若是无人机(5)，执行步骤3；
步骤3，对无人机(5)的身份信息和飞行信息进行采样、量化、编码和数字调制处理，得到携带无人机(5)身份信息和飞行信息的数字信号，对数字信号按照编码规则进行编码得身份识别码，并使一个身份识别码对应一个无人机(5)，无人机(5)将身份识别码信息保存至云计算储存空间；
步骤4，若步骤1中地面雷达接收站判断为无人机(5)后，则将信号传递给地面管制平台(3)，地面管制平台(3)将信号传递给5G基站(4)，5G基站(4)给对已经初步判定为是无人机(5)的飞行器发送身份认证请求信息，无人机(5)通过自身配置的5G通信模块向5G基站(4)发送身份识别码，5G基站(4)将目标无人机(5)的身份识别码发送到地面管制平台(3)，对身份识别码进行译码处理，然后根据身份信息和飞行信息，对其进行空域飞行授权或者实施相应的管制措施。


2.根据权利要求1所述的一种5G网联无人机的身份识别认证方法，其特征在于，所述步骤2具体为：
步骤2.1，首先检测管控区域内的飞行器，5G基站(4)作为发射机对进入管控区域的飞行器发送脉冲波，接收站(2)接收到飞行器发来的回波信号并对回波信号进行一维成像处理，得到管控区域内飞行器的数量和位置信息，当飞行器的数量大于1时，利用频域滤波技术对飞行器进行分离，分离成单个目标；
步骤2.2，5G基站(4)作为发射机对管控区域的单个目标发射信号波，然后接收站(2)接收目标的回波信号；
步骤2.3，计算发射的信号波和回波脉冲的信号差，然后对回波信号进行正交混频处理，解析出回波信号的表达式，将得到的回波信号输入正交相位检波器中，进行正交分离，得到两个正交的信号分量，然后将分离的两个正交信号输入到由同步检波器组成的两个混频器中；
步骤2.4，将经过正交混频处理后的得到的回波信号表达式与常规表达式进行比较，若回波信号解析式中出现频移分量，说明回波产生多普勒频移效应，则初步判定为无人机(5)，若回波信号解析式中无频移分量，则判定不是无人机(5)。

【专利技术属性】
技术研发人员：赵太飞，吕鑫喆，薛蓉莉，王云鹏，李振宁，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61