基于无线电特征信息提取的无人机监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于无线电特征信息提取的无人机监测系统，包括：硬件平台：用于空口信号数据收集、预选滤波、增益控制、AD采样、多路DDC、GPS定位以及授时；服务器端：用于底层数据交互、硬件平台配置和控制、无人机遥控、图传信号识别算法处理、GPU加速、上层人机交互、本机状态信息保存、故障检查以及系统的版本管理；客户端：用于对工作信息进行收集、对用户的信息进行集中展示以及对系统的参数进行配置；本发明专利技术不仅可以监测空域中是否有无人机存在，也可用于区分友方和敌方无人机，将有效的延展无人机监测系统的工作能力。

【技术实现步骤摘要】
基于无线电特征信息提取的无人机监测系统
本专利技术涉及信号处理
，特别是一种基于无线电特征信息提取的无人机监测系统。
技术介绍
随着无人机市场的蓬勃兴起，无人机“黑飞”时间也被不断曝光，甚至一些国家总统府、首相府、重要设施这些戒备森严的“禁飞区”，也屡屡遭到无人机的威胁。无人机虽然给人们的生活带了的便利，但同时对社会治安造成的危害也不容忽视。我国民用无人机产业发展日益蓬勃，各无人机研发生产企业都在积极寻求更大的发展机遇，无人机产业已成为我国经济发展新的增长点。但针对我国各地不断出现的无人机“黑飞”事件，在为民用无人机产业发展创造有利条件的同时，也必须加大管理力度。在此背景之下，政府从下面几个方面加强了对无人机使用的监管。一是进一步完善法律法规，二是加强法制宣传，三是建立健全民用无人机飞行管制队伍，四是建立从研制生产到销售使用全程注册制，五是发展建立技术防控手段。而其中第五条使用技术防控是人防的重要补充，可以预见，在较长的一段时间内，技术防控将作为各大无线电监测领域企业发展的重要方向。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种基于无线电特征信息提取的无人机监测系统，本专利技术不仅可以监测空域中是否有无人机存在，也可用于区分友方和敌方无人机，将有效的延展无人机监测系统的工作能力。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于无线电特征信息提取的无人机监测系统，包括：硬件平台：用于空口信号数据收集、预选滤波、增益控制、AD采样、多路DDC、GPS定位以及授时；服务器端：用于底层数据交互、硬件平台配置和控制、无人机遥控、图传信号识别算法处理、GPU加速、上层人机交互、本机状态信息保存、故障检查以及系统的版本管理；客户端：用于对工作信息进行收集、对用户的信息进行集中展示以及对系统的参数进行配置。作为本专利技术的进一步改进，所述硬件平台具体包括：滤波器及低噪放：用于对信号进行预选滤波，并控制系统增益；射频板：带自动增益控制，近距离时避免模拟信号超ADC量程，远距离时避免模拟信号小于ADC的1个LSB；中频板：用于中频数据采集；数据处理板：用于完成对中频数据的FFT计算以及多路下变频；供电模块：多路电压输出，用于对射频板，中频板及数据处理板供电。GPS模块：用于标准时间获取，设备位置获取，为硬件平台提供精准时钟，提高采样准确度，及频率稳定性。作为本专利技术的进一步改进，所述服务器端具体包括：底层数据交互模块：用于实现与底层的硬件平台的信息交互；硬件平台配置及控制模块：用于配置下载、版本更新、参数配置和故障修复；故障检测模块：用于实时检测硬件平台工作情况，服务器端工作情况，并对检测结果进行分析，对工作状态进行修复及上报；历史日志模块：用于存储系统工作状态、历史数据查询、数据库记录和问题定位；信号特征解析模块：用于采用FIR低通滤波器对当前通道的信号进行低通滤波，并完成滤波后信号的特征分析，包括频谱特征识别，调制模式识别，调制参数识别，跳频信号识别及参数估计，扩频信号识别及参数估计，基于特征库的无人机信号特征识别；主控软件模块：用于对服务器端进行参数配置，功能调度，信息上报，日志存储和查询；GPU模块：用于对算法进行加速处理，以及实现低采样率的多路下变频；上层软件接口：用于数据规整后，对上层软件汇报信息，响应上层软件命令。作为本专利技术的进一步改进，所述信号特征解析模块中基于特征库的无人机信号特征识别依靠3层算法进行实现，其中，第1层为信号识别及参数估计，第2层为调制参数的库特征匹配，第3层为特征库的库特征匹配。作为本专利技术的进一步改进，所述信号特征解析模块中采用FIR低通滤波器对当前通道的信号进行低通滤波时，将读取数据和保存数据过程在CPU端执行，将耗时的滤波运算放入GPU，利用CUDA多线程能力加速运算，减少总体耗时，具体包括以下步骤：步骤一、确定FIR低通滤波器频率响应系数，将响应系数传给GPU，并保存在GPU内存中，保存时，第一个字节的地址为存储器位宽的整数倍；步骤二、将待处理输入数据传送给GPU；步骤三、滤波计算处理：启动多线程时域卷积FIR滤波运算核函数，将采样点数和频率响应系数进行时域卷积操作，在进行卷积操作时，启动N个线程同时工作，线程Ti完成第i个数据与频率系数中的第i系数卷积，并将结果保存在第i个位置上；步骤四、将结果数据传回客户端：等所有线程同步后，将运算结果从GPU传回客户端，释放GPU内存；步骤五、结果数据保存，释放内存：将GPU传回主机端的结果数据保存至指定文件地址，保存方式是dat文件格式，释放CPU内存空间，完成滤波器时域并行处理。作为本专利技术的进一步改进，所述客户端具体包括:历史数据库：用于保存历史获取数据，无人机历史检测结果和结果统计；数据显示后端：为客户端显示做数据准备，数据组装；配置和信息查询模块：用于配置当前系统、工作频点和工作模式，以及查询当前系统版本和历史故障；远程管理和控制模块：用于远程控制系统、配置参数、更新系统版本、中频数据采集留盘和留盘数据远程传输。本专利技术的有益效果是：本专利技术不仅可以监测空域中是否有无人机存在，也可用于区分友方和敌方无人机，将有效的延展无人机监测系统的工作能力。附图说明图1为本专利技术实施例的整体结构示意图；图2为本专利技术实施例中基于特征库的无人机信号特征识别的流程图；图3为本专利技术实施例中GPU实现FIR低通滤波器流程图；图4为本专利技术实施例中硬件平台的架构图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。实施例经过对民用无人机信号进行了分析，主要有三种主要制式：调频信号(模拟跳频，数字调频，协议未知)，正交频分复用信号(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM，协议未知)，WIFI信号(WirelessFidelity，协议已知)。而对WIFI信号又分为802.11a/b/g/n等多种协议，物理层传输方式有直接序列扩频(DirectSequenceSpreadSpectrum，DSSS)，OFDM调制。而针对军事领域直接序列扩频，跳频技术(Frequency-HoppingSpreadSpectrum，FHSS)使用也较为普遍，所以在本实施例中也考虑了对这两种信号制式的无人机的监测。如图1所示，一种基于无线电特征信息提取的无人机监测系统，整个系统主要由三大部分组成：(1)硬件平台：主要负责空口信号数据收集，预选滤波，增益控制，AD采样，以及多路DDC等，GPS定位和授时。1)工作频段：支持2.4G频段，5.8G频段，1.5G频段，900M，400M频段可选。2)滤波器及低噪放：主要对信号进行预选滤波，并控制系统增益。3)射频板：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于无线电特征信息提取的无人机监测系统，其特征在于，包括：/n硬件平台：用于空口信号数据收集、预选滤波、增益控制、AD采样、多路DDC、GPS定位以及授时；/n服务器端：用于底层数据交互、硬件平台配置和控制、无人机遥控、图传信号识别算法处理、GPU加速、上层人机交互、本机状态信息保存、故障检查以及系统的版本管理；/n客户端：用于对工作信息进行收集、对用户的信息进行集中展示以及对系统的参数进行配置。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于无线电特征信息提取的无人机监测系统，其特征在于，包括：
硬件平台：用于空口信号数据收集、预选滤波、增益控制、AD采样、多路DDC、GPS定位以及授时；
服务器端：用于底层数据交互、硬件平台配置和控制、无人机遥控、图传信号识别算法处理、GPU加速、上层人机交互、本机状态信息保存、故障检查以及系统的版本管理；
客户端：用于对工作信息进行收集、对用户的信息进行集中展示以及对系统的参数进行配置。


2.根据权利要求1所述的基于无线电特征信息提取的无人机监测系统，其特征在于，所述硬件平台具体包括：
滤波器及低噪放：用于对信号进行预选滤波，并控制系统增益；
射频板：带自动增益控制，近距离时避免模拟信号超ADC量程，远距离时避免模拟信号小于ADC的1个LSB；
中频板：用于中频数据采集；
数据处理板：用于完成对中频数据的FFT计算以及多路下变频；
供电模块：多路电压输出，用于对射频板，中频板及数据处理板供电。
GPS模块：用于标准时间获取，设备位置获取，为硬件平台提供精准时钟，提高采样准确度，及频率稳定性。


3.根据权利要求1所述的基于无线电特征信息提取的无人机监测系统，其特征在于，所述服务器端具体包括：
底层数据交互模块：用于实现与底层的硬件平台的信息交互；
硬件平台配置及控制模块：用于配置下载、版本更新、参数配置和故障修复；
故障检测模块：用于实时检测硬件平台工作情况，服务器端工作情况，并对检测结果进行分析，对工作状态进行修复及上报；
历史日志模块：用于存储系统工作状态、历史数据查询、数据库记录和问题定位；
信号特征解析模块：用于采用FIR低通滤波器对当前通道的信号进行低通滤波，并完成滤波后信号的特征分析，包括频谱特征识别，调制模式识别，调制参数识别，跳频信号识别及参数估计，扩频信号识别及参数估计，基于特征库的无人机信号特征识别；
主控软件模块：用于对服务器端进行参数配置，功能调度，信息上报，日志存储和查询；
GPU模块：用于对算法进行加速处...

【专利技术属性】
技术研发人员：何小勇，谢军，王阳，骆刚，莫舸舸，
申请(专利权)人：成都华日通讯技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51