【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电磁环境监测领域，具体是一种升空式频谱监测设备及控制方法。
技术介绍
1、现有的电磁环境监测设备以固定监测站和移动监测车为主，搬移式和便携式监测设备为辅，构建多平台立体化的空中电磁环境监测体系。随着城市化进程的不断发展，人口密集区域的电磁环境日渐复杂，特别是以空间波方式传播的信号，易受到障碍物遮挡和反射，造成信号衰减和多径效应，增加了电磁环境监测的复杂难度，现有监测设备难以有效发挥作用。为此，新型频谱监测设备尝试采用升空方式解决上述问题，但是随之出现新的问题：
2、搭载无人机的监测设备采用无线通信方式与地面终端进行通信，如通信频率为所监测的频率，会产生同频干扰问题，影响监测任务的开展；
3、搭载系留无人机的监测设备采用有线通信方式与地面终端进行通信，通过系留线缆提供电源和通信传输，但是需要400v高压供电才能保证电源有效传输，使系留无人机和设备正常工作，系留线缆及配套设备发生漏电或损坏，难免造成升空设备损坏或人员受伤，并且系留线缆具有一定重量，需要较大体积和功率的系留无人机才能保证升空要求，搭建监测环境较为不便。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种升空式频谱监测设备，包括无人机，包括地面控制单元、地面通信单元、电池单元、空中通信单元、飞控单元、中频处理单元、射频采集单元和天线；
2、所述的地面控制单元与所述的地面通信单元通信连接，所述的空中通信单元与所述的地面通信单元通信连接；所述的中频处理单元、飞控
3、所述的地面控制单元用于发送任务命令至地面通信单元用以控制升空平台的工作状态，并接收地面通信单元传回数据信息；
4、所述的地面通信单元用于rj45和光口的通信转换，通过光纤连接至空中通信单元，空中通信单元用于光口和rj45的通信转换，将任务命令发送至飞控单元和中频处理单元，并回传数据至地面通信单元；
5、所述的飞控单元用于控制无人机飞行姿态，所述的飞行姿态包括升空、悬停、自转和平移；控制无人机升空至设定高度，开展频谱监测任务；
6、所述的中频处理单元用于控制射频采集单元的工作状态，接收射频采集单元的中频信号，并对中频信号进行信号采集、数字滤波、信号分析和数据整合，通过空中通信单元和地面通信单元回传数据地面控制单元；
7、所述的射频采集单元接收天线射频信号，并根据中频处理单元的工作命令参数对射频信号进行变频，输出中频信号至中频处理单元；
8、所述的天线用于空中信号采集，天线包括全向天线和定向天线；全向天线用于监测任务，实时监测空中信号，定向天线用于测向任务；通过比对各个方向的信号电平幅度，判断信号来波方向，进而得到信号精确位置。
9、一种升空式频谱监测设备控制方法，应用于所述的一种升空式频谱监测设备，所述的飞控单元用于控制无人机飞行姿态，所述的飞行姿态包括升空、悬停、自转和平移；控制无人机升空至设定高度，开展频谱监测任务，包括：
10、无人机升空开展频谱监测任务，采用被动避障方式和主动避障方式，所述的被动避障方式：无人机升空前，人工目视判断空域环境是否有障碍物，能否满足无人机升空要求，空中作业过程中实时观测空域情况，地面控制单元发布指令给飞控单元进行无人机动作；所述的主动避障方式：无人机集成超声波和红外感知部件，飞控单元采集超声波和红外感知信号，计算无人机当前位置与障碍物距离，若达到设定的危险距离则自动悬停，并反馈障碍告警信号给地面控制单元，由地面控制单元判断并进行避险。
11、进一步的，所述的天线用于空中信号采集，天线包括全向天线和定向天线；全向天线用于监测任务，实时监测空中信号，定向天线用于测向任务，包括：
12、所述的全向天线用于监测任务，实时监测全频段无线电信号；所述的定向天线用于测向任务，实时对某一频点进行监测和测向；
13、工作时，全向天线的监测信号经过射频采集单元和中频处理单元的采集和处理，将数据回传至地面控制单元进行图像化显示；选定某一频点进行测向时，无人机通过自带的电子罗盘校对正北方向，并自转至正北方向作为初始角度0°，以顺时针方向按照间隔15°角度自转并依次采集每个角度的信号电平，信号电平最大值所对应的角度为信号粗略来波方向；在信号粗略来波方向所对应的角度的15°范围内按照设定的微调角度调整无人机自转角度，当前15°范围内号电平最大值所对应的角度即为信号精确来波方向。
14、进一步的，所述的通过比对各个方向的信号电平幅度，判断信号来波方向，进而得到信号精确位置，包括：
15、在设定空域内，无人机移动至不同位置时，每个停留位置所测得的信号精确来波方向的示向线交汇点即为信号粗略位置，3个及以上交汇点可形成封闭区域，此区域即为信号精确位置。
16、本专利技术的有益效果是：开展测向任务时，经过多次信号电平比对，确定信号粗略来波方向和精确来波方向，满足不同性能要求的使用场景。在一定空域内的不同位置开展多次测向任务，通过多条示向线的交汇，实现信号定位。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种升空式频谱监测设备，包括无人机，其特征在于，包括地面控制单元、地面通信单元、电池单元、空中通信单元、飞控单元、中频处理单元、射频采集单元和天线；
2.一种升空式频谱监测设备控制方法，其特征在于，应用于权利要求1所述的一种升空式频谱监测设备，所述的飞控单元用于控制无人机飞行姿态，所述的飞行姿态包括升空、悬停、自转和平移；控制无人机升空至设定高度，开展频谱监测任务，包括：
3.根据权利要求2所述的一种升空式频谱监测设备控制方法，其特征在于，所述的天线用于空中信号采集，天线包括全向天线和定向天线；全向天线用于监测任务，实时监测空中信号，定向天线用于测向任务，包括：
4.根据权利要求3所述的一种升空式频谱监测设备控制方法，其特征在于，所述的通过比对各个方向的信号电平幅度，判断信号来波方向，进而得到信号精确位置，包括：
【技术特征摘要】
1.一种升空式频谱监测设备，包括无人机，其特征在于，包括地面控制单元、地面通信单元、电池单元、空中通信单元、飞控单元、中频处理单元、射频采集单元和天线；
2.一种升空式频谱监测设备控制方法，其特征在于，应用于权利要求1所述的一种升空式频谱监测设备，所述的飞控单元用于控制无人机飞行姿态，所述的飞行姿态包括升空、悬停、自转和平移；控制无人机升空至设定高度，开展频谱监测任务...
【专利技术属性】
技术研发人员：葛鲲鹏，肖柳，刘奇琦，王海，
申请(专利权)人：成都大公博创信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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