本發(fā)明涉及無人機(jī)檢測(cè)及信號(hào)檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種針對(duì)無人機(jī)的射頻信道并行檢測(cè)裝置及方法。

背景技術(shù)：

近年來，隨著小型無人機(jī)的用途越來越廣泛以及無人機(jī)愛好者數(shù)量越來越多，無人機(jī)數(shù)量迅速增長，由此而導(dǎo)致的無人機(jī)“黑飛”現(xiàn)象越來越多。無人機(jī)的飛行高度使其能夠飛越絕大多數(shù)的障礙物，并可以對(duì)關(guān)鍵區(qū)域進(jìn)行高清圖像回傳以及跟蹤拍攝，甚至部分經(jīng)過改裝的無人機(jī)可以擁有非法投放違禁違規(guī)物品的能力從而易被不法人員利用，用于販毒、走私、實(shí)施暴力恐怖活動(dòng)等，這對(duì)國家和個(gè)人的隱私與人身安全造成了巨大的威脅。同時(shí)，由于無人機(jī)多數(shù)體積較小且飛行高度較低，導(dǎo)致常用的雷達(dá)探測(cè)手段往往無法檢測(cè)和識(shí)別出無人機(jī)，從而無法探測(cè)一些敏感空域是否存在非法無人機(jī)入侵，另外一些常用的信號(hào)分析設(shè)備由于成本高、效用低，導(dǎo)致無法廣泛應(yīng)用于各種需要防御和探測(cè)無人機(jī)的場(chǎng)所和區(qū)域。因此，如何能找到一種成本低又能及時(shí)有效地對(duì)無人機(jī)進(jìn)行檢測(cè)和識(shí)別，是目前防御制止大量無人機(jī)“黑飛”現(xiàn)象出現(xiàn)的一大難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有無人機(jī)檢測(cè)和識(shí)別手段的不足，本發(fā)明公開了一種無人機(jī)的射頻信道并行檢測(cè)裝置及方法，該裝置將無人機(jī)常用的2.4GHz通信頻段劃分成42個(gè)信道，然后并行測(cè)量每個(gè)信道的RSSI以及時(shí)間，根據(jù)測(cè)量的結(jié)果利用無人機(jī)信號(hào)與背景噪聲的RSSI的差異以及無人機(jī)信號(hào)的帶寬特點(diǎn)來檢測(cè)無人機(jī)，其中無人機(jī)信號(hào)主要包括圖傳信號(hào)以及遙控器信號(hào)。另外該裝置還能檢測(cè)出遙控器信號(hào)的跳頻序列，根據(jù)跳頻序列可以進(jìn)一步識(shí)別出無人機(jī)的型號(hào)。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種無人機(jī)的射頻信道并行檢測(cè)裝置，該裝置包括多個(gè)射頻模塊、多個(gè)射頻微機(jī)模塊、總控微機(jī)模塊、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊；射頻模塊用于檢測(cè)無人機(jī)通信頻段上不同信道的信號(hào)強(qiáng)度指示RSSI，每個(gè)射頻模塊負(fù)責(zé)檢測(cè)一個(gè)信道，每個(gè)射頻模塊與一個(gè)射頻微機(jī)模塊相連，射頻微機(jī)模塊負(fù)責(zé)讀取每個(gè)射頻模塊測(cè)量得到的信道RSSI；實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊與射頻微機(jī)模塊相連，用于記錄射頻模塊測(cè)量信道RSSI的時(shí)刻；多個(gè)射頻微機(jī)模塊同時(shí)與總控微機(jī)模塊相連，總控微機(jī)模塊負(fù)責(zé)收集無人機(jī)通信頻段上所有信道的RSSI，從而達(dá)到并行檢測(cè)無人機(jī)多個(gè)信道的目的。

進(jìn)一步地，所述的射頻模塊基于A7125芯片并通過外接天線來接收射頻信號(hào)。射頻微機(jī)模塊采用STC12C5A60S2，每個(gè)射頻微機(jī)模塊控制一個(gè)射頻模塊?？偪匚C(jī)模塊采用STC12C5A60S2，總控微機(jī)模塊用于匯聚各個(gè)射頻微機(jī)模塊讀取的信道RSSI數(shù)據(jù)，同時(shí)負(fù)責(zé)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接并將數(shù)據(jù)發(fā)送給PC。

一種無人機(jī)的射頻信道并行檢測(cè)方法，包括以下步驟：

步驟一，射頻信道并行檢測(cè)裝置將2.4GHz到2.484GHz的頻段帶寬分成42個(gè)不重疊的信道進(jìn)行并行檢測(cè)，每個(gè)信道帶寬是2MHz，并對(duì)這42個(gè)信道進(jìn)行編號(hào)，共有42個(gè)射頻模塊分別負(fù)責(zé)檢測(cè)其中一個(gè)信道。射頻模塊的工作模式為接收模式負(fù)責(zé)測(cè)量待檢測(cè)信道的RSSI，與每個(gè)射頻模塊相連的射頻微機(jī)模塊負(fù)責(zé)讀取射頻模塊測(cè)量到的信道RSSI，同時(shí)與射頻微機(jī)模塊相連的實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊負(fù)責(zé)記錄射頻模塊測(cè)量信道RSSI的時(shí)間，然后射頻微機(jī)模塊將讀取到的信道的RSSI以及對(duì)應(yīng)的時(shí)間打包發(fā)送給與之相連的總控微機(jī)模塊，總控微機(jī)模塊將收集到的各信道的RSSI以及對(duì)應(yīng)的測(cè)量時(shí)間發(fā)送給計(jì)算機(jī)。

步驟二，在確保沒有無人機(jī)的情況下，利用射頻信道并行檢測(cè)裝置測(cè)量的信道RSSI計(jì)算出每個(gè)信道的背景噪聲RSSI。

步驟三，在檢測(cè)無人機(jī)信號(hào)過程中，利用射頻信道并行檢測(cè)裝置實(shí)時(shí)測(cè)量各個(gè)信道的RSSI，根據(jù)步驟二計(jì)算得出的背景噪聲RSSI，并利用無人機(jī)信號(hào)與背景噪聲RSSI的差異以及無人機(jī)信號(hào)的帶寬特點(diǎn)來檢測(cè)和區(qū)分出無人機(jī)信號(hào)，從而檢測(cè)出周圍是否有無人機(jī)存在，其中無人機(jī)信號(hào)主要包括無人機(jī)圖傳信號(hào)以及無人機(jī)遙控器信號(hào)。

進(jìn)一步地，所述步驟二中，計(jì)算每個(gè)信道背景噪聲RSSI的過程是：首先，各射頻模塊獲取當(dāng)前周圍空間內(nèi)的各信道的RSSI值，然后剔除各信道中與每個(gè)信道自身測(cè)得的大部分的RSSI相差較大的信道RSSI值后，求出各信道的RSSI平均值，該RSSI平均值即為該信道的背景噪聲RSSI，其中背景噪聲信號(hào)指除了無人機(jī)信號(hào)以外的所有2.4GHz信號(hào)。每個(gè)信道的背景噪聲RSSI每隔一段時(shí)間將會(huì)根據(jù)上述計(jì)算過程重新計(jì)算，重新計(jì)算的時(shí)間間隔可根據(jù)需要進(jìn)行人為設(shè)定。

進(jìn)一步地，所述步驟三具體為：當(dāng)射頻信道并行檢測(cè)裝置周圍出現(xiàn)無人機(jī)時(shí)，無人機(jī)會(huì)向地面控制站發(fā)送圖傳信號(hào)，同時(shí)無人機(jī)會(huì)接收地面發(fā)送過來的遙控器信號(hào)，這些與無人機(jī)有關(guān)的信號(hào)與背景噪聲信號(hào)疊加，將導(dǎo)致射頻信道并行檢測(cè)裝置檢測(cè)到的信道RSSI值增大，從而大于信道的背景噪聲RSSI，另外無人機(jī)圖傳信號(hào)和遙控器信號(hào)的RSSI不同，同時(shí)無人機(jī)圖傳信號(hào)和遙控器信號(hào)通信時(shí)的帶寬也不一樣，這些與無人機(jī)有關(guān)的信號(hào)分布在2.4GHz到2.483GHz頻段上，所以可以根據(jù)檢測(cè)到的各信道的RSSI與背景噪聲RSSI的差異及其所占有的信道帶寬是否滿足無人機(jī)通信時(shí)的帶寬來檢測(cè)是否有無人機(jī)信號(hào)存在，同時(shí)還能分辨出無人機(jī)圖傳信號(hào)以及遙控器信號(hào)占用了哪些信道。

進(jìn)一步地，所述步驟三中，將無人機(jī)的遙控器信號(hào)分辨出來之后，根據(jù)各個(gè)信道檢測(cè)RSSI時(shí)的時(shí)間可以將無人機(jī)遙控器信號(hào)通信時(shí)的跳頻序列檢測(cè)出來，由于不同型號(hào)無人機(jī)與遙控器通信時(shí)信號(hào)的跳頻序列都是不一樣的，所以可以根據(jù)檢測(cè)出來的無人機(jī)遙控信號(hào)跳頻序列來進(jìn)一步識(shí)別出無人機(jī)的型號(hào)等信息。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：本發(fā)明針對(duì)目前常用的射頻探測(cè)設(shè)備如低空雷達(dá)、信號(hào)分析等設(shè)備成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜不易于大規(guī)模部署以及探測(cè)的效用低等缺點(diǎn)，提出了一種無人機(jī)的射頻信道并行檢測(cè)裝置及方法，具有成本低，探測(cè)精度高，裝置結(jié)構(gòu)簡單方便部署等優(yōu)點(diǎn)，可以有效地檢測(cè)和識(shí)別出無人機(jī)，能夠廣泛地應(yīng)用于各種需要防御和探測(cè)無人機(jī)的場(chǎng)所及區(qū)域。

附圖說明

圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本發(fā)明方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖以及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1所示描述了一種無人機(jī)的射頻信道并行檢測(cè)裝置，該裝置包括42個(gè)射頻模塊、42個(gè)射頻微機(jī)模塊、總控微機(jī)模塊、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊。射頻模塊用于檢測(cè)無人機(jī)通信頻段上不同信道的信號(hào)強(qiáng)度指示RSSI，每個(gè)射頻模塊負(fù)責(zé)檢測(cè)一個(gè)信道，每個(gè)射頻模塊與一個(gè)射頻微機(jī)模塊相連，射頻微機(jī)模塊負(fù)責(zé)讀取每個(gè)射頻模塊測(cè)量得到的信道RSSI，實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊與射頻微機(jī)模塊相連，用于記錄射頻模塊測(cè)量信道RSSI的時(shí)刻，多個(gè)射頻微機(jī)模塊同時(shí)與總控微機(jī)模塊相連，總控微機(jī)模塊負(fù)責(zé)收集所有測(cè)量得到的無人機(jī)通信頻段上的信道RSSI，從而達(dá)到并行檢測(cè)無人機(jī)多個(gè)信道的目的。

所述的射頻模塊是基于A7125芯片并通過外接天線來接收射頻信號(hào)。射頻微機(jī)模塊采用STC12C5A60S2，每個(gè)射頻微機(jī)模塊控制一個(gè)射頻模塊。射頻模組的CE、CSN、IRQ口分別與射頻微機(jī)模塊STC12C5A60S2的P0.2、P0.1、P0.0相連，作為數(shù)據(jù)傳輸口。射頻模塊的MOSI、MISO、SCK分別與射頻微機(jī)模塊的MOSI/P1.5、MISO/P1.6、SCLK口相連。

所述的總控微機(jī)模塊也采用STC12C5A60S2，總控微機(jī)模塊通過RxD2和TxD2和射頻微機(jī)模塊的RxD2和TxD2相連，用于匯聚各個(gè)射頻微機(jī)模塊的數(shù)據(jù)?？偪匚C(jī)模塊中的MAX3232用來轉(zhuǎn)換電平，使得該模塊能夠通過RS_232與PC通信，方便程序的燒錄。

如圖2所示描述了一種無人機(jī)的射頻信道并行檢測(cè)方法，包括以下步驟：

步驟一，大多數(shù)無人機(jī)的通信頻段是2.4GHz，其中2.4GHz頻段的帶寬是從2.4GHz到2.483GHz總共有83MHz帶寬。為了覆蓋無人機(jī)的通信頻段，本發(fā)明中射頻信道并行檢測(cè)裝置檢測(cè)的頻段帶寬是從2.4GHz開始至2.484GHz終止。射頻信道并行檢測(cè)裝置將2.4GHz到2.484GHz的頻段帶寬分成了42個(gè)不重疊的信道進(jìn)行并行檢測(cè)，每個(gè)信道帶寬是2MHz，并對(duì)這42個(gè)信道進(jìn)行編號(hào)記信道1、信道2、…、信道42，共有42個(gè)射頻模塊分別負(fù)責(zé)檢測(cè)其中一個(gè)信道。射頻模塊的工作模式為接收模式負(fù)責(zé)測(cè)量待檢測(cè)信道的RSSI，與每個(gè)射頻模塊相連的射頻微機(jī)模塊負(fù)責(zé)讀取射頻模塊測(cè)量到的信道RSSI，同時(shí)與射頻微機(jī)模塊相連的實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊負(fù)責(zé)記錄射頻模塊測(cè)量信道RSSI的時(shí)間，然后射頻微機(jī)模塊將讀取到的信道的RSSI以及對(duì)應(yīng)的時(shí)間打包發(fā)送給與之相連的總控微機(jī)模塊，總控微機(jī)模塊將收集到的各信道的RSSI以及對(duì)應(yīng)的測(cè)量時(shí)間發(fā)送給計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理分析。

步驟二，考慮到環(huán)境中的噪聲信號(hào)對(duì)無人機(jī)信號(hào)檢測(cè)的影響，先在確保沒有無人機(jī)的情況下利用射頻信道并行檢測(cè)裝置測(cè)量的信道RSSI計(jì)算出每個(gè)信道的背景噪聲RSSI。計(jì)算每個(gè)信道背景噪聲RSSI的過程是：首先，各射頻模塊獲取當(dāng)前周圍空間內(nèi)的各信道的RSSI值，然后剔除各信道中與每個(gè)信道自身測(cè)得的大部分的RSSI相差較大的信道RSSI值后，求出各信道的RSSI平均值，該RSSI平均值即為該信道的背景噪聲RSSI，其中背景噪聲信號(hào)指除了無人機(jī)信號(hào)以外的所有2.4GHz信號(hào)，如WiFi信號(hào)等。每個(gè)信道的背景噪聲RSSI每隔一段時(shí)間將會(huì)根據(jù)上述計(jì)算過程重新計(jì)算，重新計(jì)算的時(shí)間間隔可根據(jù)需要進(jìn)行人為設(shè)定。

步驟三，在檢測(cè)無人機(jī)信號(hào)過程中，利用射頻信道并行檢測(cè)裝置實(shí)時(shí)測(cè)量各個(gè)信道的RSSI，根據(jù)之前計(jì)算得出的背景噪聲RSSI，并利用無人機(jī)信號(hào)與背景噪聲的RSSI的差異以及無人機(jī)信號(hào)的帶寬特點(diǎn)來檢測(cè)和區(qū)分出無人機(jī)信號(hào)，從而檢測(cè)出周圍是否有無人機(jī)存在，其中無人機(jī)信號(hào)主要包括無人機(jī)圖傳信號(hào)以及無人機(jī)遙控器信號(hào)。其原理是：當(dāng)射頻信道并行檢測(cè)裝置周圍出現(xiàn)無人機(jī)時(shí)，無人機(jī)會(huì)向地面控制站發(fā)送圖傳信號(hào)，同時(shí)無人機(jī)會(huì)接收地面發(fā)送過來的遙控器信號(hào)，這些與無人機(jī)有關(guān)的信號(hào)與背景噪聲信號(hào)疊加，將導(dǎo)致射頻信道并行檢測(cè)裝置檢測(cè)到的信道RSSI值增大，從而大于信道的背景噪聲RSSI，另外無人機(jī)圖傳信號(hào)和遙控器信號(hào)的RSSI不同，同時(shí)無人機(jī)圖傳信號(hào)和遙控器信號(hào)通信時(shí)的帶寬也不一樣，這些與無人機(jī)有關(guān)的信號(hào)分布在2.4GHz到2.483GHz頻段上，所以可以根據(jù)檢測(cè)到的各信道的RSSI與背景噪聲RSSI的差異及其所占有的信道帶寬是否滿足無人機(jī)通信時(shí)的帶寬來檢測(cè)是否有無人機(jī)信號(hào)存在，同時(shí)還能分辨出無人機(jī)圖傳信號(hào)以及遙控器信號(hào)占用了哪些信道。

步驟四，將無人機(jī)的遙控器信號(hào)分辨出來之后，根據(jù)各個(gè)信道檢測(cè)RSSI時(shí)的時(shí)間可以將無人機(jī)遙控器信號(hào)通信時(shí)的跳頻序列檢測(cè)出來，由于不同型號(hào)無人機(jī)與遙控器通信時(shí)信號(hào)的跳頻序列都是不一樣的，所以可以根據(jù)檢測(cè)出來的無人機(jī)遙控信號(hào)跳頻序列來進(jìn)一步識(shí)別出無人機(jī)的型號(hào)等信息。