本發(fā)明屬于空域無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)，具體是一種用于無(wú)人機(jī)遠(yuǎn)程識(shí)別的地面站系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，全球民用無(wú)人駕駛航空器（俗稱民用無(wú)人機(jī)）產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，由于其操作簡(jiǎn)便、快速靈活，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、電力、氣象、海洋監(jiān)測(cè)、遙感測(cè)繪、物流、應(yīng)急救援等領(lǐng)域，但同時(shí)由于其易改裝、難防范，容易出現(xiàn)“黑飛”“亂飛”現(xiàn)象，給公共安全造成一定的影響。因此，對(duì)無(wú)人機(jī)予監(jiān)測(cè)管制，維護(hù)空中秩序，保障低空空域?qū)崟r(shí)安全的需求日益增長(zhǎng)。

2、現(xiàn)階段定位目標(biāo)無(wú)人機(jī)的方法主要有源雷達(dá)定位、基于聲音定位以及光學(xué)識(shí)別跟蹤，傳統(tǒng)方法在定位無(wú)人機(jī)時(shí)，存在無(wú)人機(jī)坐標(biāo)定位不準(zhǔn)確以及無(wú)人機(jī)識(shí)別錯(cuò)誤等問(wèn)題；

3、為此，本發(fā)明提出一種用于無(wú)人機(jī)遠(yuǎn)程識(shí)別的地面站系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于：提出一種用于無(wú)人機(jī)遠(yuǎn)程識(shí)別的地面站系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

3、一種用于無(wú)人機(jī)遠(yuǎn)程識(shí)別的地面站系統(tǒng)，包括信號(hào)處理單元、無(wú)人機(jī)定位模塊以及云服務(wù)器：

4、所述信號(hào)處理單元用于處理目標(biāo)無(wú)人機(jī)所發(fā)送的無(wú)人機(jī)遠(yuǎn)程識(shí)別信號(hào)；信號(hào)處理單元由信號(hào)接收天線、信號(hào)接收機(jī)、信號(hào)篩選模塊、解調(diào)器模塊以及報(bào)文組裝模塊組成；

5、所述信號(hào)接收天線與信號(hào)接收機(jī)共同用于采集目標(biāo)無(wú)人機(jī)所發(fā)送的無(wú)人機(jī)遠(yuǎn)程識(shí)別信號(hào)并發(fā)送至信號(hào)篩選模塊；

6、所述信號(hào)篩選模塊用于對(duì)目標(biāo)無(wú)人機(jī)的無(wú)人機(jī)遠(yuǎn)程識(shí)別信號(hào)進(jìn)行篩選，得到目標(biāo)無(wú)人機(jī)的預(yù)備無(wú)人機(jī)識(shí)別信號(hào)并發(fā)送至解調(diào)器模塊；

7、所述解調(diào)器模塊用于對(duì)目標(biāo)無(wú)人機(jī)的預(yù)備無(wú)人機(jī)識(shí)別信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，解調(diào)得到目標(biāo)無(wú)人機(jī)的遠(yuǎn)程識(shí)別信息并發(fā)送至報(bào)文組裝模塊；

8、所述報(bào)文組裝模塊用于對(duì)目標(biāo)無(wú)人機(jī)的遠(yuǎn)程識(shí)別信息進(jìn)行報(bào)文組裝，組裝得到目標(biāo)無(wú)人機(jī)的第一報(bào)文并發(fā)送至無(wú)人機(jī)定位模塊；

9、所述無(wú)人機(jī)定位模塊用于對(duì)目標(biāo)無(wú)人機(jī)進(jìn)行定位，得到目標(biāo)無(wú)人機(jī)的運(yùn)動(dòng)信息并上傳至云服務(wù)器；所述云服務(wù)器用于存儲(chǔ)多架目標(biāo)無(wú)人機(jī)的運(yùn)動(dòng)信息，用戶依據(jù)多架目標(biāo)無(wú)人機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判斷當(dāng)前空域中目標(biāo)無(wú)人機(jī)的整體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

10、進(jìn)一步地，所述信號(hào)接收天線與信號(hào)接收機(jī)存在三組，分別用于接收目標(biāo)無(wú)人機(jī)發(fā)送的無(wú)線局域網(wǎng)自動(dòng)廣播識(shí)別信號(hào)、藍(lán)牙自動(dòng)廣播識(shí)別信號(hào)以及中大型無(wú)人機(jī)對(duì)應(yīng)的ads-b信號(hào)，并將接收到的信號(hào)記為無(wú)人機(jī)遠(yuǎn)程識(shí)別信號(hào)。

11、進(jìn)一步地，所述信號(hào)篩選模塊的篩選過(guò)程具體如下：

12、獲取目標(biāo)無(wú)人機(jī)所發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)波峰值、標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)波谷值、標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)頻率和標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)周期；

13、將目標(biāo)無(wú)人機(jī)的無(wú)人機(jī)遠(yuǎn)程識(shí)別信號(hào)分別與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)波峰值以及標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)波谷值進(jìn)行比對(duì)；

14、若目標(biāo)無(wú)人機(jī)的無(wú)人機(jī)遠(yuǎn)程識(shí)別信號(hào)的最大波峰值大于標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)波峰值或目標(biāo)無(wú)人機(jī)的無(wú)人機(jī)遠(yuǎn)程識(shí)別信號(hào)的最小波谷值大于等于標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)波谷值，則認(rèn)定舍棄對(duì)應(yīng)的無(wú)人機(jī)遠(yuǎn)程識(shí)別信號(hào)；

15、若目標(biāo)無(wú)人機(jī)的無(wú)人機(jī)遠(yuǎn)程識(shí)別信號(hào)的最大波峰值小于等于標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)波峰值，且目標(biāo)無(wú)人機(jī)的無(wú)人機(jī)遠(yuǎn)程識(shí)別信號(hào)的最小波谷值大于等于標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)波谷值；則將對(duì)應(yīng)的無(wú)人機(jī)遠(yuǎn)程識(shí)別信號(hào)保留。

16、進(jìn)一步地，所述信號(hào)篩選模塊的篩選過(guò)程還包括：

17、統(tǒng)計(jì)被保留的無(wú)人機(jī)遠(yuǎn)程識(shí)別信號(hào)的頻率記為比對(duì)信號(hào)頻率，統(tǒng)計(jì)被保留的無(wú)人機(jī)遠(yuǎn)程識(shí)別信號(hào)的周期并記為比對(duì)信號(hào)周期；

18、將比對(duì)信號(hào)頻率與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)頻率進(jìn)行匹配，將比對(duì)信號(hào)周期與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)周期進(jìn)行匹配；若比對(duì)信號(hào)頻率與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)頻率不同，或比對(duì)信號(hào)周期與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)周期不同，則將對(duì)應(yīng)的無(wú)人機(jī)遠(yuǎn)程識(shí)別信號(hào)舍棄；

19、若比對(duì)信號(hào)頻率與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)頻率相同，且比對(duì)信號(hào)周期與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)周期相同，則將對(duì)應(yīng)的無(wú)人機(jī)遠(yuǎn)程識(shí)別信號(hào)記為預(yù)備無(wú)人機(jī)識(shí)別信號(hào)。

20、進(jìn)一步地，所述解調(diào)器模塊的解調(diào)過(guò)程具體如下：

21、識(shí)別預(yù)備無(wú)人機(jī)識(shí)別信號(hào)的信號(hào)種類，信號(hào)種類為調(diào)幅信號(hào)、雙邊帶信號(hào)、單邊帶信號(hào)或調(diào)頻信號(hào)；

22、若為調(diào)幅信號(hào)，則通過(guò)一類解調(diào)算法對(duì)預(yù)備無(wú)人機(jī)識(shí)別信號(hào)進(jìn)行解調(diào)；

23、其中，一類解調(diào)算法具體如下：

24、獲取預(yù)備無(wú)人機(jī)識(shí)別信號(hào)的信號(hào)表達(dá)式xh（n）；

25、xh（n）=a（n）×cos（ω（n）+φ），式中，a（n）=a0+m（n）；其中，a（n）是經(jīng)過(guò)調(diào)制后的包絡(luò)信號(hào)，n表示隨時(shí)間的索引，xh（n）用于描述無(wú)人機(jī)識(shí)別信號(hào)在時(shí)間軸上的瞬時(shí)值，cos為余弦函數(shù)，ω（n）表示角頻率，φ表示初始相位，a0表示直流分量，m（n）為調(diào)制信號(hào)；

26、對(duì)信號(hào)表達(dá)式xh（n）進(jìn)行正交分解，得到同向分量tx（n）和正交分量zj（n）；

27、tx（n）=a（n）×cosφ；zj（n）=a（n）×sinφ；

28、對(duì)正交分量和同向分量的平方和開(kāi)方，而后減去直流分量a0得到調(diào)制信號(hào)m（n），實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)備無(wú)人機(jī)識(shí)別信號(hào)的解調(diào)，得到目標(biāo)無(wú)人機(jī)的遠(yuǎn)程識(shí)別信息，其中，遠(yuǎn)程識(shí)別信息包括目標(biāo)無(wú)人機(jī)的無(wú)人機(jī)識(shí)別信息、時(shí)間戳以及狀態(tài)標(biāo)志。

29、進(jìn)一步地，所述解調(diào)器模塊的解調(diào)過(guò)程還包括：

30、若為雙邊帶信號(hào)，則通過(guò)二類解調(diào)算法對(duì)預(yù)備無(wú)人機(jī)識(shí)別信號(hào)進(jìn)行解調(diào)；

31、其中，二類解調(diào)算法具體如下：

32、獲取預(yù)備無(wú)人機(jī)識(shí)別信號(hào)的信號(hào)表達(dá)式xh（n）；

33、xh（n）=m（n）×cosω（n)；

34、對(duì)信號(hào)表達(dá)式xh（n）進(jìn)行正交分解，得到同向分量tx（n）和正交分量zj（n）；

35、tx（n）=m（n)；zj（n）=0；

36、同向分量即為調(diào)制信號(hào)m（n），實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)備無(wú)人機(jī)識(shí)別信號(hào)的解調(diào)，得到目標(biāo)無(wú)人機(jī)的遠(yuǎn)程識(shí)別信息；

37、若為單邊帶信號(hào)，則通過(guò)三類解調(diào)算法對(duì)預(yù)備無(wú)人機(jī)識(shí)別信號(hào)進(jìn)行解調(diào)；

38、其中，三類解調(diào)算法具體如下：

39、獲取預(yù)備無(wú)人機(jī)識(shí)別信號(hào)的信號(hào)表達(dá)式xh（n）；

40、xh（n）=m（n）×cosω（n）±m(xù)1（n）×sinω（n）；式中，-表示上邊帶，+表示下邊帶，m1（n）是m（n）的hilbert變換；

41、對(duì)信號(hào)表達(dá)式xh（n）進(jìn)行正交分解，得到同向分量tx（n）和正交分量zj（n）；

42、tx（n）=m（n)；zj（n）=±m(xù)1（n)；

43、同向分量即為調(diào)制信號(hào)m（n），實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)備無(wú)人機(jī)識(shí)別信號(hào)的解調(diào)，得到目標(biāo)無(wú)人機(jī)的遠(yuǎn)程識(shí)別信息。

44、進(jìn)一步地，所述解調(diào)器模塊的解調(diào)過(guò)程還包括：

45、若為調(diào)頻信號(hào)，則通過(guò)四類解調(diào)算法對(duì)預(yù)備無(wú)人機(jī)識(shí)別信號(hào)進(jìn)行解調(diào)；

46、其中，四類解調(diào)算法具體如下：

47、獲取預(yù)備無(wú)人機(jī)識(shí)別信號(hào)的信號(hào)表達(dá)式xh（n）；

48、；k為常數(shù)；

49、對(duì)信號(hào)表達(dá)式xh（n）進(jìn)行正交分解，得到同向分量tx（n）和正交分量zj（n）；

50、；

51、；

52、對(duì)正交分量和同向分量的比值進(jìn)行反正切運(yùn)算得到計(jì)算函數(shù)js（n）：

53、；

54、對(duì)計(jì)算函數(shù)進(jìn)行差分得到調(diào)制信號(hào)：js（n）-js（n-1）=m（n）；

55、實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)備無(wú)人機(jī)識(shí)別信號(hào)的解調(diào)，得到目標(biāo)無(wú)人機(jī)的遠(yuǎn)程識(shí)別信息。

56、進(jìn)一步地，所述報(bào)文組裝模塊的組裝過(guò)程具體如下：

57、獲取目標(biāo)無(wú)人機(jī)對(duì)應(yīng)的遠(yuǎn)程識(shí)別信息，得到預(yù)備無(wú)人機(jī)識(shí)別信號(hào)的發(fā)送時(shí)刻；

58、讀取當(dāng)前時(shí)刻，依據(jù)通過(guò)當(dāng)前時(shí)刻減去發(fā)送時(shí)刻得到預(yù)備無(wú)人機(jī)識(shí)別信號(hào)的傳輸時(shí)長(zhǎng)；

59、讀取預(yù)備無(wú)人機(jī)識(shí)別信號(hào)的傳輸速度，依據(jù)傳輸時(shí)長(zhǎng)乘以傳輸速度從而確認(rèn)得到目標(biāo)無(wú)人機(jī)在發(fā)送時(shí)刻的位置坐標(biāo)，記為第一無(wú)人機(jī)坐標(biāo)；

60、獲取與報(bào)文組裝模塊相連接的串口輸出數(shù)據(jù)格式的協(xié)議類型，將目標(biāo)無(wú)人機(jī)對(duì)應(yīng)的遠(yuǎn)程識(shí)別信息與第一無(wú)人機(jī)坐標(biāo)依據(jù)協(xié)議類型封裝為第一報(bào)文；設(shè)定第一報(bào)文的報(bào)文頭、報(bào)文載荷以及校驗(yàn)碼。

61、進(jìn)一步地，所述無(wú)人機(jī)定位模塊接收到目標(biāo)無(wú)人機(jī)的第一報(bào)文后，向目標(biāo)無(wú)人機(jī)發(fā)送定位信號(hào)，并記錄定位信號(hào)發(fā)送的第一發(fā)送時(shí)刻t1；

62、目標(biāo)無(wú)人機(jī)接收到定位信號(hào)后，生成反饋信號(hào)，并將反饋信號(hào)與目標(biāo)無(wú)人機(jī)的無(wú)人機(jī)遠(yuǎn)程信號(hào)發(fā)送至信號(hào)接收機(jī)，反饋信號(hào)與目標(biāo)無(wú)人機(jī)的無(wú)人機(jī)遠(yuǎn)程信號(hào)依次通過(guò)信號(hào)篩選模塊、解調(diào)器模塊以及報(bào)文組合模塊，得到目標(biāo)無(wú)人機(jī)的第二報(bào)文。

63、進(jìn)一步地，所述無(wú)人機(jī)定位模塊的定位過(guò)程具體如下：

64、獲取目標(biāo)無(wú)人機(jī)對(duì)應(yīng)的第一報(bào)文，識(shí)別第一報(bào)文得到目標(biāo)無(wú)人機(jī)的第一無(wú)人機(jī)坐標(biāo)（x1，y1，z1）；

65、無(wú)人機(jī)定位模塊接收第二報(bào)文，識(shí)別第二報(bào)文得到目標(biāo)無(wú)人機(jī)的第二無(wú)人機(jī)坐標(biāo)（x2，y2，z2）；記錄第二報(bào)文的接收時(shí)刻記為第二接收時(shí)刻t2；

66、通過(guò)公式計(jì)算目標(biāo)無(wú)人機(jī)在t2時(shí)刻的實(shí)時(shí)運(yùn)行速度sys，公式具體如下：

67、

68、通過(guò)公式計(jì)算目標(biāo)無(wú)人機(jī)在t2時(shí)刻繞x軸的偏移角度xpy，即橫滾角度，公式具體如下：

69、；其中，橫滾角度用于描述目標(biāo)無(wú)人機(jī)的左右傾斜的程度；

70、通過(guò)公式計(jì)算目標(biāo)無(wú)人機(jī)在t2時(shí)刻繞y軸偏移的角度ypy，即俯仰角度，公式具體如下：

71、；其中，俯仰角度用于描述目標(biāo)無(wú)人機(jī)前后傾斜的程度；

72、通過(guò)公式計(jì)算目標(biāo)無(wú)人機(jī)在t2時(shí)刻繞z軸偏移的角度zpy，即偏航角度，公式具體如下：

73、；其中，偏航角度用于描述目標(biāo)無(wú)人機(jī)實(shí)際的航向；

74、將t2時(shí)刻的實(shí)時(shí)運(yùn)行速度、橫滾角度、俯仰角度以及偏航角度匯總得到目標(biāo)無(wú)人機(jī)的運(yùn)動(dòng)信息。

75、綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

76、1、本發(fā)明首先通過(guò)信號(hào)接收機(jī)采集目標(biāo)無(wú)人機(jī)所發(fā)送的無(wú)人機(jī)遠(yuǎn)程識(shí)別信號(hào)，而后利用信號(hào)篩選模塊對(duì)目標(biāo)無(wú)人機(jī)的無(wú)人機(jī)遠(yuǎn)程識(shí)別信號(hào)進(jìn)行篩選，得到目標(biāo)無(wú)人機(jī)的預(yù)備無(wú)人機(jī)識(shí)別信號(hào)，進(jìn)而利用解調(diào)器模塊對(duì)目標(biāo)無(wú)人機(jī)的預(yù)備無(wú)人機(jī)識(shí)別信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，得到目標(biāo)無(wú)人機(jī)的遠(yuǎn)程識(shí)別信息；本發(fā)明實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)無(wú)人機(jī)對(duì)應(yīng)無(wú)人機(jī)遠(yuǎn)程識(shí)別信號(hào)的解析。

77、2、本發(fā)明利用報(bào)文組裝模塊對(duì)目標(biāo)無(wú)人機(jī)的遠(yuǎn)程識(shí)別信息進(jìn)行報(bào)文組裝，得到目標(biāo)無(wú)人機(jī)的第一報(bào)文與第二報(bào)文，最終利用無(wú)人機(jī)定位模塊通過(guò)第一報(bào)文與第二報(bào)文對(duì)目標(biāo)無(wú)人機(jī)進(jìn)行定位，得到目標(biāo)無(wú)人機(jī)的運(yùn)動(dòng)信息；本發(fā)明實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)無(wú)人機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的識(shí)別，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)無(wú)人機(jī)的精準(zhǔn)定位。