[发明专利]一种基于无线电链路的被动式无人机探测系统及算法

权利要求书

1.一种基于无线电链路的被动式无人机探测系统，其特征在于，包括：

机械扫描装置，用于无线电信号的快速全方位采集扫描和搜索，包括相互连接的两轴伺服平台和双馈源抛物面天线；

信号采集与传输模块，连接所述双馈源抛物面天线，用于在所述机械扫描装置扫描过程中同步采集周围无线信号并将收集到的无线电信号数据实时传输至数据处理模块；

电源保护模块，分别连接所述机械扫描装置和所述信号采集与传输模块，用于为所述机械扫描装置和所述信号采集与传输模块供电并防止漏电；

数据处理模块，连接所述信号采集与传输模块，用于接收所述信号采集与传输模块采集到的无线信号，形成空间信号分布，通过无人机识别与测向算法，解算无人机无线电链路频段和无人机方位信息；

所述无人机识别与测向算法包括以下步骤：

S1：机械扫描装置进行360°扫描后，根据信号采集与传输模块采集到的数据绘制无线电信号空间分布图；

S2：采用40×40的滑窗截取无线电信号空间分布图，提取所截取图像方向梯度直方图特征；

S3：将提取的方向梯度直方图特征数据保存为一个特征数据集，制定类别标签，用于Adaboost 算法的特征学习；

S4：Adaboost 算法通过学习无人机信号特征，训练一个分类器；

S5：无人机探测系统运行时，重复步骤S1和步骤S2，将采集到的信号的方向梯度直方图特征输入到训练好的Adaboost模型中，即可实现对无人机信号的精确检测；

S6：当检测到无人机信号时，通过无人机信号像素点的横坐标，可以计算出无人机信号频段，根据无人机信号像素点的纵坐标，可计算出无人机信号方位角；

显控终端，连接所述数据处理模块，用于接收并实时显示所述数据处理模块解算的无人机无线电链路频段、方位信息；

所述步骤S2中的方向梯度直方图特征提取算法，包括以下步骤：

S21：Gamma校正，主要对截取的无线电信号空间分布图进行校正，补偿显示器带来的灰度偏差；

S22：将截取的无线电信号空间分布图灰度化；

S23：计算图像的梯度与方向，最终得到图像的梯度振幅与角度；

S24：将图像划分为8x8的小网格，对每个小网格内的图像做梯度方向直方图，每个8x8=64个像素为一个网格单元，对每个网格单元根据角度分为9个直方图块；

S25：将2x2的网格单元组合成为一个大的块，将每个网格单元的直方图合并为一个大的直方图向量，即每个块有36个向量描述子，对每个块的描述子做归一化处理，即可得到图像的方向梯度直方图特征向量。

2.根据权利要求1所述的一种基于无线电链路的被动式无人机探测系统，其特征在于，所述两轴伺服平台用于无线电信号的全方位采集，包括方位角和俯仰角两个维度的调节，所述方位角调节范围为0°-360°，所述俯仰角调节范围为0°-90°；所述双馈源抛物面天线包含2.4G、5.8G两个馈源，用于保证以高增益接收无人机跳频信号，提高探测距离，所述双馈源抛物面天线的射频线缆通过高频滑环进行转接至所述信号采集与传输模块。

3.根据权利要求1所述的一种基于无线电链路的被动式无人机探测系统，其特征在于，所述信号采集与传输模块包括相互连接的接收机和工控机，所述接收机连接所述双馈源抛物面天线。

4.根据权利要求3所述的一种基于无线电链路的被动式无人机探测系统，其特征在于，所述接收机采用实时频谱分析仪，用于在所述机械扫描装置扫描过程中同步采集周围无线信号；所述工控机为一台小型PC机主机，通过RJ-45接口将所述接收机集到的无线电信号数据实时传输至所述数据处理模块。

5.根据权利要求1所述的一种基于无线电链路的被动式无人机探测系统，其特征在于，所述电源保护模块包括开关电源和漏电开关，所述开关电源包括24V开关电源和12V两路，所述24V开关电源为所述机械扫描装置供电，所述12V开关电源为所述信号采集与传输模块供电；所述漏电开关连接所述开关电源，用于防止漏电。

6.根据权利要求1所述的一种基于无线电链路的被动式无人机探测系统，其特征在于，所述显控终端为一台PC机，用于接收所述数据处理模块解算的无人机无线电链路频段、方位信息，在显控软件上实时显示。