[发明专利]一种无人机快速检测与识别的装置及方法

权利要求书

1.一种快速检测与识别无人机的方法，其特征是，包括无人机快速检测与识别的装置，所述装置包括FPGA模块和与FPGA模块连接的AD9361射频收发器，FPGA模块通过串口外接PC终端，FPGA模块内部设有无人机数据库、AD9361射频收发器控制模块用来对AD9361射频收发器的控制、无人机的信号预处理、无人机的信号特征提取及分类、无人机信号的检测与识别；

所述FPGA模块采用AX7325开发板，其内部集成有XC7K325TIFFG900的FPGA、DDR3内存条、串口和FMC接口；

所述AD9361射频收发器的芯片为FMCOMMS3，AD9361射频收发器通过AX7325的FMC接口与FPGA模块双向连接；

所述方法包括如下步骤：

1)信号采集：由FPGA模块控制AD9361射频收发器对无人机常用频段进行信号采集，采集数据一次性采集800万点；

2)时频分析：对步骤1)采集的800万点数据以每一段1024个点进行短时傅里叶变换，完成信号时频分析：

式中，x(τ)为采集的信号，g(τ-t)为窗函数；

3)查询最大值及坐标：循环查询每一段数据，求出频谱最大值及坐标：

式中，Max(m)为每一段1024个点频谱最大值数据，m为频谱最大值的坐标点；

4)坐标点转换：对前面所得频谱最大值所对应频率坐标点进行频谱坐标点转换，得到真实频谱及其新的坐标点：

式中h为坐标频谱转换处理后幅度最大值所对应的频率新坐标点；

5)阈值判断：对频谱最大值设定阈值，当频谱最大值大于阈值则存储该坐标，通过该方式滤除部分噪声信号：

式中thresold为设定的频谱最大值阈值，f为满足阈值判断要求的幅度最大值所对应频率点；

6)差分处理：对步骤5)得到的坐标点进行差分处理，得到差分坐标值：

p(n)＝f(k)-f(k-1),n＝1,2......7812,0≤k≤7813, (5)，

式中p(n)为差分坐标值；

7)特征提取：依据无人机跳频信号带宽特征，设置带宽阈值，对差分坐标值一一进行阈值判断，当小于等于阈值则计数，大于则清0，计数数据大小则为提取出带宽范围内信号持续时间个数；

8)建立数据库：对已有的多个无人机进行信号采集，统计各个无人机跳频信号持续时间以及800万点数据中出现的跳频次数，并建立无人机信息数据库；

9)库内单一频段检测与识别：将步骤7)得到的信号持续时间个数与无人机信息数据库中的无人机跳频持续时间比对，如果相符，则记录该数据对应的无人机型号及次数，接着与无人机信息数据库中的跳频次数进行比对，如果相符，则认为该频段疑似存在无人机并且判别出疑似无人机的型号及数目；

10)库外单一频段检测与识别：当步骤9)第一个条件不相符时，以已知无人机最低遥控信号持续时间作为阈值，如果信号持续时间个数大于及等于阈值则存储，然后统计存储数据中相同数的个数，并将该个数与数据库中无人机最低出现次数进行对比，如果大于可判定为疑似未知无人机出现；

11)全频段检测与识别：当完成了单一频段检测，即完成以上步骤1)-步骤10)后，切换AD9361检测频段并重复以上步骤1)-步骤10)，每重复完一次便切换一次，共切换36次，得到切换36次中疑似无人机出现次数，并设定无人机出现次数阈值，当大于该阈值则可认定有无人机存在，与数据库内的无人机数据做对比可检测识别出具体型号及其数量。