[发明专利]一种基于软件无线电的无人机探测与测向方法

说明书

本发明公开了一种基于软件无线电的无人机探测与测向方法，属于无人机探测技术领域，包括信号采集模块和信号处理模块，适用于无人机探测与测向，其主要思路为：搭建软件无线电阵列天线平台，接收WiFi频段各频点的时域采样信号；利用墨西哥帽小波变换、希尔伯特黄变换和短时傅里叶变换对时域采样信号进行处理，检测出目标信号源移动及振动的频率特征，判定是否为无人机；若是，从信号中解析Mac地址以及信道状态信息(CSI)，然后利用CSI对无人机进行测向。

技术领域

本发明属于无人机探测与测向领域，具体提出一种无人机探测与测向方法。

背景技术

现有的无人机探测与测向手段主要是以有源雷达、红外、声光电等技术为主，以满足无人机探测的需求，通常这类设备价格非常昂贵，性价比低，体积大，结构复杂 等问题。并且上述探测方法都受到环境干扰较大，例如，通过雷达探测，雷达作为低 空防御的重要探测手段，通过发射和接收电磁波探测无人机，突出的特点是不受无人 机类型的影响、发现距离远、多目标跟踪能力，缺点是无人机散射面积小，降低了被 雷达侦测的距离和概率，地面雷达很难对其实施远距离侦测和跟踪，并且在多旋翼悬 停时，无法有效探测。又例如，通过红外探测，这种方式易受地物、云吞等背景干扰， 受天气影响较大；并且无人机可以采取减少激光反射及隐身设计，使侦测更加困难。 再例如，声波识别的缺点是无人机噪声水平很低，在嘈杂喧嚣环境下，声波几乎无法 侦测，且侦测的可靠距离较近。因此需要提出一种新的无人机探测与测向方法来克服 上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于软件无线电的无人机探测与测向方法，可以有效解决当下无人机探测与测向设备系统复杂、性价比低的问题。

本发明提供了如下的技术方案：

一种基于软件无线电的无人机探测与测向方法，包括：

信号采集模块，利用软件无线电射频子板作为系统采集信号的射频前端，连接2.4GHz的全向天线，采集WiFi信号。

信号处理模块，用于接收时域采样信号、传输时域采样信号和解算存储相对应的Mac地址和信道状态信息(CSI)，通过无人机探测与测向算法，对无人机进行探测与 测向。

一种基于软件无线电的无人机探测和测向方法，包括步骤如下：

步骤1，搭建软件无线电阵列天线平台，采集WiFi信号并解析和存储；

步骤2，基于步骤1对时域采样信号进行预处理，去除高频成分和直流成分，计 算时域采样信号的标准差δ与无干扰环境中的信号标准差δ₀进行比较，如果δ＞δ₀， 则表明环境中存在WiFi信号；

步骤3，对步骤2中经预处理的时域采样信号进行墨西哥帽小波变换，墨西哥帽 小波变换可以捕获到信号中短暂的变化，无人机的移动频率会短暂存在于无人机信号 中，可以利用这一变换捕捉到无人机短暂存在的移动频率f_i；

步骤4，对步骤2中经过预处理的时域采样信号进行希尔伯特黄变换，将无人机 非平稳信号通过经验模态分解(EMD)得到多个固有模态函数(IMF)，对每个IMF 分量进行Hilbert变换可以得到每个IMF分量的瞬时频率，进而可以得到Hilbert能量 谱，得到能量最大的频率分量f_k；公式表示原始信号可以由不 同的和余项r_K(t)表示；

步骤5，对步骤2中经预处理的时域采样信号进行短时傅里叶变换，计算各个频 率成分的能量，得到能量最大的频率分量f_j；对各频率成分计算能量的公式为其中f_j为各频率成分上能量最大的频率，r_f(t)为无线时 域采样信号；