[发明专利]一种基于无人机平台的频谱态势认知测绘装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于无人机平台的频谱态势认知测绘装置及方法，其中装置包括无人机平台单元，频谱态势采集单元，通遥一体化传输单元，频谱数据认知单元，无人机平台单元包括GPS接收模块，飞行控制模块，图像模块，频谱态势采集单元由机载频谱接收机和全向天线组成；通遥一体化传输单元由微型电脑和机载数据链终端组成；频谱数据认知单元包括地面接收模块，大脑模块，遥控模块。无人机平台单元，频谱态势采集单元以及通遥一体化传输单元构成本装置的空中无人机部分，而频谱数据认知单元是本装置的地面部分。GPS接收模块，飞行控制模块，图像模块以及频谱态势采集单元均与通遥一体化传输单元相连，地面接收模块与大脑模块相连。

技术领域：

本发明涉及无人机通信以及频谱认知测绘技术，具体是一种基于无人机平台的频谱态势认知测绘装置及方法，属于无线信息传输领域。

背景技术：

电磁频谱已经成为信息时代不可或缺的国家战略资源。随着天地一体化信息网络、航空飞行器等领域的迅猛发展，电磁空间正面临着频谱资源紧缺性与频谱安全严峻性向空域延伸的挑战，频谱空间也日益复杂。传统的频谱监测设备已难适应频谱测量从时、频、信号域向空域延伸的发展需求，其信息处理能力难以满足三维立体电磁频谱空间态势研究的要求。获取精确的三维立体频谱态势地图，揭示多维频谱态势演进规律是应对未来这些挑战的重要前提。

国际顶尖的商用频谱监测设备有德国RS公司的ESMD微波宽带监测接收机，美国TCI公司的TCI350信号搜索与侦测系统，以及法国泰雷兹公司的ESMERALDA监测测向系统，但这些设备的机动性差，需要大量人为操作，而且主要侧重于地面的频谱监测，只能绘制二维的频谱态势地图。无人机具有架构简单、可动态部署、机动性强、制造成本低廉、操作容易的优点，被广泛应用在各个领域。利用无人机平台进行空域的频谱测量，能够获得描述空域频谱态势的原始数据，从而用于三维立体频谱态势分析。目前业界还没有公认的能够进行空域频谱测量与频谱认知计算的仪器。因此，设计一款具有自主控制、频谱认知计算和三维立体频谱态势地图测绘功能的无人机频谱态势认知测绘方法和装置是十分必要的。

发明内容：

本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种基于无人机平台的频谱态势认知测绘装置及方法，可以获取、预测和融合空时相关的多维频谱数据，进行基于认知学习的频谱数据修正、补全以及增强，绘制复杂电磁环境下的三维立体频谱态势地图，适用于频谱监测、黑广播查找、频谱资源管理、基站布置以及无线网络干扰优化等诸多领域。

本发明采用如下技术方案：一种基于无人机平台的频谱态势认知测绘装置，包括无人机平台单元，频谱态势采集单元，通遥一体化传输单元以及频谱数据认知单元，所述通遥一体化传输单元以及频谱态势采集单元与无人机平台单元相连。

进一步地，所述无人机平台单元包括GPS接收模块，飞行控制模块以及图像模块，所述GPS接收模块、图像模块和飞行控制模块与通遥一体化传输单元相连，分别采集无人机所处位置的GPS数据、第一视角图像数据和状态信息，并将其传递给通遥一体化传输单元，所述飞行控制模块同时接收通遥一体化传输单元发送的飞控指令，并根据飞控指令调整无人机的飞行状态；

所述频谱态势采集单元由机载频谱接收机和全向天线组成，采集无人机周围的频谱态势信息，并将接收到的频谱数据传递给通遥一体化传输单元；

所述通遥一体化传输单元主要由微型电脑和机载数据链终端组成，将GPS接收模块接收到的GPS数据、飞行控制模块获得的无人机状态信息、图像模块采集的图像数据、频谱态势采集单元采集的频谱数据封装成帧，无线发送给频谱数据认知单元，同时接收频谱数据认知单元发送的飞行控制信息以及航迹规划信息，并将相应的飞控指令传输给飞行控制模块；