本發(fā)明涉及信號檢測,尤其涉及一種無人機(jī)通信干擾檢測方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù):
1、無人機(jī)因其靈活、成本相對低廉、能執(zhí)行高風(fēng)險任務(wù)等特點(diǎn),在多個領(lǐng)域中發(fā)揮著關(guān)鍵作用,例如:無人機(jī)在軍事領(lǐng)域中廣泛用于偵察、情報(bào)搜集、目標(biāo)追蹤、電子戰(zhàn)、攻擊等任務(wù);無人機(jī)在民用和商用中應(yīng)用于物流運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)監(jiān)控、建筑和基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測等;無人機(jī)可用于警務(wù)行動、災(zāi)難救援和消防,進(jìn)行搜救或資源投放;無人機(jī)在影視制作、新聞報(bào)道等行業(yè),提供俯瞰的拍攝角度,捕捉人類難以到達(dá)的視角。然而,無人機(jī)容易受到通信干擾、導(dǎo)航欺騙或信號阻斷等外部干擾的威脅,干擾檢測變得至關(guān)重要。
2、因此,本發(fā)明提供一種無人機(jī)通信干擾檢測方法及系統(tǒng)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明提供一種無人機(jī)通信干擾檢測方法及系統(tǒng),用以通過分析無人機(jī)的實(shí)時通信數(shù)據(jù)以及歷史通信參數(shù),確定異常頻段信號、異常強(qiáng)度信號以及異常功率信號,并確定每個異常子信號的子自相關(guān)矩陣,以及每個異常子信號的實(shí)際干擾時間、實(shí)際干擾位置,對所有異常子信息進(jìn)行分類并確定干擾抑制策略,可以及時發(fā)現(xiàn)無人機(jī)通信異常,減少因干擾導(dǎo)致的通信中斷、數(shù)據(jù)丟失或飛行偏差,提高無人機(jī)的任務(wù)成功率和飛行安全性,提升無人機(jī)通信的穩(wěn)定性和可靠性,確保通信鏈路的穩(wěn)定性。
2、一方面,本發(fā)明提供一種無人機(jī)通信干擾檢測方法,包括:
3、101:實(shí)時監(jiān)測無人機(jī)的當(dāng)前通信狀態(tài)確定實(shí)時通信數(shù)據(jù),獲取無人機(jī)在正常飛行狀態(tài)下的歷史通信參數(shù);
4、102:分析實(shí)時通信數(shù)據(jù)以及歷史通信參數(shù),確定異常頻段信號、異常強(qiáng)度信號以及異常功率信號;
5、103:分析異常頻段信號、異常強(qiáng)度信號以及異常功率信號確定每個異常子信號的子自相關(guān)矩陣;
6、104:基于每個異常子信號的自相關(guān)矩陣確定對應(yīng)的干擾源的實(shí)際干擾時間、實(shí)際干擾位置;
7、105:對所有異常子信息的干擾源的實(shí)際干擾時間、實(shí)際干擾位置進(jìn)行干擾分類,并確定每個干擾分類的干擾抑制策略。
8、根據(jù)本發(fā)明提供的一種無人機(jī)通信干擾檢測方法,實(shí)時通信數(shù)據(jù)包括無人機(jī)在指定時間窗口內(nèi)的實(shí)時信號,實(shí)時信號對應(yīng)的實(shí)時通信頻道、實(shí)時信號強(qiáng)度、實(shí)時信號功率、多個接收器接收位置以及多個接收器接收所述實(shí)時信號的信號到達(dá)時間,其中,實(shí)時信號包括指定時間窗口內(nèi)的所有實(shí)時子信號;
9、歷史通信參數(shù)包括無人機(jī)在歷史指定時間窗口內(nèi)的歷史通信頻段,歷史信號強(qiáng)度。
10、根據(jù)本發(fā)明提供的一種無人機(jī)通信干擾檢測方法,分析實(shí)時通信數(shù)據(jù)以及歷史通信參數(shù),確定異常頻段信號,包括:
11、分析所有歷史指定時間窗口內(nèi)的歷史通信頻段確定無人機(jī)的歷史正常通信頻段;
12、判斷指定時間窗口內(nèi)的實(shí)時通信頻段是否全部和歷史正常通信頻段一致,提取所有和歷史正常通信頻段不一致的實(shí)時通信子頻段,確定異常通信頻段,提取異常通信頻段內(nèi)的所有實(shí)時子信號確定為異常頻段信號;
13、提取所有和歷史正常通信頻段一致的實(shí)時通信子頻段,確定正常通信頻段,提取正常通信頻段內(nèi)的所有實(shí)時子信號確定為正常頻段信號。
14、根據(jù)本發(fā)明提供的一種無人機(jī)通信干擾檢測方法,分析實(shí)時通信數(shù)據(jù)以及歷史通信參數(shù),確定異常強(qiáng)度信號,包括:
15、提取無人機(jī)在正常頻段信號內(nèi),所有歷史指定時間窗口內(nèi)的歷史信號強(qiáng)度;
16、基于歷史信號強(qiáng)度確定信號強(qiáng)度范圍以及信號強(qiáng)度范圍內(nèi)每個信號強(qiáng)度的子信號數(shù)量,并繪制強(qiáng)度直方圖;
17、確定強(qiáng)度直方圖的強(qiáng)度峰度以及強(qiáng)度偏度,基于強(qiáng)度峰度以及強(qiáng)度偏度確定擬合分布類型,基于擬合分布類型對歷史信號強(qiáng)度進(jìn)行擬合,基于擬合結(jié)果確定強(qiáng)度信號范圍;
18、判斷指定時間窗口內(nèi)的實(shí)時子信號強(qiáng)度是否全部在強(qiáng)度信號范圍內(nèi),提取所有不在強(qiáng)度信號范圍內(nèi)的實(shí)時子信號強(qiáng)度,確定所有實(shí)時子信號強(qiáng)度對應(yīng)的實(shí)時子信號為異常強(qiáng)度信號。
19、根據(jù)本發(fā)明提供的一種無人機(jī)通信干擾檢測方法,分析實(shí)時通信數(shù)據(jù)以及歷史通信參數(shù),確定異常功率信號,包括:
20、對無人機(jī)在指定時間窗口內(nèi)的實(shí)時信號功率進(jìn)行頻譜分析,確定實(shí)時頻譜圖;
21、基于實(shí)時頻譜圖確定異常峰值,提取異常峰值內(nèi)的所有實(shí)時子信號功率,確定提取的所有實(shí)時子信號功率對應(yīng)的實(shí)時子信號為異常功率信號。
22、根據(jù)本發(fā)明提供的一種無人機(jī)通信干擾檢測方法,分析異常頻段信號、異常強(qiáng)度信號以及異常功率信號確定每個異常子信號的自相關(guān)矩陣,包括:
23、分別基于異常頻段信號、異常強(qiáng)度信號以及異常功率信號計(jì)算異常子信號自相關(guān)值;
24、;
25、;
26、其中,表示異常子信號在空間偏移d以及時間偏移m時的自相關(guān)值,,k=1表示異常頻段信號,k=2表示異常強(qiáng)度信號,k=3表示異常功率信號,表示異常k信號中空間位置為i、時間點(diǎn)為j的異常子信號,表示信號在空間位置i、時間點(diǎn)j、空間偏移d以及時間偏移m的權(quán)重,表示異常子信號在空間偏移d以及時間偏移m后的信號值,表示異常子信號在子空間偏移窗口以及子時間偏移窗口內(nèi)的子偏移均值,表示異常子信號在空間偏移a和時間偏移b的信號值,a表示異常子信號的空間偏移值,b表示異常子信號的時間偏移值,表示異常k信號的子空間偏移窗口,表示異常k信號的子時間偏移窗口,且;
27、基于每個異常子信號的在不同空間偏移以及不同時間偏移的所有自相關(guān)值,構(gòu)建異常子信號對應(yīng)的子自相關(guān)矩陣,對所有子自相關(guān)矩陣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,其中,子自相關(guān)矩陣的行包括相同空間偏移下所有不同時間偏移的自相關(guān)值,子自相關(guān)矩陣的列包括相同時間偏移下所有不同空間偏移的自相關(guān)值。
28、根據(jù)本發(fā)明提供的一種無人機(jī)通信干擾檢測方法,基于每個異常子信號的自相關(guān)矩陣確定對應(yīng)的干擾源的實(shí)際干擾時間、實(shí)際干擾位置,包括:
29、基于每個標(biāo)準(zhǔn)化后的子自相關(guān)矩陣中每一行的所有自相關(guān)值確定行自相關(guān)閾值,比較行自相關(guān)閾值和對應(yīng)的行中的所有自相關(guān)值,基于大于對應(yīng)的行自相關(guān)閾值的所有自相關(guān)值,確定每個自相關(guān)矩陣的行自相關(guān)值集合;
30、確定每個自相關(guān)矩陣的行自相關(guān)值集合的上四分位數(shù)以及下四分位數(shù),基于自相關(guān)值集合的上四分位數(shù)以及下四分位數(shù)確定行自相關(guān)值集合中是否存在行極點(diǎn),若存在行極點(diǎn),基于行極點(diǎn)確定對應(yīng)的異常子信號第一干擾時間,并基于自相關(guān)矩陣的行自相關(guān)值集合中除行極點(diǎn)之外的所有自相關(guān)值確定對應(yīng)的異常子信號的關(guān)鍵時間;若不存在行極點(diǎn),基于自相關(guān)矩陣的行自相關(guān)值集合中所有自相關(guān)值確定異常子信號的關(guān)鍵時間;
31、基于每個標(biāo)準(zhǔn)化后的子自相關(guān)矩陣中每一列的所有自相關(guān)值確定列自相關(guān)閾值,比較列自相關(guān)閾值和對應(yīng)的列中的所有自相關(guān)值,基于大于對應(yīng)的列自相關(guān)閾值的所有自相關(guān)值,確定每個自相關(guān)矩陣的列自相關(guān)值集合;
32、確定每個自相關(guān)矩陣的列自相關(guān)值集合的上四分位數(shù)以及下四分位數(shù),基于列自相關(guān)值集合的上四分位數(shù)以及下四分位數(shù)確定列自相關(guān)值集合中是否存在列極點(diǎn),若存在列極點(diǎn),基于列極點(diǎn)為對應(yīng)的異常子信號的第一干擾位置,并基于自相關(guān)矩陣的列自相關(guān)值集合中除列極點(diǎn)之外的所有自相關(guān)值確定對應(yīng)的異常子信號的關(guān)鍵位置;若不存列極點(diǎn)在,基于自相關(guān)矩陣的列自相關(guān)值集合中所有自相關(guān)值確定異常子信號的關(guān)鍵位置;
33、分別基于每個異常子信號多個接收器的信號到達(dá)時間確定達(dá)到時間差,同時,分別基于每個異常子信號的實(shí)時信號功率以及多個接收器的位置確定達(dá)到時間差;
34、基于每個異常子信號的多個接收器的到達(dá)時間差以及到達(dá)相位差,確定所述異常子信號的干擾源的第二干擾時間、第二干擾位置;
35、若異常子信號的第一干擾時間等于第二干擾時間,確定第一干擾時間為所述異常子信號的實(shí)際干擾時間,若異常子信號的第一干擾時間不等于第二干擾時間,基于異常子信號的第二干擾時間以及關(guān)鍵時間確定實(shí)際干擾時間;
36、若異常子信號的第一干擾位置等于第二干擾位置,確定第一干擾位置為所述異常子信號的實(shí)際干擾位置,若異常子信號的第一干擾位置不等于第二干擾位置,基于異常子信號的第二干擾位置以及關(guān)鍵位置確定實(shí)際干擾位置。
37、另一方面,本發(fā)明還提供一種無人機(jī)通信干擾檢測系統(tǒng),包括:
38、檢測模塊:實(shí)時監(jiān)測無人機(jī)的當(dāng)前通信狀態(tài)確定實(shí)時通信數(shù)據(jù),獲取無人機(jī)在正常飛行狀態(tài)下的歷史通信參數(shù);
39、異常模塊:分析實(shí)時通信數(shù)據(jù)以及歷史通信參數(shù),確定異常頻段信號、異常強(qiáng)度信號以及異常功率信號;
40、分析模塊:分析異常頻段信號、異常強(qiáng)度信號以及異常功率信號確定每個異常子信號的子自相關(guān)矩陣;
41、確定模塊:基于每個異常子信號的自相關(guān)矩陣確定對應(yīng)的干擾源的實(shí)際干擾時間、實(shí)際干擾位置;
42、分類模塊:對所有異常子信息的干擾源的實(shí)際干擾時間、實(shí)際干擾位置進(jìn)行干擾分類,并確定每個干擾分類的干擾抑制策略。
43、與現(xiàn)有技術(shù)相比,本技術(shù)的有益效果如下:
44、通過分析無人機(jī)的實(shí)時通信數(shù)據(jù)以及歷史通信參數(shù),確定異常頻段信號、異常強(qiáng)度信號以及異常功率信號,并確定每個異常子信號的子自相關(guān)矩陣,以及每個異常子信號的實(shí)際干擾時間、實(shí)際干擾位置,對所有異常子信息進(jìn)行分類并確定干擾抑制策略,可以及時發(fā)現(xiàn)無人機(jī)通信異常,減少因干擾導(dǎo)致的通信中斷、數(shù)據(jù)丟失或飛行偏差,提高無人機(jī)的任務(wù)成功率和飛行安全性,提升無人機(jī)通信的穩(wěn)定性和可靠性,確保通信鏈路的穩(wěn)定性。