【摘要】：近年來,隨著無人機(jī)行業(yè)的快速發(fā)展與無人機(jī)技術(shù)的日趨成熟,無人機(jī)在民用領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用,然而無人機(jī)在為人們的日常生活帶來便利的同時(shí),由于缺乏相關(guān)法律法規(guī)的管控,也帶來了多方面的安全隱患,尤其是無人機(jī)黑飛事件頻發(fā)已經(jīng)嚴(yán)重威脅到公共安全,因此對(duì)無人機(jī)飛行進(jìn)行有效監(jiān)管已經(jīng)迫在眉睫。而對(duì)無人機(jī)的監(jiān)管必須建立在快速發(fā)現(xiàn),準(zhǔn)確識(shí)別無人機(jī)目標(biāo)的基礎(chǔ)上。而無源測(cè)向方法具有抗干擾能力強(qiáng)、作用距離遠(yuǎn)、頻率覆蓋范圍廣的優(yōu)點(diǎn),適用于無人機(jī)信號(hào)的檢測(cè)測(cè)向工作。由于對(duì)無人機(jī)目標(biāo)的測(cè)向工作是建立在無人機(jī)信號(hào)檢測(cè)的基礎(chǔ)上,因此本文首先討論了常見的無人機(jī)的通信系統(tǒng)與工作頻段,并對(duì)實(shí)測(cè)的無人機(jī)遙控與圖傳信號(hào)進(jìn)行了頻域與時(shí)域的分析,了解了信號(hào)的帶寬與中心頻率等特征。結(jié)合信號(hào)特點(diǎn)與工程實(shí)際,選取無源測(cè)向中的比幅法測(cè)向?qū)o人機(jī)信號(hào)進(jìn)行測(cè)向。分析了比幅法測(cè)向的基本原理以及誤差來源,并對(duì)引起誤差的主要因素進(jìn)行了誤差仿真分析。然后考慮到在實(shí)際測(cè)向過程中可能出現(xiàn)的測(cè)量數(shù)據(jù)中存在異常值的問題,討論了格拉布斯準(zhǔn)則、肖維勒準(zhǔn)則、拉伊達(dá)準(zhǔn)則三種常見的異常值處理方法并分析比較了每種準(zhǔn)則的適用條件。最終選擇了格拉布斯準(zhǔn)則對(duì)測(cè)向數(shù)據(jù)中可能存在的異常值進(jìn)行判別,并結(jié)合實(shí)際測(cè)試中采集到的無人機(jī)測(cè)向數(shù)據(jù)進(jìn)行了仿真分析。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)無人機(jī)目標(biāo)的快速發(fā)現(xiàn)與準(zhǔn)確測(cè)向,為無人機(jī)反制奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。本文提出了一款結(jié)合比幅法測(cè)向系統(tǒng)對(duì)無人機(jī)進(jìn)行測(cè)向的無人機(jī)無源測(cè)向軟件。該軟件可以第一時(shí)間將測(cè)向結(jié)果直觀清晰的顯示在地圖中,便于確定無人機(jī)位置并對(duì)其進(jìn)行及時(shí)反制,保障空域安全。還可以對(duì)測(cè)向數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ),生成飛行日志提供給用戶查看。本文從實(shí)際工程應(yīng)用的角度出發(fā),對(duì)軟件的可行性與功能需求進(jìn)行了詳細(xì)分析,闡述了軟件的總體系統(tǒng)架構(gòu)與設(shè)計(jì)方案。并在Visual Studio開發(fā)環(huán)境下完成了無源測(cè)向軟件通信模塊、無人機(jī)探測(cè)與顯示模塊、無人機(jī)飛行日志模塊的開發(fā)工作,實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的功能并給出了最終結(jié)果。
【圖文】：

第二章 比幅法測(cè)向與異常值判別方法研究為了更好的掌握無人機(jī)信號(hào)特點(diǎn)，便于后續(xù)對(duì)無人機(jī)目標(biāo)進(jìn)行無源測(cè)向操文以大疆 PHANTOM 3 型專業(yè)版無人機(jī)為例，分析了該型號(hào)無人機(jī)在工作的圖傳信號(hào)和遙控信號(hào)進(jìn)行，該型號(hào)無人機(jī)信號(hào)的通信采用的是 2.4GHz 通。當(dāng)無人機(jī)與遙控器開機(jī)建立連接后，，無人機(jī)下行圖傳信號(hào)和上行遙控信出現(xiàn)，每一個(gè)上行信號(hào)脈沖與一個(gè)下行信號(hào)脈沖一同構(gòu)成周期為 14ms 的脈中下行脈沖時(shí)長(zhǎng)約為 9.76ms, 上行脈沖時(shí)長(zhǎng)約為 3.262ms，上行脈沖前沿與沖前沿相距 3.66ms，無人機(jī)開機(jī)后的時(shí)域信號(hào)如圖 2-1 所示：

圖 2-2 無人機(jī)遙控信號(hào)時(shí)域狀態(tài)圖由于起始狀態(tài)和空閑狀態(tài)不具有周期性，因此我們只對(duì)控制狀態(tài)的時(shí)域信頻譜變換研究，分析控制狀態(tài)的遙控器信號(hào)的頻域特性。對(duì)控制狀態(tài)的遙控信離散傅里葉變換，設(shè)置采樣帶寬為 56MHz，采樣點(diǎn)數(shù)為 16384 點(diǎn)，采樣頻率1.44MHz。由于遙控信號(hào)采用了跳頻技術(shù)，因此可在頻譜儀上看到快速跳變的頻譜。通過觀察遙控信號(hào)的頻域特性，可以看到信號(hào)占據(jù)了 2400M-2485MHz內(nèi)超過 66MHz 的頻率資源，且在該頻段范圍內(nèi)分布均勻，各中心頻點(diǎn)帶寬均 2MHz，幅度基本一致。無人機(jī)遙控信號(hào)頻域狀態(tài)如圖 2-3 所示，圖中信號(hào)的頻率約為 2437MHz。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：V279;TP311.52

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2703915