無人機起源于軍事領(lǐng)域,后憑借其小型化、功能多樣性等特點迅速在民用領(lǐng)域獲得青睞。伴隨民用無人機應(yīng)用范圍的不斷拓寬,其帶來的安全問題也獲得了各界人士的廣泛關(guān)注。無人機的信號識別是管制方案的提前和重要環(huán)節(jié),是當前在技術(shù)和產(chǎn)品上研究的熱點,對無人機反制領(lǐng)域有著重要的意義和商業(yè)價值。本文分析了無人機通信信號特點,主要從圖像角度設(shè)計了兩種無人機信號識別方法,實現(xiàn)了復(fù)雜電磁環(huán)境下的跳頻信號識別。主要工作和創(chuàng)新有:1、研究了民用無人機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及通信信號特點,并實際采集了無人機信號,對無人機遙控信號整體進行了粗粒度觀察;總結(jié)了跳頻通信系統(tǒng)原理和主要參數(shù),使用simulink對跳頻系統(tǒng)進行了仿真實驗;同時,介紹了處理非平穩(wěn)信號的時頻分析方法,并通過仿真實驗對比總結(jié)了各方法的性能和特點。2、現(xiàn)有的基于時頻特征進行跳頻信號檢測識別的方法存在依賴人工設(shè)定閾值和混合多種干擾信號時識別能力不足的問題。本文設(shè)計了一種基于連通區(qū)域標記的方法實現(xiàn)復(fù)雜電磁環(huán)境下的跳頻信號檢測及參數(shù)估計。首先對采集的信號進行時頻域轉(zhuǎn)換,基于能量統(tǒng)計自適應(yīng)設(shè)定去噪門限的方法去除底噪,經(jīng)過二值化、形態(tài)學處理后,對時頻數(shù)據(jù)進行連通區(qū)域標記及區(qū)域信息提取,經(jīng)過對連通區(qū)域的修正可以對干擾信號進一步處理,對連通區(qū)域的聚類可以實現(xiàn)跳頻信號的分選,最后根據(jù)分選結(jié)果可以檢測跳頻信號并統(tǒng)計出目標跳頻信號的參數(shù)。該算法在去除白噪的過程中具有自適應(yīng)性,彌補了設(shè)置去噪閾值需要人工干預(yù)的不足;在跳頻信號檢測過程中無需已知目標信號跳速的先驗條件,并給出了處理斜變干擾的方法。根據(jù)仿真結(jié)果表明,該算法可以實現(xiàn)跳頻信號的有效檢測及參數(shù)盲估計。3、針對在跳頻信號在識別過程中自動化程度低的問題,結(jié)合現(xiàn)有的圖像分類技術(shù),使用基于時頻圖像梯度特征提取的跳頻信號分類算法,實現(xiàn)了對跳頻信號的自動化分類識別。首先對采集的無人機信號進行了時頻域轉(zhuǎn)換,通過對時頻瀑布圖的樣本進行逐像素梯度特征提取,使用支持向量機為分類器,并以遺傳算法結(jié)合交叉驗證的方式進行了核函數(shù)參數(shù)優(yōu)化,實現(xiàn)跳頻信號的分類識別,該方法不需要已知目標信號參數(shù)特性的先驗條件實現(xiàn)了盲分類,自動化程度高;在已知樣本信號的總帶寬、跳頻序列周期的情況下,提出了一種固定窗檢測的優(yōu)化算法,該算法以固定窗口截取目標信號單一周期并對窗內(nèi)數(shù)據(jù)特征提取,在檢測模塊按相同窗口掃描進行二分類檢測,仿真結(jié)果表明該方法具有更高的識別精度,分類效果得到了優(yōu)化。
【學位單位】：北京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TN914.41;TP391.41;V279
【部分圖文】：

達、聲音傳感器、無線電探測、攝像機、紅外探測為一體的反無人機系統(tǒng)??ＤｒｏｎｅＳｅｎｔｒｙ，并向用戶提供可視化界面顯示傳感器的實時和歷史數(shù)據(jù)，可根據(jù)用??戶定義的標準廣播配置警報［８］，圖１－２為ＤｒｏｎｅＳｅｎｔｒｙ設(shè)備圖及其公司其他產(chǎn)品；??德國公司研發(fā)的ＤｒｏｎｅＴｒａｃｋｅｒ智能無人機探測系統(tǒng)，射頻探測針對帶有Ｗｉｎ圖??傳的無人機，通過ＳＳＩＤ和ＭＡＣ地址匹配的方式來識別使用ＷｉＦｉ圖傳的無人??機；羅德＆施瓦茨公司研發(fā)的ＡＲＤＲ０ＮＩＳ無人機管控系統(tǒng)主要由ＥＢ５００系列緊??湊型數(shù)字接收機、ＨＥ６００全向天線組成，其公司具有強大的鏈路解密技術(shù)，能夠??破解遙控信號的通信協(xié)議；北斗開放實驗室自主研發(fā)的ＡＤＳ２０００反無人機系統(tǒng)，??２??

部件為無人機提供動力，保證其平穩(wěn)飛行；圖像拍照模塊負責拍攝畫面，配合存??儲設(shè)備可將拍攝的畫面存儲下來，部分無人機還配備視覺系統(tǒng)，可通過拍攝畫面??進行分析，實現(xiàn)避障、目標識別、跟蹤拍攝、自動巡航等功能，圖２－１為無人機??硬件組成示意。??＇?１??１各類附加ＭＥＭＳ?Ｉ??Ｉ??１?Ｉ??????！?｜?陀螺儀?；??通信模塊?鋈?｜?加速度計?丨??器?Ｉ???！???１?一?！?氣壓傳感器?丨??導(dǎo)航模塊?——３???」????Ｉ?］?動力裝置??圖像拍攝模組???１?電子調(diào)速器ｉ?；??????１??Ｉ??ｊ?電機（Ｘ４）??Ｉ???圖２－１無人機系統(tǒng)硬件組成??２．１．２無人機通信信號分析??市場上主要的消費級無人機包括大疆的精靈系列、Ｍａｖｉｃ系列，小米和天??７??

的跳頻通信信號，在無人機飛行過程中，無人機的飛行指令由遙控器發(fā)送的跳頻??信號控制，一旦失控，無人機會根據(jù)事先設(shè)定的指令執(zhí)行緩降或者返航的命令，??圖２－２為無人機通信信號及傳輸方向的示意圖。??—ＧＰＳ／ＧＩＯＮＡＳＳ?獨??＾ｈ｜ｂｓ�。瑁�??牛??ＩＳＳ；?ｒ＾ｌ??圖２－２無人機通信信號示意??２．１．３無人機遙控信號實測??為了進一步觀察無人機信號的時頻域特征，實際采集了無人機信號，實驗的??設(shè)備、過程、采集的數(shù)據(jù)處理及結(jié)果如下：??（１）實驗設(shè)備??８??
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本文編號：2859560