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基于软件无线电的无人机操控者定位系统

 cqukelly 2018-04-16

        随着无人机快速普及,对无人机操控者的定位成为了空中交通管理乃至国防安全亟待解决的问题。本系统以软件无线电思想为基础,利用其优异的无线电信号采集和处理功能,综合了Gnu Radio, MATLAB两个平台,实现对无人机遥控信号的采集和处理,采用了小波分析有效地去除了电磁波传播过程中产生的多径效应,经过大量数据验证总结了一种算法去除了天线高度、长度等其他因素的干扰,实现精确定位。

本系统中信息采集模块主要由两个:usrp和GPS模块。前者负责对遥控信号源发出的无线电波进行采集,能够实现可变中心频率、采样率和带宽,将采集到的信号传送到计算机内。后者负责接收GPS信号,将GPS信号传送到计算机内与场强信号进行匹配。计算机是本系统的信息处理模块,他将对应的经纬度和场强值进行匹配并代入算法进行计算,并将计算结果实时显示出来,实现边测量边定位。

信号的采集

由于采用非合作方式定位,对于信号的采集就变得比较困难。本系统利用软件无线电可编程性和灵活性,一次性采集20M带宽信号,同时接受12个频点的跳频信号,一定程度上解决了了信号不连续的难点,使得采集到的信号能够反映信号的实时峰值,从而使不连续的信号场强法定位得以实现。同时,可变的中心频率和采样率也有很好的环境适应性,可以根据不同的环境和不同的噪声而改变其值的大小,从而规避干扰,使信号更稳定准确。

信号的处理

利用软件无线电优异的信号处理能力,实现了信号的实时处理和绘图,达到了每秒更新一次数据,随着数据的更新将定位结果实时地显示在图上。本系统避开了合作定位解码译码的繁琐过程,直接接受12个频点信号的峰值并取其最大,解决了跳频信号不连续、无法接受的难点,保证了场强法的实现。利用MATLAB强大的遗传算法模块,将定位效率提高了几倍。MATLAB优秀的GUI编程和绘图也实现了一个友好的人机界面,实现了定位过程的全程监测和数据记录。

总而言之,本系统目前阶段能够很好地实现对无人机遥控的定位,达到实时,便携,准确的目的。随着以后对信号采集方式和信号处理方式的不断改进,本系统还会进一步稳定可靠,方便准确。


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