民用无人机链路信号侦察与反制技术研究

作     者：张子麟 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：唐万斌;石荣

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

主      题：无人机反制 信号侦察 参数估计 干扰 USRP 

摘      要：近年来,无人机作为一种新型智能平台,随着其稳定性持续提升以及应用场景不断扩展,已广泛应用于我们的日常生活之中。但是,伴随着民用无人机行业蓬勃发展带来的安全问题日趋严重,多次出现民用无人机危害国家及公共财产安全的问题,因此民用无人机反制技术成为研究热点。本文主要对在无人机系统中被称为“生命链的无人机链路信号进行了分析研究,提出了针对民用无人机链路信号的侦察与高效干扰方案,通过阻断无人机控制者对无人机的控制与无人机的信息回传功能,实现无人机反制。本文首先对民用无人机侦察与反制系统模型进行了分析介绍,并以此模型为依据,对主流民用无人机链路信号进行了采集与分析,介绍了侦察与反制方案所需要检测获取的无人机链路信号关键参数以及常见的无线电干扰手段。随后,针对无人机链路信号所处的复杂电磁环境,对短时傅里叶变换、维格纳-维尔分布、谱图等时频分析方法进行了讨论,通过仿真对比分析多种时频估计算法,选择了谱图法作为时频矩阵计算方法,并设计了自适应去噪与背景干扰剔除方法,对时频矩阵进行了优化处理,进而基于时频特性对无人机信号进行了参数估计。同时,基于民用无人机链路信号常用调制方式,设置调制方式参数集并进行了调制方式识别方法研究,为高效干扰设计提供了参数支持。然后,本文针对目前采用无线电干扰实施无人机反制过程中,对调制方式关注度较低的情况,从针对数字调制方式的干扰方式入手,设计了基带高效干扰波形,再结合跟踪干扰时频特性的优点,设计了适用于民用无人机链路信号的高效干扰,并通过仿真验证了其干扰性能。最后,本文基于软件无线电平台(Universal Software Radio Peripheral,USRP)设计了民用无人机链路信号侦察与干扰模块实现方案,实现了民用无人机侦察与反制半实物系统。通过测试数据对所设计侦察与反制技术功能与性能进行了评估,并验证了方案的有效性与实现的正确性。