阅读说明：本技术 一种手持式无人机定位装置及方法 (Handheld unmanned aerial vehicle positioning device and method ) 是由 朱思曈 赵庆源 赵巍 王志富 于 2020-02-14 设计创作，主要内容包括：本发明属于安防行业无人机防御领域,具体而言,涉及一种手持式无人机定位装置及方法,该装置包括：手持无人检测组件,采集各方位的无线信号,包括位于同一个中心的无线信号采集天线,相邻无线信号采集天线与中心之间形成的圆周角为30°,无线信号采集天线包括间隔设置的低频无线信号采集接收天线、中频无线信号采集接收天线以及高频无线信号采集接收天线,同频天线的分布方式为每两个位于通过一直线的天线为一组,且两组相互垂直；控制处理组件,控制手持无人检测组件进行信号采集,并将各方位的进行比较运算,判断无人机出现的时间、相对方向以及移动速度,适用与无人机单兵检测场景,可快速识别持机人周围出现的无人机及其方位,为无人机防御提供早期支持。(The invention belongs to the field of unmanned aerial vehicle defense in security industry, and particularly relates to a handheld unmanned aerial vehicle positioning device and method, wherein the device comprises the following components: the handheld unmanned detection assembly collects wireless signals of all directions and comprises wireless signal collecting antennas positioned in the same center, a circumferential angle formed between each two adjacent wireless signal collecting antennas and the center is 30 degrees, each wireless signal collecting antenna comprises a low-frequency wireless signal collecting and receiving antenna, a medium-frequency wireless signal collecting and receiving antenna and a high-frequency wireless signal collecting and receiving antenna which are arranged at intervals, and the distribution mode of the same-frequency antennas is that every two antennas positioned through a straight line are in one group and the two groups are perpendicular to each other; the control processing assembly controls the handheld unmanned detection assembly to acquire signals, compares and operates all directions, judges the time, the relative direction and the moving speed of the unmanned aerial vehicle, is suitable for the individual soldier detection scene of the unmanned aerial vehicle, can rapidly identify the unmanned aerial vehicle and the directions of the unmanned aerial vehicle, and provides early support for unmanned aerial vehicle defense.)

一种手持式无人机定位装置及方法

技术领域

本发明属于安防行业无人机防御领域，具体而言，涉及一种手持式无人机定位装置及方法。

背景技术

随着无人机技术的发展，无人机在各行业得到广泛应用。缺乏监管的消费级无人机在给人们日常生活带来方便和乐趣之时，不规范的无人机飞行造成的威胁也与日俱增。在国家规范落实和立法的同时，也需要先进的技术手段来监控无人机行为，保障地面人员和场所的安全。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种手持式无人机定位装置及方法，适用与无人机单兵检测场景，可快速识别持机人周围出现的无人机及其方位，为无人机防御提供早期支持。

本发明是这样实现的，

一种手持式无人机定位装置，该装置包括：

手持无人检测组件，采集各方位的无线信号，包括位于同一个中心的无线信号采集天线，相邻无线信号采集天线与中心之间形成的圆周角为30°，无线信号采集天线包括间隔设置的低频无线信号采集接收天线、中频无线信号采集接收天线以及高频无线信号采集接收天线，同频天线的分布方式为每两个位于通过一直线的天线为一组，且两组相互垂直；

控制处理组件，控制手持无人检测组件进行信号采集，并将各方位的进行比较运算，判断无人机出现的时间、相对方向以及移动速度。

进一步地，所述无线信号采集天线均连接各自的频分信号放大器，所述频分信号放大器分别匹配各频段信号采集接收装置，对放大后的接收信号进行采样。

进一步地，控制处理组件包括：采集时间同步器、暂存器、比较器、以及运算控制器；其中，

采集时间同步器控制信号采集接收装置采集开启时间、间隔时间、结束时间；

暂存器分低、中、高频三类暂存器，暂存器存储所有经采集装置处理后的放大信号数据；

运算控制器通过比较器对所有暂存器数据进行处理，以及运算控制器用来控制整个装置的运行。

进一步地，所述采集时间同步器控制低中高频信号采集接收装置每隔10毫秒获取1次经信号采集接收装置放大后的信号分别存入对应暂存器。

进一步地，控制处理组件当某个方向的信号采集接收装置发现疑似信号后，进行2轮单信号采集接收装置工作模式，同频的每个信号采集接收装置单独进行一次信号采集，轮询2次后将采集结果和发现疑似信号结果进行对比；在最终对比结果中如果三个频段信号强度均有变化，且强度变化方向来源一致则可判定该方向有无人机出现。

进一步地，控制处理组件将一定时间段内四个方向天线接收到的信号强度数字化，进行4次三角混合计算获得检测目标相对使用者的绝对方向和移动速度。

一种手持式无人机定位方法，以圆心为中心，等间距向外12个方位布置无线信号采集天线，相邻无线信号采集天线与中心之间形成的圆周角为30°，无线信号采集天线包括间隔设置的低频无线信号采集接收天线、中频无线信号采集接收天线以及高频无线信号采集接收天线，同频天线的分布方式为每两个位于通过一直线的天线为一组，且两组相互垂直；

每隔10毫秒获取1次12个方位的信号；

对获取的12个方位的信号进行计算，当结果中检测出三个连续方位对应的相邻的三个频段信号强度均有增强变化，且信号强度变化方向来源一致则可判定该方向有无人机出现。

进一步地，还包括，当检测出某个方向三个相邻不同频段的采集信号强度均有突然持续增强现象后作为疑似信号采集接收信号，为了防止环境信号干扰对检测造成的影响，依次将同频的每个信号采集接收装置单独进行一次信号采集，按采集到的信号强度从高到低对信号采集接收装置进行临时标定，同时将采集结果和发现的疑似增强信号记录进行数字化比对，确定出最强、次强、次弱、最弱分布；

对每个频段连续执行4次，得到每个信号采集接收装置获取信号强度的变化趋势，对所测的数据进行比较确定出最强、次强、次弱、最弱位置分布，对目标点、最强数据点、次强数据点、次弱数据点、最弱数据点分布变化分别获得次强到最强、次弱到最弱的对应的方位的变化趋势图，得到疑似目标相对使用者大致的绝对的飞行方向；

将目标点、最强数据点、次强数据点、次弱数据点、最弱数据点形成多个三角型模型：包括目标点、最强数据点、次强数据点空间投影形成的三角型；目标点、最强数据点、最弱数据点空间投影形成的三角型；目标点、次强数据点、最弱数据点空间投影形成的三角型；目标点、次弱数据点、最弱数据点投影形成的三角型；目标点、次强数据点、次弱数据点投影形成的三角型；最强点、次强数据点、次弱数据点投影形成的三角型；

对所形成的多个三角型模型做变化积分处理，当次弱点积分值无限接近次强点积分值时，由最弱点指向最强点的方向为疑似目标所在方向，对应的次弱点指向次强点的方向为疑似目标的飞行方向，对应的次弱点积分由向次弱接近次强的时间与无线电传输速度的积为疑似目标的近似飞行速度。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：

本发明通过手持式的设备可快速识别持机人周围出现的无人机及其方位，经过测试，检测的准确性高。

附图说明

图1为本发明装置的电路结构框图；

图2为本发明手持无人检测组件的天线位置结构示意图；

图3为本发明手持无人检测组件和控制处理组件的电路结构框图；

图4为本发明同频四个天线的位置关系图；

图5为本发明方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1所示，一种手持式无人机定位装置，该装置包括：手持式显示组件201，手持无人检测组件202，控制处理组件203，数据存储组件204，功率电源组件205，其中，功率电源组件205为装置提供电能，通过手持无人检测组件接收无线信号，通过控制处理组件203对接收的无线信号进行分析判断，并存储至数据存储组件204，将有无人机的处理后的数据通过手持式显示组件201进行显示。

参见图2所示，手持无人检测组件，包括位于同一个中心的无线信号采集天线，相邻无线信号采集天线与中心之间形成的圆周角为30°，无线信号采集天线包括间隔设置的低频无线信号采集接收天线、中频无线信号采集接收天线以及高频无线信号采集接收天线，具体的，按照一个低频无线信号采集接收天线，一个中频无线信号采集接收天线以及一个高频无线信号采集接收天线依次按照一个中心等角间距设置，同频天线处于四个方位，四个方位按照十字分布，参见图4，分布方式为每两个位于通过一直线的天线为一组，且两组相互垂直。

参见图3所示，在电路结构上，手持无人检测组件包括每个无线信号采集接收天线302均具有各自的频分信号放大器303，12个频分信号放大器303接收的数据分别匹配到各频段信号采集接收装置304，按照不同的方位，信号采集接收装置304将接收的数据均按照方位进行编号，便于与不同的无线信号采集接收天线302对应上。

控制处理组件包括：采集时间同步器301、暂存器、比较器、以及运算控制器；接收的信号存储在暂存器305，运算控制器通过比较器306对所有暂存器数据进行处理，以及运算控制器307用来控制整个装置的运行。

控制处理组件，控制手持无人检测组件进行信号采集，并将各方位的进行比较运算，判断无人机出现的时间、相对方向以及移动速度。其中，采集时间同步器控制信号采集接收装置采集开启时间、间隔时间、结束时间；暂存器分低、中、高频三类暂存器，暂存器存储所有经采集装置处理后的放大信号数据；运算控制器通过比较器对所有暂存器数据进行处理，以及运算控制器用来控制整个装置的运行。

手持式显示组件为可触摸显示屏；

为实现目标显示，具体实施时，以时钟点作为方向坐标，将判定结果在对应的时钟位置以闪烁的红点指示无人机出现方位，红点数量代表发现的无人机数量；通过可触摸显示屏，持机人员可对出现的闪烁红点进行更进一步的信息了解，包括但不限于方位信息、数据强度变化信息、频段信息、既存时间、日历时间等；为实现所述目的，具体实施时，通过系统自带存储组件或外置存储组件，由装置自动或经持机人员手动操作将获取的数据强度变化信息、频段信息、既存时间、日历时间、方位信息、无人机数量等信息进行存储。

具体的，所述采集时间同步器控制低中高频信号采集接收装置每隔10毫秒获取1次经信号采集接收装置放大后的信号分别存入对应暂存器。

控制处理组件当某个方向的信号采集接收装置发现疑似信号后，进行2轮单信号采集接收装置工作模式，同频的每个信号采集接收装置单独进行一次信号采集，轮询2次后将采集结果和发现疑似信号结果进行对比；在最终对比结果中如果三个频段信号强度均有变化，且强度变化方向来源一致则可判定该方向有无人机出现。

控制处理组件将一定时间段内四个方向天线接收到的信号强度数字化，进行4次三角混合计算获得检测目标相对使用者的绝对方向和移动速度。

本实施例提供一种手持式无人机定位方法，参见图5所示，包括步骤F01，利用手持机信号检测组件采集周边无线信号数据；步骤F02，根据数据变化状态判断是否存在无人机及无人机方向；步骤F03，使用用手持式显示组件将处理结果实时展示给持机人；步骤F04，利用数据存储组件存储检测结果。

其中，利用手持机信号检测组件采集周边无线信号数据，包括：以圆心为中心，等间距向外12个方位布置无线信号采集天线，相邻无线信号采集天线与中心之间形成的圆周角为30°，无线信号采集天线包括间隔设置的低频无线信号采集接收天线、中频无线信号采集接收天线以及高频无线信号采集接收天线，同频天线的分布方式为每两个位于通过一直线的天线为一组，且两组相互垂直；

每隔10毫秒获取1次12个方位的信号；

对获取的12个方位的信号进行计算，当结果中检测出三个连续方位对应的相邻的三个频段信号强度均有增强变化，且信号强度变化方向来源一致则可判定该方向有无人机出现。

当检测出某个方向三个相邻不同频段的采集信号强度均有突然持续增强现象后作为疑似信号采集接收信号，为了防止环境信号干扰对检测造成的影响，依次将同频的每个信号采集接收装置单独进行一次信号采集，按采集到的信号强度从高到低对信号采集接收装置进行临时标定，同时将采集结果和发现的疑似增强信号记录进行数字化。

对每个频段连续执行4次，得到每个信号采集接收装置获取信号强度的变化趋势，对所测的同频数据进行比较确定出最强、次强、次弱、最弱位置分布，对目标点、最强数据点、次强数据点、次弱数据点、最弱数据点分布变化分别获得次强到最强、次弱到最弱的对应的方位的变化趋势图，得到疑似目标相对使用者的绝对的飞行方向。

将目标点、最强数据点、次强数据点、次弱数据点、最弱数据点形成多个三角型模型：包括目标点、最强数据点、次强数据点空间投影形成的三角型；目标点、最强数据点、最弱数据点空间投影形成的三角型；目标点、次强数据点、最弱数据点空间投影形成的三角型；目标点、次弱数据点、最弱数据点投影形成的三角型；目标点、次强数据点、次弱数据点投影形成的三角型；最强点、次强数据点、次弱数据点投影形成的三角型；

对所形成的多个三角型模型做变化积分处理，做变化积分处理时要考虑采集器采集的信号状态从次弱点到最弱点变化过程中的时间因素对积分的影响、采集器采集的信号状态从次弱点到次强点变化过程中的时间因素对积分的影响。当次弱点积分值无限接近次强点积分值时，由最弱点指向最强点的方向为疑似目标所在方向，对应的次弱点指向次强点的方向为疑似目标的飞行方向，对应的次弱点积分由向次弱接近次强的时间与无线电传输速度的积为疑似目标的近似飞行速度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。