無人機反制技術概論第3章（4）一、課前提問1.射頻為什么能探測無人機？2.在一定條件下，軟件是不是能替代硬件？3.聲波能探測無人機嗎？二、軟件定義無線電

隨著無線電協(xié)議標準越來越多以及不斷更新，催生了一種新的無線電技術，叫做軟件定義無線電（SoftwareDefinedRadio，SDR），簡稱軟件無線電。

1.無線電之父（1）無線電通訊

無線電通訊指的是不用電線就可傳輸信息的電子傳播工具，由意大利的馬可尼和俄國的波波夫發(fā)明。同電話一樣，無線電報也是經(jīng)歷過早期無數(shù)次改進而發(fā)明的傳播工具。19世紀末有三個人對無線電報技術的發(fā)展作出了重大貢獻。英國劍橋大學實驗物理學教授詹姆斯·克勤克·麥克斯韋在1864年用數(shù)學方法證明了電波產(chǎn)生后能在相當遠的地方產(chǎn)生效應(電訊號并不限于電線傳送)。（1）無線電通訊

麥克斯韋還預言，這種訊號或電磁是以光速進行的。在此后22年的時間里，無線通訊還停留在理論上。1888年，德國物理學家享利?！ず掌澋脑囼炞C明了麥克斯韋的論斷是正確的。他在一個拋物面狀金屬鏡中心，裝了兩個導體，隔一縫隙，構成一種所謂火花隙放電器。在大約五英尺以外，再把一個線圈與另一個拋物面狀的集電器焦點上的放電器相連，對準第一個金屬鏡。（1）無線電通訊

赫茲發(fā)現(xiàn)，當?shù)谝粋€放電器發(fā)出火花時，引起了5英尺以外線圈中的另一個放電器發(fā)出較小的火花。赫茲還證明了無線電電磁波是沿直線運動的，可用金屬薄片反射，如同光波可用鏡子反射一樣，因此，無線電報毫無疑問是一個行得通的概念。（2）摩爾斯密碼（3）首次實現(xiàn)跨大西洋無線電通信（約2000公里）（4）泰坦尼克號事件（1912年）（5）馬克尼紀念郵票2.無線電通信

無線電通信是一種通過調(diào)制將需要傳送的聲音、文字、數(shù)據(jù)、圖像等電信號加載在無線電波上，這些無線電波能在空間中傳播，電波引起電磁場變化，會在導體中產(chǎn)生電流，穿透各種障礙物，通過解調(diào)將需要傳送的聲音、文字、數(shù)據(jù)、圖像等電信號從電流變化中提取出來，最終到達接收端。（1）中國法律對無線電的發(fā)射有規(guī)定1）0.5W：公眾無線電，只有這個頻段不需要執(zhí)照。2）0.5-5W：業(yè)余無線電，簡稱U段。（1）中國法律對無線電的發(fā)射有規(guī)定3）430-440MHz，簡稱V段。4）144-146MHz，相當于電臺，需要考執(zhí)照。5）U段和V段是國際都認可的業(yè)余無線電頻段。理論上需要考執(zhí)照，但是正常使用一般沒事。

市面上大部分對講機都在這個范圍，除部分兒童玩具對講機外。（2）中國法律對無線電的發(fā)射有規(guī)定

6）手持的對講機一般在5-8W，而車隊用的車臺可以達到100W。注意，對講機雖然是手持，但也屬于電臺。7）

以上的執(zhí)照——《中華人民共和國無線電臺執(zhí)照》。3.軟件

軟件的定義：軟件包括程序、數(shù)據(jù)和文檔。

軟件的特點：邏輯實體，抽象性沒有明顯制作過程，不存在磨損和老化軟件，但是對計算機有依賴性，復雜性高，一次性成本高。4.SDR

軟件定義無線電（SoftwareDefinedRadio，SDR）協(xié)議破解的單站定位技術，是當前階段使用最為方便的探測技術。（1）SDR軟件定義的無線通信協(xié)議而非通過硬件連線實現(xiàn)。（2）SDR的優(yōu)勢

1）打破常規(guī)2）節(jié)約成本3）節(jié)省資源4）應用廣泛

（3）SDR定義無線電

它是一種基于軟件

硬件事的無線通訊技術，其核心思想是將無線電的大部分，包括信號的調(diào)制、解調(diào)和信號處理等從硬件轉移到軟件中執(zhí)行。

FM收音機2）軟件定義無線電

它可以在不變更硬件的情況,適應不同的無線電協(xié)議及其更新。軟件無線電的內(nèi)涵包括兩個部分：1.可多頻段、多模式工作。2.可重配置、可重編程。3）SDR技術優(yōu)勢SDR技術讓無線電系統(tǒng)更靈活、可重配置，而且成本效益高，升級也簡便。簡單來說，SDR就是通過軟件來實現(xiàn)無線電的各種功能，讓系統(tǒng)更加靈活多變。5.軟件定義無線電的系統(tǒng)組件（天線）5.軟件定義無線電的系統(tǒng)組件（濾波器）5.軟件定義無線電的系統(tǒng)組件（低噪聲放大器）5.軟件定義無線電的系統(tǒng)組件（功率放大器）5.軟件定義無線電的系統(tǒng)組件（模數(shù)轉換器）5.軟件定義無線電的系統(tǒng)組件（數(shù)模轉換器）5.軟件定義無線電的系統(tǒng)組件（數(shù)字信號處理器）五、監(jiān)測設備及管控平臺五、監(jiān)測設備及管控平臺（能探測到無人機）六、軟件定義無線電的工作步驟七、軟件定義無線電的特點（優(yōu)點）1）

靈活性2）可升級3）多功能性七、軟件定義無線電的特點（缺點）1）計算資源需求高。2）功耗比較高。3）初其成本比較高。3.4聲波傳感器

1.聲波（機械波的一種）聲波的頻率范圍1）在20Hz（赫茲）~20000Hz（赫茲）之間。2）低頻聲波（20Hz以下）、中頻聲波（20Hz~20kHz）和高頻聲波（20kHz以上）3）低于20Hz（赫茲）的為次聲波，高于20000Hz（赫茲）的為超聲波早期的聲波釆集器二、聲波傳感器的工作原理

聲波檢測通過識別和分析無人機發(fā)出的獨特聲波來進行檢測早期的聲波采集器

聲波主要集中在中、低頻域四、聲波傳感器工作流程

聲波采集技術,利用聲學傳感器（麥克風陣列）捕捉無人機在飛行過程中，產(chǎn)生的聲音，這些聲音信號經(jīng)過處理和分析，用于檢測、定位和跟蹤無人機；聲波采集，特別適合在可視范圍外或復雜環(huán)境中使用1.聲波采集1）聲波傳播。2）捕捉信號。3）信號放大與濾波。3）麥克風陣列4）放大與濾波1.聲波采集4）模數(shù)轉換。

5）信號處理與分析。6）目標檢測與定位。五、工作方法1.聲波傳感器布置（1）單個麥克風

（2）麥克風陣列

2.聲波信號采集

（1）實時采集

（2）數(shù)據(jù)記錄

3.信號處理技術

（1）頻譜分析

（2）噪聲抑制

（3）特征提?。?）噪聲抑制（噪聲濾波器）4.目標檢測與定位

（1）三角測量

（2）波束形成

5.實時監(jiān)控與報警

（1）實時處理（2）報警系統(tǒng)聲學探測系統(tǒng)（土耳其）六、三角測量（1）傳感器布置

（2）聲音采集（3）時間差測量（4）計算位置（5）三角測量法（5）計算

計算，設有3個聲波傳感器A、B和C，它們的坐標位置分別為（XA，YA），（XB，YB）和（XC，YC），無人機的未知位置為（X，Y）（5）計算①設tA、tB和tC分別是聲波到達聲波傳感器A、B和C的時間。②聲波的傳播速度為V（5）計算③得到以下方程組：dA=V×tAdB=V×tBdC=V×tC（5）計算④dA，dB和dC分別是聲波到達3個聲波傳感器的距離⑤計算距離差，得到：dA-dB=V×（tA-tB）dB-dC=V×（tB-tC）⑥將距離差，代入距離公式：d=

可以解出聲源的具體坐標（x，y）七、優(yōu)、缺點1.優(yōu)點1）非接觸式2）全天候工作3）隱蔽性強

4）可檢測所有類型的無人機5）聲波傳感器是被動型七、優(yōu)、缺點2.缺點1）環(huán)境噪聲干擾