[发明专利]一种基于旋翼微多普勒特征的多旋翼无人机识别方法

说明书

本发明属于雷达目标识别技术领域，具体的说是涉及一种基于旋翼微多普勒特征的多旋翼无人机识别方法。本发明的技术方案，主要通过雷达探测多旋翼无人机，根据接收到的多旋翼无人机回波信号，提取旋翼的微多普勒特征，获得目标多旋翼无人机的旋翼数、旋翼的旋转速度和叶片长度等参数，从而实现识别多旋翼无人机。本发明的有益效果为，本发明的方法可以实现快速识别多旋翼无人机。

技术领域

本发明属于雷达目标识别技术领域，具体的说是涉及一种基于旋翼微多普勒特征的多旋翼无人机识别方法。

背景技术

随着无人机技术的不断成熟和相关产品价格的大幅下降，各类型无人机已被应用于不同领域。于是在无人机为人们带来便利的同时，也成为了不法分子手中的犯罪工具。由于无人机监管控制措施的缺失，无人机滥用和违规飞行现象日趋严重。面对此类目标的威胁，目前尚无有效的检测与识别手段。

如今，多旋翼小型无人机不仅操控性简单，可以垂直起降，起飞后也可轻易在空中悬停，更具备了勤务性较高的优势，即当该类型无人机电机、电子调速器、电池、桨和机架损坏时，很容易替换零件等，比起其他固定翼无人机和直升机存在着巨大便捷，受到了越来越多消费者的青睐。而因其飞行高度多在1000米以下的低空区域，却加剧了低空空域的复杂环境，所以目前急需一种针对多旋翼小型无人机的发现与快速检测方法，但发现和定位低空多旋翼小型无人机目标却存在以下难点：

(1)多旋翼小型无人机空中飞行线路随意，大多不受空中交通法规限制；

(2)多旋翼小型无人机体积小，目标雷达截面积(Radar Cross Section,RCS)小，回波信号微弱，特别是在城市区域的复杂背景干扰下，目标极易被大量噪声所淹没；

(3)低空慢速飞行的多旋翼小型无人机具有很强的地杂波背景，使得对该类型无人机的探测变得极为困难；

由于上述原因，多旋翼小型无人机目标发现难、跟踪难、定位难等多项难题，而传统的发现定位系统已不再不适合检测和识别低空多旋翼小型无人机目标。

基于上述需求，目前急需研制针对多螺旋小型无人机目标的检测与识别技术。近年来，利用微动特征进行目标识别作为新兴的一个研究方向，得到了广泛的关注。目标微动特征，即除了目标主体的移动外，如果目标的其它部件还有摆动、转动或震动等，则这种运动将在目标回波信号上引起附加的频率调制。若将旋转旋翼叶片引起的多普勒调制视为目标无人机的一个独特特征，则可以通过对小型无人机目标进行快速识别。

发明内容

本发明所要解决的，就是针对上述问题，提供一种基于旋翼微多普勒特征的多旋翼无人机识别方法，解决现有低空空域缺乏针对多旋翼小型无人机的识别问题系。

本发明的技术方案为，一种基于旋翼微多普勒特征的多旋翼无人机识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采用雷达对多旋翼无人机进行探测，设目标多旋翼无人机的旋翼数为M，每个旋翼的叶片数为N，则该M个旋翼的无人机产生的雷达回波信号为：

其中，R_i,i＝0,...,M-1为第i+1个旋翼到雷达的距离，λ表示雷达发射波长，由于无人机旋翼之间的距离远小于无人机到雷达的距离，因此A_i可以近似为常数A；表示sinc函数；相位函数为：

式中，L为旋翼叶片的长度，为第i+1个旋翼的初始角，设无人机每个旋翼旋转角速度相等；Ω表示叶片的旋转角速度，β为俯仰角；

S2、根据接收到的回波信号获取目标多旋翼无人机的旋翼个数，具体为：