一种基于融合通讯的低空飞行器态势感知方法、系统、设备、介质及程序产品与流程

本发明涉及低空空域感知，具体涉及一种基于融合通讯的低空飞行器态势感知方法、系统、设备、介质及程序产品。

背景技术：

1、随着低空经济的快速发展和国家对低空空域管理改革的持续推进，低空飞行器数量呈爆发式增长态势，飞行器类型日趋多元化，空域环境日益复杂，对低空空域态势感知能力提出了更高的要求。

2、现有技术方案在低空空域态势感知应用中存在以下不足：多源数据缺乏有效融合，信息孤岛问题突出。不同制式的信号经各自独立的接收设备解调后，输出数据的格式、精度、更新频率及时空坐标系存在显著差异。尚未形成从物理层到应用层的一体化系统性融合方案。

3、因此，如何实现对低空空域多类型飞行器的全频段信号侦测、多制式统一解码及多源异构数据深度融合，以生成完整、连续、高精度的统一空域态势图，为低空飞行安全监管提供可靠的数据基础，是亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提供一种基于融合通讯的低空飞行器态势感知方法、系统、设备、介质及程序产品，旨在通过一体化架构与多源信息融合处理机制，实现对低空空域多类型飞行器的全频段信号侦测、多制式统一解码、多源数据深度融合、厘米级高精度定位及多模通信实时回传，从而有效提升低空空域态势感知的全面性、实时性与可靠性。

2、为实现上述目的，本发明提供一种基于融合通讯的低空飞行器态势感知方法，包括以下步骤：

3、对70mhz-6ghz频段内的低空飞行器无线电信号进行侦测；

4、识别侦测到的无线电信号并进行解调与解码，提取飞行器的位置信息、速度信息、高度信息、身份识别信息及飞行状态信息；

5、对所述飞行器的位置信息进行差分校正；

6、根据所述位置信息、速度信息、高度信息、身份识别信息和飞行状态信息，通过多源信息融合处理生成空域态势数据；

7、将所述空域态势数据实时传输至上级平台或地面控制中心。

8、进一步地，所述信号包括remote id信号、lora信号、ads-b信号、flarm信号及北斗报文信号中的至少两种；所述差分校正包括厘米级差分校正；传输所述空域态势数据的方式支持蜂窝网络及卫星通信。

9、进一步地，识别侦测到的无线电信号并进行解调与解码，具体包括：

10、构建信号特征提取模型，自动提取所侦测信号的频率、带宽、调制方式和信号强度特征，结合预设特征库匹配识别信号制式类型；

11、采用分布式处理架构与并行计算技术，对多个信号同时进行监测和分析；

12、通过卡尔曼滤波与加权融合算法，从不同制式通信数据中提取飞行器综合信息，并通过位置、时间戳及信号特征多维度匹配，将属于同一飞行器的多源信息进行关联。

13、进一步地，对70mhz-6ghz频段内的低空飞行器无线电信号进行侦测，具体包括：

14、针对连续波信号，采用基于能量检测的实时监测算法，结合信号特征匹配；对于脉冲信号，采用脉冲宽度识别模块，采用基于脉冲宽度和重复周期的自适应阈值检测；

15、采用多信号分离算法结合自适应滤波技术，对多个不同频率、不同强度的信号同时进行处理与区分；

16、采用跳频跟踪与波束成形技术，抑制强干扰信号。

17、本发明还提供一种基于融合通讯的低空飞行器态势感知系统，包括：

18、信号侦测模块，用于对70mhz-6ghz频段内的无线电信号进行侦测；

19、信号处理与分析模块，用于识别侦测到的无线电信号并进行解调与解码，提取飞行器的位置信息、速度信息、高度信息、身份识别信息及飞行状态信息；

20、位置增强模块，用于对所述飞行器的位置信息进行差分校正；

21、多源信息融合模块，用于根据所述位置信息、速度信息、高度信息、身份识别信息和飞行状态信息，通过多源信息融合处理生成空域态势数据；

22、通信传输模块，用于将所述空域态势数据实时传输至上级平台或地面控制中心；

23、供电管理模块，用于实现动态负载调整、低功耗模式及故障诊断与隔离。

24、本发明还提供一种基于融合通讯的低空飞行器态势感知设备，包括：

25、宽频谱侦测系统，用于对70mhz-6ghz频段内的低空飞行器无线电信号进行侦测；

26、信号监测与分析系统，连接至所述宽频谱侦测系统的输出端，用于识别remoteid、lora、ads-b、flarm及北斗报文信号并进行解调与解码，提取飞行器的位置信息、速度信息、高度信息、身份识别信息及飞行状态信息，并生成空域态势数据；

27、位置增强服务系统，用于对所述飞行器的位置信息进行差分校正；

28、数据交互系统，用于与空中交通管制系统或低空飞行服务站进行数据交互；

29、通信系统，用于将所述空域态势数据实时传输至上级平台或地面控制中心；

30、供电系统，用于实现动态负载调整、低功耗模式及故障诊断与隔离。

31、进一步地，所述宽频谱侦测系统集成可覆盖70mhz-6ghz的超宽带天线与低噪声放大器，并针对ads-b 1090mhz、航空器vhf 118-137mhz及无人机wi-fi 2.4ghz/5.8ghz关键频段设置有专用窄带滤波器；所述宽频谱侦测系统针对连续波信号，采用基于能量检测的实时监测算法，结合信号特征匹配；对于脉冲信号，采用脉冲宽度识别模块，采用基于脉冲宽度和重复周期的自适应阈值检测，并集成有自适应抗干扰模块，采用跳频跟踪与波束成形技术抑制强干扰信号。

32、进一步地，所述信号监测与分析系统构建有信号特征提取模型，用于自动提取频率、带宽、调制方式和信号强度特征并结合特征库匹配进行信号制式识别；所述信号监测与分析系统还包含多源数据融合引擎，采用卡尔曼滤波与加权融合算法从不同制式通信数据中提取飞行器综合信息，并通过位置、时间戳及信号特征多维度匹配关联同一飞行器的多源信息。

33、进一步地，所述供电系统包括：

34、动态负载调整单元，用于根据当前工作负载实时调节各功能模块的供电电压及工作频率；

35、低功耗控制单元，用于在侦测到无有效信号或设备处于待机状态时，控制至少部分功能模块进入休眠模式；

36、故障诊断与隔离单元，用于监测各功能模块的电流及电压状态，在检测到异常时切断对应模块的供电并上报故障信息。

37、进一步地，所述设备采用模块化架构，所述宽频谱侦测系统、信号监测与分析系统、位置增强服务系统、数据交互系统、通信系统及供电系统均为独立可插拔的标准化模块，支持按需灵活配置及现场快速更换。

38、本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的基于融合通讯的低空飞行器态势感知方法。

39、本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的基于融合通讯的低空飞行器态势感知方法。

40、通过上述技术方案，能实现以下有益效果：通过宽频谱侦测实现了70mhz-6ghz频段的频段信号侦测，覆盖了民航、通航、无人机、evtol等多类型飞行器的通信频段，实现了低空空域的全覆盖感知；通过将remote id、lora、ads-b、flarm、北斗这五类原本物理层、协议层互不兼容的信号时空统一，并结合卡尔曼滤波进行权重动态分配，实现了低空多飞行器目标数据关联。