一种无人机信号识别训练平台的制作方法

本发明涉及无人机信号识别训练，更具体地说，它涉及一种无人机信号识别训练平台。

背景技术：

1、随着无人机技术的快速发展，部队、安防等领域对无人机信号识别能力的需求日益迫切，亟需专业化的训练平台提升受训人员对不同类型无人机信号的识别、区分及抗干扰识别能力。

2、目前的信号识别训练主要借用电子测量实验室的通用设备，即信号发生器与频谱分析仪结合的方式。此种方式本质上属于测试环境而非训练平台。

3、现有技术存在电磁环境仿真失真问题，采用单一的信号发生器，缺乏多源信号在时域、频域的相干性模拟，无法还原真实的复杂电磁频谱环境；训练手段单一问题，受训人员仅能观察单一频谱波形，缺乏在复杂电磁干扰环境下对微弱信号进行动态提取与识别的实战化训练；平台集成度与适配性差问题，各功能模块独立分散，通过通用接口连接，缺乏统一的主控单元，导致系统部署复杂、连线繁多，难以满足野外机动训练所需的快速转场与高可靠性要求；评估反馈机制缺失问题，现有平台评估主要依赖人工比对，主观性强、评估维度单一、精度有限，且无法根据评估结果实时调整训练难度，形成有效的闭环训练。

技术实现思路

1、本发明提供一种无人机信号识别训练平台，解决相关技术中的无人机信号识别训练缺乏系统性、训练效果难以量化评估、训练难度无法自适应调整的技术问题。

2、本发明公开了一种无人机信号识别训练方法，包括以下步骤：主控单元获取训练想定数据，基于训练想定数据生成信号配置参数和干扰配置参数，并通过背板总线将信号配置参数下发至信号模拟单元、将干扰配置参数下发至干扰模拟单元，其中，信号配置参数包括待模拟的无人机信号类型、载波频率、调制方式、功率电平和信道效应参数，干扰配置参数包括干扰信号类型、干扰频段、干扰功率和干扰时序参数；信号模拟单元基于信号配置参数，通过数字信号处理生成无人机模拟信号，并将无人机模拟信号通过射频端口输出；干扰模拟单元基于干扰配置参数，通过数字信号处理生成电磁干扰信号，电磁干扰信号与无人机模拟信号通过射频合路形成混合射频信号；信号接收单元接收混合射频信号，对混合射频信号依次进行下变频处理、模数转换和数字信号处理，获得信号测量数据，其中，信号测量数据包括频谱数据、信号频率、信号带宽和信号电平；训练终端显示频谱数据，接收受训人员基于频谱数据输入的信号识别操作，获得受训人员识别结果，其中，受训人员识别结果包括受训人员识别的信号类型、信号频率、信号带宽和信号电平；主控单元获取当前训练课目对应的标准信号参数，将受训人员识别结果与标准信号参数进行比对，计算各评估维度的偏差值，基于偏差值生成评估结果；主控单元将评估结果发送至训练终端进行显示，并基于评估结果和预设的训练策略，判断是否需要调整训练参数，若需要调整，则主控单元生成更新后的信号配置参数和干扰配置参数，返回执行参数下发步骤。

3、进一步地，主控单元在下发配置参数之前，还通过背板总线向高精度授时单元发送同步触发指令，高精度授时单元响应该指令，通过时钟分配器将统一的参考时钟信号分发至信号模拟单元、干扰模拟单元和信号接收单元，使各单元锁定至相同的时间基准和频率基准。

4、进一步地，信号模拟单元生成无人机模拟信号的步骤包括：fpga内部的数字上变频模块根据信号配置参数中的载波频率和调制方式，生成数字基带信号并进行上变频处理，获得数字中频信号；数字中频信号经数模转换器转换为模拟中频信号；模拟中频信号经射频上变频模块变换至目标射频频段，获得无人机模拟信号。

5、进一步地，信号模拟单元在生成数字基带信号后，还在fpga内部对数字基带信号进行信道效应叠加处理，该处理过程为：根据信号配置参数中的信道效应参数，在数字域叠加瑞利衰落或阴影衰落，并通过动态调整fir滤波器的系数模拟多径时延扩展特性，获得叠加信道效应后的数字基带信号。

6、进一步地，信号模拟单元在射频输出端配置数控衰减器，根据信号配置参数中的功率电平要求，调整数控衰减器的衰减量，控制无人机模拟信号的输出功率。

7、进一步地，电磁干扰信号的类型包括白噪声干扰、窄带干扰和跳频干扰中的一种或多种组合。

8、进一步地，训练终端记录信号出现时刻的第一时间戳和受训人员完成识别操作时刻的第二时间戳，基于第一时间戳和第二时间戳计算响应时延。

9、进一步地，主控单元将受训人员识别结果与标准信号参数进行比对的步骤包括：将受训人员识别的信号类型与标准信号类型进行匹配，若匹配成功则该维度评分为满分，若匹配失败则该维度评分为零分；计算受训人员识别的信号频率与标准信号频率的差值获得频率偏差，计算受训人员识别的信号带宽与标准信号带宽的差值获得带宽偏差，计算受训人员识别的信号电平与标准信号电平的差值获得电平偏差；根据预设的评分规则，将频率偏差、带宽偏差、电平偏差和响应时延分别映射为对应维度的量化评分；对各评估维度的量化评分进行加权求和，获得综合评分。

10、进一步地，预设的训练策略包括：若综合评分高于预设的上限阈值，则提升训练难度；若综合评分低于预设的下限阈值，则降低训练难度；若综合评分处于上限阈值与下限阈值之间，则维持当前训练难度；其中，提升训练难度的方式包括增加电磁干扰信号的功率、增加干扰信号的类型数量、降低无人机模拟信号的输出功率或增加同时出现的无人机信号数量。

11、本发明公开了一种无人机信号识别训练平台，包括：主控单元，用于获取训练想定数据，基于训练想定数据生成信号配置参数和干扰配置参数，通过背板总线下发配置参数，获取标准信号参数和受训人员识别结果进行比对生成评估结果，并基于评估结果调整训练参数；信号模拟单元，通过背板总线与主控单元连接，用于基于信号配置参数生成无人机模拟信号；干扰模拟单元，通过背板总线与主控单元连接，用于基于干扰配置参数生成电磁干扰信号；信号接收单元，通过背板总线与主控单元连接，用于接收混合射频信号并进行信号处理获得信号测量数据；高精度授时单元，通过背板总线与主控单元连接，用于向信号模拟单元、干扰模拟单元和信号接收单元提供统一的参考时钟信号；训练终端，通过以太网与主控单元连接，用于显示频谱数据并接收受训人员的信号识别操作。

12、本发明通过采用背板式集成机箱架构，将主控单元、信号模拟单元、干扰模拟单元、信号接收单元和高精度授时单元通过背板总线紧密耦合，解决了平台集成度与适配性差的技术问题，系统结构紧凑、连接可靠，能够满足野外机动训练所需的快速转场与高可靠性要求；通过引入高精度授时单元为各单元提供统一的时间与频率基准，使得无人机模拟信号与电磁干扰信号在时域和频域上严格同步，解决了电磁环境仿真失真的技术问题，能够准确模拟真实环境中干扰信号与目标信号的相干特性；通过配置独立的干扰模拟单元，生成白噪声干扰、窄带干扰、跳频干扰等多种类型的电磁干扰信号并与无人机模拟信号进行同步叠加，解决了训练手段单一的技术问题，使受训人员能够在复杂电磁干扰环境下进行微弱信号的动态提取与识别训练；通过在主控单元部署评估算法，自动对信号类型识别准确性、频率偏差、带宽偏差、电平偏差和响应时延等多个维度进行量化评分，并基于评估结果动态调整训练参数，解决了评估反馈机制缺失的技术问题，形成训练、评估、优化的闭环。