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用于偵測低空無人機的大規(guī)模無人機射頻信號數(shù)據(jù)集(DroneRFa)

數(shù)據(jù)主編：俞寧寧 毛盛健 周成偉 孫國威 史治國 陳積明

 （浙江大學 信息與電子工程學院）

一、數(shù)據(jù)集下載

科學數(shù)據(jù)銀行（Science-DB）：

https://www.scidb.cn/detail?dataSetId=34f0a91e8a544904998b8fdc44477380

二、數(shù)據(jù)集介紹

DroneRFa是依托國家自然科學基金、浙江省自然科學基金、浙江大學協(xié)同感知與自主無人系統(tǒng)浙江省重點實驗室、河北省承德市公安局，旨在解決低空無人機檢測識別研究對無人機真實射頻數(shù)據(jù)的迫切需要，填補無人機大規(guī)模種類的射頻信號數(shù)據(jù)集空白。

DroneRFa是由軟件無線電設(shè)備（USRP-2955）探測無人機與遙控器相互通信的射頻信號，記錄無人機多頻通信的真實數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)集包含城市戶外場景下運動無人機信號9類、城市室內(nèi)場景下信號15類以及背景參照信號1類。每類數(shù)據(jù)有不少于12個片段，每個片段包含1億個以上采樣點。根據(jù)無人機工作頻段，射頻信號采集覆蓋了3個開放頻段 (Industrial Scientific Medical, ISM)，即915 MHz(902~928 MHz)、2.4 GHz(2400~2484.5 MHz)和5.8 GHz(5725~5850 MHz)。

本數(shù)據(jù)集所有文件均為“.mat”格式，如圖1所示。每個文件的名稱為該文件的標簽信息，包含三類標簽屬性：無人機機型(“T”)、探測距離(“D”)及信號片段序號(“S”)。標簽信息采用了二進制編碼表示特定的標簽類別，即“大寫字符”(前綴)+“二進制數(shù)字串”表示一個完整的標簽信息，不同標簽間采用“_”隔離。二進制編碼與具體的標簽對應(yīng)關(guān)系可查閱表1?；谏鲜鼍幋a規(guī)則，舉例“T0010_D01_S1110.mat”文件表示含義為40~80米遠處的DJI Phantom 4 Pro機型無人機工作在5.8 GHz ISM的射頻信號數(shù)據(jù)。每個“.mat”文件內(nèi)包含了4通道數(shù)據(jù)，通道名為“RF0_I”、“RF0_Q”、“RF1_I”、“RF1_Q”，其中“RF0”通道數(shù)據(jù)來自射頻接收機的第一通道，“RF1”通道數(shù)據(jù)來自射頻接收機的第二通道，“I”為基帶信號的同相(In-phase)分量值，“Q”為基帶信號的正交(Quadrature)分量值，數(shù)值存儲為雙精度浮點型(8字節(jié))。以DJI Phantom 4 Pro機型為例，其采集信號在時域上分布如圖2所示，其中的繪制數(shù)據(jù)分別來自數(shù)據(jù)集的“T0010_D00_S0111.mat”和“T0010_D00_S1111.mat”的前5兆個采樣點。DroneRFa中的數(shù)據(jù)支持對無人機射頻信號的時頻域分析，如圖3所示。

圖1 數(shù)據(jù)文件示意

圖2 Phantom 4 Pro近距離(D00)采樣數(shù)據(jù)時域分布圖

表1 二進制編碼與標簽對應(yīng)關(guān)系

圖3 DroneRFa中六類機型信號時頻譜示意圖

補充說明：

(1) Phantom 4 Pro(T0010)、MATRICE 200(T0011)、Air 2s(T0101)、Mini 3 Pro(T0110)、Inspire 2(T0111)、Mini 2(T1001)的前8個片段(S0000-S0111)無人機通信在2.4 GHz頻段，后8個片段(S1000-S1111)無人機通信切換至在5.8 GHz頻段；

(2) MATRICE 300(T1011)、MATRICE 30T(1101)前6個片段(S0000-S0101)無人機通信在5.8 GHz頻段，后6個片段(S0110-S1011)無人機通信在2.4 GHz頻段；

(3) 除了FrSky X20飛控器(T10010)、Taranis plus飛控器(T10100)的采集頻段設(shè)置為915 MHz和2.4 GHz頻段，其他類型均為2.4 GHz和5.8 GHz頻段；

(4) 在背景參考類(T0000)中，前16個片段(S0000~S1111)采集為城市戶外場景，后16個片段(S10000~S11111)采集為城市室內(nèi)場景(包含大量藍牙、Wi-Fi信號)。

三、使用說明

(1) 數(shù)據(jù)讀取與使用?？墒褂肕atlab軟件或Python h5py庫導入數(shù)據(jù)文件。以Python h5py庫為例，讀入數(shù)據(jù)可執(zhí)行如圖4所示腳本。每個“.mat”文件大小不超過1.5 G，對讀寫設(shè)備主存性能要求較低。

圖4 數(shù)據(jù)讀取(Python腳本)

(2) 若在論文、學術(shù)報告中使用該數(shù)據(jù)集，請引用以下數(shù)據(jù)論文文獻：

引用本文:    俞寧寧, 毛盛健, 周成偉, 孫國威, 史治國, 陳積明. DroneRFa：用于偵測低空無人機的大規(guī)模無人機射頻信號數(shù)據(jù)集[J]. 電子與信息學報, 2024, 46(4): 1147-1156. doi: 10.11999/JEIT230570 

Citation:    YU Ningning, MAO Shengjian, ZHOU Chengwei, SUN Guowei, SHI Zhiguo, CHEN Jiming. DroneRFa: A Large-scale Dataset of Drone Radio Frequency Signals for Detecting Low-altitude Drones[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2024, 46(4): 1147-1156. doi: 10.11999/JEIT230570 

論文全文鏈接：http://www.sharego.top/cn/article/doi/10.11999/JEIT230570