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用于侦测低空无人机的大规模无人机射频信号数据集(DroneRFa)


数据主编:俞宁宁 毛盛健 周成伟 孙国威 史治国 陈积明

 (浙江大学 信息与电子工程学院)


数据集介绍:

DroneRFa是依托国家自然科学基金、浙江省自然科学基金、浙江大学协同感知与自主无人系统浙江省重点实验室、河北省承德市公安局,旨在解决低空无人机检测识别研究对无人机真实射频数据的迫切需要,填补无人机大规模种类的射频信号数据集空白。

DroneRFa是由软件无线电设备(USRP-2955)探测无人机与遥控器相互通信的射频信号,记录无人机多频通信的真实数据。该数据集包含城市户外场景下运动无人机信号9类、城市室内场景下信号15类以及背景参照信号1类。每类数据有不少于12个片段,每个片段包含1亿个以上采样点。根据无人机工作频段,射频信号采集覆盖了3个开放频段 (Industrial Scientific Medical, ISM),即915 MHz(902~928 MHz)2.4 GHz(2400~2484.5 MHz)5.8 GHz(5725~5850 MHz)

  本数据集所有文件均为“.mat”格式,如图1所示。每个文件的名称为该文件的标签信息,包含三类标签属性:无人机机型(“T”)、探测距离(“D”)及信号片段序号(“S”)。标签信息采用了二进制编码表示特定的标签类别,即大写字符”(前缀)+“二进制数字串表示一个完整的标签信息,不同标签间采用“_”隔离。二进制编码与具体的标签对应关系可查阅表1。基于上述编码规则,举例“T0010_D01_S1110.mat”文件表示含义为40~80米远处的DJI Phantom 4 Pro机型无人机工作在5.8 GHz ISM的射频信号数据。每个“.mat”文件内包含了4通道数据,通道名为“RF0_I”“RF0_Q”“RF1_I”“RF1_Q”,其中“RF0”通道数据来自射频接收机的第一通道,“RF1”通道数据来自射频接收机的第二通道,“I”为基带信号的同相(In-phase)分量值,“Q”为基带信号的正交(Quadrature)分量值,数值存储为双精度浮点型(8字节)。以DJI Phantom 4 Pro机型为例,其采集信号在时域上分布如图2所示,其中的绘制数据分别来自数据集的“T0010_D00_S0111.mat”和“T0010_D00_S1111.mat”的前5兆个采样点。DroneRFa中的数据支持对无人机射频信号的时频域分析,如图3所示。


1 数据文件示意


2 Phantom 4 Pro近距离(D00)采样数据时域分布图


1 二进制编码与标签对应关系


3 DroneRFa中六类机型信号时频谱示意图


补充说明:

(1) Phantom 4 Pro(T0010)、MATRICE 200(T0011)Air 2s(T0101)Mini 3 Pro(T0110)Inspire 2(T0111)Mini 2(T1001)的前8个片段(S0000-S0111)无人机通信在2.4 GHz频段,后8个片段(S1000-S1111)无人机通信切换至在5.8 GHz频段;

(2) MATRICE 300(T1011)、MATRICE 30T(1101)6个片段(S0000-S0101)无人机通信在5.8 GHz频段,后6个片段(S0110-S1011)无人机通信在2.4 GHz频段;

(3) 除了FrSky X20飞控器(T10010)、Taranis plus飞控器(T10100)的采集频段设置为915 MHz2.4 GHz频段,其他类型均为2.4 GHz5.8 GHz频段。

(4) 在背景参考类(T0000)中,前16个片段(S0000~S1111)采集为城市户外场景,后16个片段(S10000~S11111)采集为城市室内场景(包含大量蓝牙、Wi-Fi信号)


下载与使用说明:

(1) 一次下载。建议存储本数据集在不小于1 TB的硬盘设备。

(2) 批量下载。可按文件名批量下载所需类型数据。

打包下载请关注“电子与信息学报”微信公众号

输入关键词:DroneRFa,获得 ftp密码(密码不定期更新)。

ftp地址:112.6.51.173(在ftp软件打开);账号: dzyxxxb

推荐使用FileZilla软件下载,ftp文件较大,网页下载可能不成功,软件下载地址:https://www.filezilla./download/cn

(3) 数据读取与使用。可使用Matlab软件或Python h5py库导入数据文件。以Python h5py库为例,读入数据可执行如图4所示脚本。每个“.mat”文件大小不超过1.5 G,对读写设备主存性能要求较低。


4 数据读取(Python脚本)


使用声明:

若在论文、学术报告中使用该数据集,请引用以下数据论文文献:

引用本文:俞宁宁, 毛盛健, 周成伟, 孙国威, 史治国, 陈积明. DroneRFa:用于侦测低空无人机的大规模无人机射频信号数据集[J]. 电子与信息学报. 2024,预出版.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 Technology2024,预出版.doi: 10.11999/JEIT230570 

论文全文链接:https://jeit.ac.cn/cn/article/doi/10.11999/JEIT230570

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