Wireless UAV restraining system

Abstract

The large growth in the number of UAVs for civil use has been accompanied by an increase in the number of incidents with these devices, causing several problems to the authorities, since sometimes they are used in restricted areas, which may lead to disruption to air traffic and possibly endanger human lives. That increases the need of detection systems, such as radars, which sometimes have a high cost. In this thesis, a Low-cost Software Defined Radio based Frequency Modulated Continuous Wave (FMCW) Radar is developed, for real time target detection. For the software part, GNU Radio is used and for the hardware part, two different SDR platforms are studied, USRP N210 and LimeSDR mini. The software developed on GNU Radio is tested through a series of simulations in order to verify its capacity to obtain the range of the target and also the speed of the target and, real time target detection results for the two different SDR Platforms are presented and compared. The results obtained demonstrate the ability of the developed software to be used as part of a Low-cost Software Defined Radio based FMCW Radar, and also the potential of this system to be used for target detection, as long as the problem of the additional delay created by the SDR platforms used is solved.

O grande crescimento do número de UAVs para uso civil tem sido acompanhado por um aumento do número de incidentes com esses dispositivos, causando vários problemas às autoridades, já que por vezes estes são usados em áreas restritas, o que pode levar à interrupção do tráfego aéreo e possivelmente pôr em perigo vidas humanas. Isto aumenta a necessidade de sistemas de detecção, como os radares, que por vezes têm um custo elevado. Nesta tese, é desenvolvido um sistema de Radar Contínuo Modulado na Frequência baseado em plataformas de Rádio Definido por Software (SDR) de baixo Custo, para detecção de alvos em tempo real. Para o desenvolvimento de software, o GNU Radio é usado e para a componente de hardware são estudadas duas plataformas SDR diferentes, USRP N210 e LimeSDR mini. O software desenvolvido no GNU Radio é testado através de uma série de simulações, a fim de verificar a sua capacidade de detecção da distância a que o alvo se encontra e da velocidade a que o alvo se desloca, e os resultados da detecção de alvos em tempo real para as duas diferentes plataformas SDR são apresentados e comparados. Os resultados obtidos demonstram a capacidade do software desenvolvido ser usado como parte de um sistema de Radar Contínuo Modulado na Frequência baseado em plataformas de Rádio Definido por Software de baixo custo, e também o potencial deste sistema ser usado para a detecção de alvos, desde que seja resolvido o problema do atraso adicional criado pelas plataformas SDR usadas.