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任俊宇1,2, 俞寧寧1,2, 周成偉1,2, 史治國1,4, 陳積明2,3

1 浙江大學(xué) 信息與電子工程學(xué)院

2 浙江大學(xué) 工業(yè)控制技術(shù)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

3 杭州電子科技大學(xué) 自動(dòng)化學(xué)院

4 浙江大學(xué) 金華研究院

無人機(jī)射頻檢測(cè)是實(shí)現(xiàn)非合作無人機(jī)管控的手段之一，而基于射頻信號(hào)的無人機(jī)個(gè)體識(shí)別(DIR)是無人機(jī)檢測(cè)的重要環(huán)節(jié)。鑒于當(dāng)前DIR開源數(shù)據(jù)集缺失，該文公開了一個(gè)名為DroneRFb-DIR的無人機(jī)射頻信號(hào)數(shù)據(jù)集。該數(shù)據(jù)集使用軟件無線電設(shè)備采集無人機(jī)與遙控器間通信的射頻信號(hào)，包含城市場(chǎng)景下的無人機(jī)種類共6類(每類無人機(jī)各包含3架不同個(gè)體)以及1類背景參考信號(hào)。采樣信號(hào)存儲(chǔ)為最原始的I/Q數(shù)據(jù)，每類數(shù)據(jù)包含不少于40個(gè)片段，每個(gè)片段包含不少于4 M個(gè)采樣點(diǎn)。信號(hào)采集范圍為2.4～2.48 GHz，包含無人機(jī)飛控信號(hào)、圖傳信號(hào)以及周圍干擾設(shè)備的信號(hào)。該數(shù)據(jù)集包含詳細(xì)的個(gè)體編號(hào)和視距或非視距場(chǎng)景標(biāo)注，并已劃分訓(xùn)練集與測(cè)試集，以便于用戶進(jìn)行識(shí)別算法驗(yàn)證和性能對(duì)比分析。與此同時(shí)，該文提供了一種基于快速頻率估計(jì)和時(shí)域相關(guān)分析的無人機(jī)個(gè)體識(shí)別方法，并在該數(shù)據(jù)集上驗(yàn)證了所提方法的有效性。

數(shù)據(jù)集下載鏈接：

https://www.scidb.cn/detail?dataSetId=84cf9101e739402784b1396783881202

01 數(shù)據(jù)集介紹

DroneRFb-DIR是依托國家自然科學(xué)基金、浙江大學(xué)工業(yè)控制技術(shù)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，旨在解決低空無人機(jī)個(gè)體識(shí)別研究對(duì)無人機(jī)真實(shí)射頻數(shù)據(jù)的迫切需要，填補(bǔ)無人機(jī)大規(guī)模個(gè)體的射頻信號(hào)數(shù)據(jù)集空白。本數(shù)據(jù)集場(chǎng)景豐富、個(gè)體數(shù)量多，可滿足基于射頻的無人機(jī)個(gè)體識(shí)別研究。

本數(shù)據(jù)集是由軟件無線電設(shè)備（USRP-2955）探測(cè)無人機(jī)與遙控器相互通信的射頻信號(hào)，記錄無人機(jī)多頻通信的真實(shí)數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)集包含城市戶外場(chǎng)景、城市室內(nèi)場(chǎng)景下無人機(jī)種類共6類（每類無人機(jī)各包含3架不同個(gè)體）以及1類背景參考信號(hào)。每類數(shù)據(jù)包含不少于40個(gè)片段，每個(gè)片段包含不少于4兆個(gè)采樣點(diǎn)。根據(jù)無人機(jī)工作頻段，信號(hào)采集范圍為2.4~2.48 GHz，包含無人機(jī)飛控信號(hào)、圖傳信號(hào)以及周圍干擾設(shè)備的信號(hào)。

本數(shù)據(jù)集所有文件均為“.mat”格式。對(duì)于放置在“train”文件夾下的訓(xùn)練集，每個(gè)文件的名稱為該文件的標(biāo)簽信息。對(duì)于放置在“test”文件夾下的測(cè)試集，每個(gè)文件的名稱為該文件標(biāo)號(hào)，無特殊含義。在文件“test_labels.txt”中記錄了文件標(biāo)號(hào)對(duì)應(yīng)文件的標(biāo)簽信息。以標(biāo)簽“A1_IN_S0_slice_2.mat”為例，“A1”代表無人機(jī)機(jī)型及其個(gè)體編號(hào)(機(jī)型“A/Background/C/D/E/F/G”+個(gè)體編號(hào)“1/2/3”)、“IN”代表采集條件(“IN”代表視距采集，“OUT”代表非視距采集)，“S0”代表采集時(shí)間序號(hào)，“slice_2”代表片段序號(hào)。每個(gè)“.mat”文件內(nèi)包含了雙通道數(shù)據(jù)，通道名為“I”、“Q”，其中“I”為基帶信號(hào)的同相(In-phase)分量值，“Q”為基帶信號(hào)的正交(Quadrature)分量值，數(shù)值存儲(chǔ)為單精度浮點(diǎn)型(2字節(jié))。以DJI Mavic 3 Pro機(jī)型為例，其采集信號(hào)在時(shí)頻域上分布如圖3所示，分別對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)集中的“A1_IN_S0_slice_1.mat”文件和“A1_OUT_slice_4.mat”文件。對(duì)于視距和非視距場(chǎng)景，二者的信噪比相差大致在20 dB。

圖1 數(shù)據(jù)集采集場(chǎng)景

圖2 無人機(jī)信號(hào)片段名稱示例

表1 個(gè)體標(biāo)簽與型號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系

個(gè)體標(biāo)簽	型號(hào)
A1,A2,A3	DJI Mavic 3 Pro
B	背景
C1,C2,C3	DJI Mini 2 SE
D1,D2,D3	DJI Mini 4 Pro
E1,E2,E3	DJI Mini 3
F1,F2,F3	DJI Air 3
G1,G2,G3	DJI Air 2S

圖3 DJI Mavic 3 Pro無人機(jī)信號(hào)時(shí)頻圖

圖4 無人機(jī)圖傳（紅色實(shí)線框）與飛控信號(hào)（藍(lán)色實(shí)線框）特征示意

02 下載與使用說明

(1) 數(shù)據(jù)集已壓縮分卷，單卷2 GB，總大小為64 GB，建議數(shù)據(jù)集存儲(chǔ)空間大于100 GB。

(2) 數(shù)據(jù)讀取與使用?？墒褂肕atlab軟件或Python h5py庫導(dǎo)入數(shù)據(jù)文件。以Python h5py庫為例，讀入數(shù)據(jù)可執(zhí)行下列腳本。

import h5py

filename = "xxx.mat"

data = h5py.File(filename)

datalist = list(data.keys())

data = data["I"][0] + 1j*data["Q"][0]

(3) 若在論文、學(xué)術(shù)報(bào)告中使用該數(shù)據(jù)集，請(qǐng)標(biāo)注數(shù)據(jù)集引用方式：：

引用本文: 任俊宇, 俞寧寧, 周成偉, 史治國, 陳積明. DroneRFb-DIR: 用于非合作無人機(jī)個(gè)體識(shí)別的射頻信號(hào)數(shù)據(jù)集[J]. 電子與信息學(xué)報(bào). doi: 10.11999/JEIT240804

Citation: REN Junyu, YU Ningning, ZHOU Chengwei, SHI Zhiguo, CHEN Jiming. DroneRFb-DIR: An RF Signal Dataset for Non-cooperative Drone Individual Identification[J]. Journal of Electronics & Information Technology. doi: 10.11999/JEIT240804

延伸閱讀：浙江大學(xué)史治國教授團(tuán)隊(duì)在2024年發(fā)表于《電子與信息學(xué)報(bào)》的數(shù)據(jù)集文章《DroneRFa：用于偵測(cè)低空無人機(jī)的大規(guī)模無人機(jī)射頻信號(hào)數(shù)據(jù)集》，在學(xué)報(bào)官網(wǎng)年下載量近3萬次，歡迎關(guān)注。

相關(guān)視頻：

【浙江大學(xué)“求是鷹眼”反無人機(jī)系統(tǒng)宣傳片】

https://www.bilibili.com/video/BV1Gq421P78M/?share_source=copy_web&vd_source=b017d4aef14a44dbecd2adb5f63dcfe3

目前，《電子與信息學(xué)報(bào)》數(shù)據(jù)集已移至中國科學(xué)院數(shù)據(jù)銀行(Science-DB)，下載鏈接：

1）基于全球AIS的多源航跡關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)集（MTAD）

https://www.scidb.cn/detail?dataSetId=c7d8dc56fe854ec2b084d075feb887fd

2）雙清一號(hào)（珞珈三號(hào)01星）多模式成像樣例數(shù)據(jù)集

https://www.scidb.cn/detail?dataSetId=547dfb4f37af43a598e419689e3eb32a

3）超大規(guī)模MIMO陣列可視區(qū)域空間分布數(shù)據(jù)集

https://www.scidb.cn/detail?dataSetId=e9bc4450808d455396ba1c86d1c12126

4）DroneRFa丨用于偵測(cè)低空無人機(jī)的大規(guī)模無人機(jī)射頻信號(hào)數(shù)據(jù)集

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