一种城市环境无人机侦测反制系统及方法与流程

1.本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种城市环境无人机侦测反制系统及方法。


背景技术：

2.随着无人机技术不断发展完善，民用商业小型无人机市场逐渐扩大，越来越多的人可以获取无人机，并且操作无人机的操作难度也越来越低。目前，针对无人机飞行管理的法律法规尚不完善，对其监管存在较大空白，且无人机生产行业没有形成统一的规范，导致多数无人机飞行存在安全隐患，同时给不法分子以可乘之机。
3.现有技术中，针对空中目标常采用雷达探测模式。城市环境下，电磁环境复杂、地形复杂，且人口密度大，通过雷达侦测无人机可能对周围电磁场造成干扰，影响居民日常生活。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对上述至少一部分不足之处，提供一种在日常预警的过程中无需主动向外辐射电磁波进行侦测的无人机侦测反制系统及方法。
5.为了实现上述目的，本发明提供了一种城市环境无人机侦测反制系统，该系统包括：无线电侦测干扰设备、光电搜索跟踪设备及显控设备；
6.所述无线电侦测干扰设备用于侦测无人机，在侦测到无人机后向所述显控设备发送第一报警信息，以及响应于所述显控设备发出的干扰控制指令，发射相应干扰信号对目标无人机的通信频段进行干扰打击；其中，所述第一报警信息至少包括无人机的方位信息及通信频段信息；
7.所述光电搜索跟踪设备用于侦测无人机，响应于所述显控设备发出的跟踪控制指令跟踪无人机，以及在侦测或跟踪到无人机后向所述显控设备发送第二报警信息；其中，所述第二报警信息至少包括无人机的位置信息和图像信息；
8.所述显控设备用于在接收到所述第一报警信息后根据无人机的方位信息生成相应跟踪控制指令并发送至所述光电搜索跟踪设备，在接收到所述第二报警信息后根据无人机的图像信息进行目标识别与验证，以及在验证确定识别到目标无人机后，根据该目标无人机的通信频段信息及位置信息，生成相应干扰控制指令并发送至所述无线电侦测干扰设备，和/或，生成相应报警报告并上报给使用者。
9.可选地，所述光电搜索跟踪设备包括转台、通讯处理板和红外探测器；所述转台用于搭载所述红外探测器，所述通讯处理板用于实现所述光电搜索跟踪设备内部的信息交互。
10.可选地，所述光电搜索跟踪设备还包括可见光摄像机，设于所述转台上。
11.可选地，所述无线电侦测干扰设备包括侦测天线、干扰天线、接收通道单元、天线功放单元和信号处理单元；
12.所述侦测天线用于接收无线电信号以侦测无人机，以及通过所述接收通道单元向所述信号处理单元发送回波数据；
13.所述信号处理单元用于基于回波数据进行处理，确定无人机的方位信息及通信频段信息，以及基于所述显控设备发出的干扰控制指令进行处理，确定干扰信号的频段与功率，并发送相应指令至所述天线功放单元；
14.所述天线功放单元用于响应于所述信号处理单元发出的指令，生成相应的干扰信号，并通过所述干扰天线发射。
15.可选地，所述天线功放单元生成相应的干扰信号，包括：
16.覆盖目标无人机的通信频段，生成宽带干扰信号。
17.可选地，所述的城市环境无人机侦测反制系统还包括：网络连接设备；
18.所述显控设备通过所述网络连接设备与所述无线电侦测干扰设备和所述光电搜索跟踪设备连接。
19.可选地，所述的城市环境无人机侦测反制系统还包括：服务器；
20.所述服务器通过所述网络连接设备与所述无线电侦测干扰设备和所述光电搜索跟踪设备连接。
21.可选地，所述网络连接设备与所述无线电侦测干扰设备和所述光电搜索跟踪设备之间采用光纤连接，通过光纤收发器进行信号转换。
22.本发明还提供了一种城市环境无人机侦测反制方法，该方法采用如上述任一项所述的城市环境无人机侦测反制系统实现，包括如下步骤：
23.s1、通过无线电侦测干扰设备和光电搜索跟踪设备侦测无人机；
24.s2、若所述无线电侦测干扰设备侦测到无人机，则执行步骤s3，若所述光电搜索跟踪设备侦测到无人机，则直接执行步骤s4；
25.s3、根据所述无线电侦测干扰设备获取的无人机的方位信息生成相应的跟踪控制指令，发送至所述光电搜索跟踪设备，引导所述光电搜索跟踪设备跟踪相应无人机；
26.s4、根据所述光电搜索跟踪设备获取的无人机的图像信息进行目标识别与验证，判定当前无人机是否为目标无人机，若是则执行步骤s5，否则返回步骤s1；
27.s5、根据目标无人机的通信频段信息及位置信息，生成并发射相应干扰信号，对目标无人机的通信频段进行干扰打击。
28.可选地，所述步骤s5中，生成并发射相应干扰信号包括：
29.针对目标无人机的通信频段，生成覆盖目标无人机的通信频段的宽带干扰信号并发射。
30.本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供了一种城市环境无人机侦测反制系统及方法，本发明采用光电探测技术复合无线电技术，光电搜索跟踪设备可自行搜索目标也可接受无线电预警的引导，在预警探测阶段对外无主动电磁辐射，对周围居住人员及周边通信无影响，且基于光电搜索跟踪设备获取的图像信息可对目标进行验证，探测精度高，不易出现虚警事件；同时，本发明采用电磁干扰的方式对目标无人机进行处置，不易造成无人机坠毁，减少了二次伤害的概率。
附图说明
31.图1是本发明实施例中一种城市环境无人机侦测反制系统结构框图；
32.图2是本发明实施例中一种城市环境无人机侦测反制方法步骤示意图。
具体实施方式
33.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.如图1所示，本发明实施例提供的一种城市环境无人机侦测反制系统，包括无线电侦测干扰设备、光电搜索跟踪设备及显控设备。具体地，其中：
35.无线电侦测干扰设备用于侦测无人机，在侦测到无人机后，向显控设备发送第一报警信息，以及，响应于显控设备发出的干扰控制指令，发射相应的干扰信号对目标无人机的通信频段进行干扰打击；其中，第一报警信息至少包括无人机的方位信息及通信频段信息。
36.光电搜索跟踪设备用于侦测无人机，响应于显控设备发出的跟踪控制指令跟踪相应的无人机，以及，在侦测或跟踪到无人机后，向显控设备发送第二报警信息；其中，第二报警信息至少包括无人机的位置信息和图像信息。
37.显控设备用于在接收到第一报警信息后，根据获取的无人机的方位信息，生成相应的跟踪控制指令并发送至光电搜索跟踪设备，在接收到第二报警信息后，根据获取的无人机的图像信息进行目标识别与验证，以及，在验证确定识别到目标无人机后，根据该目标无人机的通信频段信息及位置信息，生成相应干扰控制指令并发送至无线电侦测干扰设备，和/或，生成相应报警报告并上报给使用者。其中，该目标无人机的位置信息来自于光电搜索跟踪设备，光电搜索跟踪设备可通过激光测距单元确定目标与光电搜索跟踪设备之间的距离；该目标无人机的通信频段信息可以来自于无线电侦测干扰设备，也可进一步结合现有技术中公开的无人机通信频段。通过上报相应的报警报告，使用者也可以基于报警报告选择手动操作，对目标无人机进行反制。
38.无线电侦测技术通过探测、搜索、截获空域内的无线电信号，并对该无线电信号进行分析、识别，获取相应的技术参数、工作特征和辐射位置等数据来判别并跟踪无人机，得到无人机的方位角、俯仰角及通讯频段等信息，具备预警能力，且搜索速度快，但存在虚警及非典型频段无法侦测问题；光电探测技术不具备预警能力，但探测到目标后能够通过激光测距确定目标具体位置，并获取目标的图像信息。本发明提供的城市环境无人机侦测反制系统采用了无线电侦测与光电探测相结合的方式，利用无线电侦测技术的预警能力监测空域，通常可以快速发现目标，基于无线电侦测确定的方位角、俯仰角引导光电探测跟踪对应的目标，同时光电搜索跟踪设备也可单独搜索并跟踪目标，在跟踪到目标后获取相应的图像信息，本发明基于图像信息对目标进行验证，确定当前发现的无人机是否为需要反制的目标无人机，能够减少虚警事件，提高侦测准确率，提升系统工作效率及反制效果。
39.优选地，如图1所示，光电搜索跟踪设备包括转台、通讯处理板和红外探测器。其中，转台用于搭载红外探测器，通过转台的高速旋转及图像拼接技术可实现对周围360
°
空
域的全方位监视，且转台可提供高精度的方位俯仰数据。通讯处理板用于实现光电搜索跟踪设备内部的信息交互。红外探测器则能够实现昼夜监控，且获取的红外图像信息可用于目标识别，通过图像处理算法，可对红外图像上的点目标进行锁定，配合转台可对目标稳定跟踪。
40.进一步地，光电搜索跟踪设备还包括可见光摄像机，可见光摄像机同样设于转台上。通过可见光摄像机获取可见光图像，利用可见光图像可对大范围空域进行观测，同时在稳定跟踪状态下，可变倍数放大目标，以便使用者进行观察和确认。
41.优选地，如图1所示，无线电侦测干扰设备包括侦测天线、干扰天线、接收通道单元、天线功放单元和信号处理单元。具体地，其中：
42.侦测天线用于接收无线电信号以侦测无人机，以及通过接收通道单元向信号处理单元发送侦测到的回波数据；
43.信号处理单元用于基于回波数据进行处理，确定无人机的方位信息及通信频段信息，以及，基于显控设备发出的干扰控制指令进行处理，确定干扰信号的频段与功率，并发送相应的指令至天线功放单元；
44.天线功放单元用于响应于信号处理单元发出的指令，生成相应的干扰信号，并通过干扰天线发射，对目标无人机的通信频段进行干扰打击。
45.无线电侦测干扰设备中，侦测天线和干扰天线分别用于收、发电磁信号。
46.进一步地，天线系统可由对数周期八天线阵组成，对数周期天线阵工作于0.4ghz～6ghz，利用八个天线阵元，将空间同一无线电磁波信号感应为不同幅度、相位的有线电信号，同时可以根据天线阵元调节探测角度。
47.进一步地，接收通道单元可包括开关阵和模拟下变频两部分。开关阵主要实现测向天线和自校信号切换功能。模拟下变频对输入0.3ghz～3.5ghz的射频信号进行变频处理至5路140mhz中频信号进行输出，主要包括变频、放大、增益控制、信号带宽滤波等功能。信号处理单元内置两块som板，用来驱动天线接收70m～6ghz的无线电信号，接收的电信号经lna放大后，由内置算法对电信号进行协议破解、智能分析，实现无线电侦测功能。
48.进一步地，天线功放单元生成相应的干扰信号，包括：
49.覆盖目标无人机的通信频段，生成宽带干扰信号。
50.宽带干扰信号覆盖整个无人机通信频带，从而实现反制，一般典型的无人机通信频带为2400
‑
2480mhz，5725
‑
5850mhz，也可根据第一报警信息中的通信频段信息进行设置。
51.考虑到对城市环境的侦测需求，无线电侦测干扰设备、光电搜索跟踪设备优选布设在城市制高点位。为便于操作与管理，进一步地，该城市环境无人机侦测反制系统还包括网络连接设备，显控设备通过网络连接设备与无线电侦测干扰设备和光电搜索跟踪设备均连接。这样一来，无线电侦测干扰设备、光电搜索跟踪设备作为前端设备可以布设在所需位置，显控设备则可以通过网络连接设备实现远距离操控，如：接收前端设备发送的报警信息及图像信息，根据使用者的选择控制前端设备。使用网络连接设备有利于实现大量数据的快速交换。
52.优选地，该城市环境无人机侦测反制系统还包括服务器；服务器通过网络连接设备与无线电侦测干扰设备和光电搜索跟踪设备均连接。通过服务器，除操控显控设备的使用者，其他使用者也可获取无线电侦测干扰设备和光电搜索跟踪设备对目标的侦测信息，
实现信息共享。
53.进一步地，网络连接设备与无线电侦测干扰设备之间，以及网络连接设备与光电搜索跟踪设备之间采用光纤连接，通过光纤收发器进行信号转换。考虑到城市环境下，前端设备与后端设备(显控设备、服务器)之间有较远距离，采用光纤与光纤收发器有利于实现信号传输。
54.如图2所示，本发明还提供了一种城市环境无人机侦测反制方法，该方法如上述任一项实施方式所述的城市环境无人机侦测反制系统实现，具体包括如下步骤：
55.s1、通过无线电侦测干扰设备和光电搜索跟踪设备侦测无人机；
56.s2、若无线电侦测干扰设备侦测到无人机，则执行步骤s3，若光电搜索跟踪设备侦测到无人机，则不执行步骤s3直接执行步骤s4；
57.s3、根据无线电侦测干扰设备获取的无人机的方位信息生成相应的跟踪控制指令，发送至光电搜索跟踪设备，引导光电搜索跟踪设备跟踪相应无人机，以便获取无人机的位置信息和图像信息；
58.s4、根据光电搜索跟踪设备获取的无人机的图像信息进行目标识别与验证，判定当前无人机是否为目标无人机，若是则执行步骤s5，否则返回步骤s1，继续侦测其他无人机；
59.s5、根据目标无人机的通信频段信息及位置信息，生成并发射相应干扰信号，对目标无人机的通信频段进行干扰打击。
60.优选地，步骤s5中，生成并发射相应干扰信号包括：
61.针对目标无人机的通信频段，生成覆盖目标无人机的通信频段的宽带干扰信号并发射。
62.综上所述，本发明提供了一种城市环境无人机侦测反制系统及方法，采用了光电探测复合无线电预警的模式，未采用针对空中目标常规的雷达探测模式，这样在日常预警的过程中无需主动向外辐射电磁波进行侦测，安全环保，功耗低，适用于城市环境；该系统中的前端设备可架设于制高点，可对一定范围区域进行整体防控，相对于地面设备遮挡较小，效果较好；无线电侦测设备具有预警能力，存在虚警及非典型频段无法侦测问题；光电搜索跟踪设备没有预警能力，但稳定跟踪后的图像信息可对目标进行验证，同时搜索能力可单独进行目标搜索，本发明的方法将二者互补，在显控设备端进行数据融合，可对防控范围内无人机进行侦测、迫降、驱离等操作，电磁干扰的处置手段不易造成无人机坠毁，减少二次伤害的概率。
63.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。