本发明涉及无人机技术领域，特别是涉及一种低空目标探测方法及其系统、电子设备。
背景技术：
随着无人机数量的快速上升，与无人机相关的各类“违规”甚至“违法”事件也层出不穷。这些问题为一些保密及要害部门的安全带来了严重隐患。因此，对无人机实施有效探测和管控迫在眉睫。
当前，国内外反无人机以捕获、摧毁无人机为主，实现手段主要包括使用微波武器击落、摧毁无人机和低空拦截等，例如低空拦截采用固定发射架或机动发射架，射出的“炮弹”飞临目标无人机附近时，施放大网缠住目标，令其操纵和动力系统失灵，并打开降落伞保证无人机平稳落地。
发明人在实现本发明的过程中，发现传统技术至少存在以下问题：传统技术受限于工具的原因，其应用范围比较狭窄。
技术实现要素：
本发明实施例一个目的旨在提供一种低空目标探测方法及其系统、电子设备，其解决了传统技术存在应用范围比较狭窄的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：
在第一方面，本发明实施例提供一种低空目标探测方法，应用于至少两个接收站，所述方法包括：接收目标物反射外辐射源传播的至少两组目标回波信号；根据所述至少两组目标回波信号，提取出至少两组时间延迟信息与多普勒信息；根据所述至少两组所述时间延迟信息与所述多普勒信息，计算出所述目标物的位置状态信息。
可选地，所述位置状态信息包括所述目标物与所述接收站之间的目标距离和/或所述目标物的方位信息。
可选地，所述位置状态信息包括所述目标物的俯仰角信息；所述根据所述至少两组所述时间延迟信息与所述多普勒信息，计算出所述目标物的位置状态信息，包括：根据三组所述时间延迟信息与多普勒信息，计算出所述目标物的俯仰角信息。
可选地，每个所述接收站皆配置有主通道天线与参考通道天线，所述主通道天线用于接收主通道信号，所述主通道信号包括直达波信号、目标回波信号及多径信号，所述参考通道天线用于接收参考通道信号，所述参考通道信号包括直达波信号；所述根据所述至少两组目标回波信号，提取出至少两组所述时间延迟信息与多普勒信息，包括：分别将两个接收站各自对应的所述主通道信号与所述参考通道信号进行对消处理；从两组对消处理后的信号对应提取出至少两组时间延迟信息与多普勒信息。
可选地，所述方法还包括：根据所述位置状态信息，产生报警信息。
在第二方面，本发明实施例提供一种低空目标探测装置，应用于至少两个接收站，所述装置包括：接收模块，用于接收目标物反射外辐射源传播的至少两组目标回波信号；提取模块，用于根据所述至少两组目标回波信号，提取出至少两组时间延迟信息与多普勒信息；计算模块，用于根据所述至少两组所述时间延迟信息与所述多普勒信息，计算出所述目标物的位置状态信息。
可选地，所述位置状态信息包括所述目标物与所述接收站之间的目标距离和/或所述目标物的方位信息。
可选地，所述位置状态信息包括所述目标物的俯仰角信息；所述计算模块具体用于：根据三组所述时间延迟信息与所述多普勒信息，计算出所述目标物的俯仰角信息。
可选地，每个所述接收站皆配置有主通道天线与参考通道天线，所述主通道天线用于接收主通道信号，所述主通道信号包括直达波信号、目标回波信号及多径信号，所述参考通道天线用于接收参考通道信号，所述参考通道信号包括直达波信号；
所述提取模块包括：对消单元，用于分别将两个接收站各自对应的所述主通道信号与所述参考通道信号进行对消处理；提取单元，用于从两组对消处理后的信号对应提取出至少两组时间延迟信息与多普勒信息。
可选地，所述装置还包括：报警模块，用于根据所述位置状态信息，产生报警信息。
在第三方面，本发明实施例提供一种低空目标探测系统，应用于至少两个接收站，所述系统包括：至少一个基本单元，用于接收目标物反射外辐射源传播的至少两组目标回波信号；至少一个处理单元，其与所述至少一个基本单元连接，用于根据所述至少两组目标回波信号，提取出至少两组所述时间延迟信息与多普勒信息，并根据所述至少两组所述时间延迟信息与所述多普勒信息，计算出所述目标物的位置状态信息。
可选地，所述至少一个基本单元包括至少两个接收站，每个所述接收站皆配置有主通道天线与参考通道天线，所述主通道天线用于接收主通道信号，所述主通道信号包括直达波信号、目标回波信号及多径信号，所述参考通道天线用于接收参考通道信号，所述参考通道信号包括直达波信号。
可选地，所述处理单元包括：目标参数估计模块，用于分别将两个接收站各自对应的所述主通道信号与所述参考通道信号进行对消处理，并从两组对消处理后的信号对应提取出至少两组时间延迟信息与多普勒信息，再根据所述至少两组所述时间延迟信息与所述多普勒信息，计算出所述目标物的位置状态信息；系统控制模块，用于根据位置状态信息，产生报警指令；预警模块，用于根据所述报警指令，产生报警信息。
所述位置状态信息包括所述目标物与所述接收站之间的目标距离和/或所述目标物的方位信息和/或所述目标物的俯仰角信息。
在第四方面，本发明实施例提供一种电子设备，所述电子设备包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够用于执行任一项所述的低空目标探测方法。
在第五方面，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使电子设备执行任一项所述的低空目标探测方法。
在本发明各个实施例中，通过接收目标物反射外辐射源传播的至少两组目标回波信号，根据至少两组目标回波信号，提取出至少两组时间延迟信息与多普勒信息，根据至少两组所述时间延迟信息与多普勒信息，计算出目标物的位置状态信息。由于外辐射源的众多，其能够广泛存在空间的各个位置，其能够全方位接收电磁信号，并不存在探测盲区与能量覆盖的问题，因此，其应用范围广。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是本发明实施例提供一种低空目标探测系统的结构示意图；
图2是本发明另一实施例提供一种低空目标探测系统的结构示意图；
图3是本发明实施例提供一种基本单元的结构示意图；
图4是本发明另一实施例提供一种基本单元的结构示意图；
图5是本发明实施例提供一种低空目标探测原理的坐标示意图；
图6是本发明实施例提供一种低空目标探测的信号传输示意图；
图7是本发明实施例提供一种处理单元的结构示意图；
图8是本发明实施例提供以城市为应用环境的应用场景示意图；
图9是本发明另一实施例提供以城市为应用环境的应用场景示意图；
图10是本发明实施例提供以偏远环境为应用环境的应用场景示意图；
图11是本发明另一实施例提供以偏远环境为应用环境的应用场景示意图；
图12是本发明实施例提供一种低空目标探测装置的结构示意图；
图13是本发明实施例提供一种提取模块的结构示意图；
图14是本发明另一实施例提供一种低空目标探测装置的结构示意图；
图15是本发明实施例提供一种低空目标探测方法的流程示意图；
图16是本发明实施例提供一种步骤32的流程示意图；
图17是本发明另一实施例提供一种低空目标探测方法的流程示意图；
图18是本发明实施例提供一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
无人机(unmannedaerialvehicle，uav)是一种由动力驱动、机上无人驾驶、可重复使用的航空器。无人机可军民两用,民用无人机多数是多用途无人机装载民用任务载荷的变型机,按用途可分为民用通信中继无人机、气象探测无人机、灾害监测无人机、农药喷洒无人机、地质勘测无人机、地图测绘无人机、交通管制无人机和边境控制无人机等。军事上被广泛用于对地攻击、电子干扰、诱饵欺骗、侦察监视、空中预警、目标指示、火力评估、通信中继、空中格斗和反导拦截等方面。
如前所述，随着无人机数量的快速上升，与无人机相关的各类“违规”甚至“违法”事件也层出不穷。传统技术可以采用光学设备来探测无人机，但是光学设备受气候影响严重，限制其推广使用。传统技术还可以采用雷达探测设备，但是在城市复杂环境下，雷达受建筑物遮挡等影响严重，另一方面杂波严重，使其探测性能大打折扣，甚至失去效能。
基于此，本发明实施例提供一种低空目标探测系统，应用于至少两个接收站。如图1所示，该低空目标探测系统100包括至少一个基本单元11与至少一个处理单元12，处理单元12与基本单元11通讯连接。
基本单元11用于接收目标物反射外辐射源13传播的至少两组目标回波信号。其中，外辐射源可以为通信基站或卫星。
处理单元12用于根据至少两组目标回波信号，提取出至少两组时间延迟信息与多普勒信息，并根据至少两组时间延迟信息与多普勒信息，计算出目标物的位置状态信息。
由于外辐射源的众多，其能够广泛存在空间的各个位置，其能够全方位接收电磁信号，并不存在探测盲区与能量覆盖的问题，因此，其应用范围广。
进一步的，城市环境的通信基站信号比较多,该低空目标探测系统100可以利用通信基站作为外辐射源，其能够有利于低空目标探测、监视、地面目标监控以及监管。
再进一步的，在野外开阔地,当缺乏通信基站或其他使用信号时,其可以利用卫星作为外辐射源,用于对局部区域的低空探测和监视。
再进一步的，由于上述低空目标探测系统无需自身发射信号，被动雷达没有大功率的发射机设备，其只需要一个接收设备即可。因此，相对于主动雷达而言，其成本大幅降低，并且具有良好的便携性和低成本的特性。
再进一步的，上述低空目标探测系统本身不辐射电磁信号，其无需额外分配频谱，因此，其节省了珍贵的频谱资源，同时并不会对环境造成电磁污染。
在一些实施例中，上述低空目标探测系统100不仅可以由单个基本单元11与处理单元12组成探测网络，如图2所示，其还可以由多个基本单元11与处理单元12组成探测网络，在此并不局限于本实施例所示的探测网络架构。
在一些实施例中，对于每个基本单元11，其还可以包括多个接收站，如图3所示，基本单元11包括两个接收站，每个接收站皆配置有主通道天线与参考通道天线，主通道天线用于接收主通道信号，主通道信号包括直达波信号、目标回波信号及多径信号，参考通道天线用于接收参考通道信号，参考通道信号包括直达波信号。直达波信号为外辐射源直线传播到基本单元11的信号，多径信号为其它物体反射外辐射源传播并且到达基本单元11的信号。因此，处理单元12根据两组目标回波信号，提取出两组时间延迟信息与多普勒信息，并根据两组时间延迟信息与多普勒信息，计算出目标物的位置状态信息。其中，该位置状态信息包括目标物与接收站之间的目标距离和/或目标物的方位信息。
因此，其可以精确地测距与推算出目标物的方位。
在另一些实施例中，如图4所示，基本单元11包括三个接收站，每个接收站皆配置有两个天线。因此，处理单元12可以根据三组时间延迟信息与多普勒信息，计算出目标物的俯仰角信息。
举例而言：请参阅图5，o、a及b位三个接收站的位置。基于图5，其可以推倒出下列式子：
其中，(xi,yi,zi),i＝0,1,2为接收站的坐标，由于r1,r2,r3可以通过估计延迟时间获得,通过上式便可以求解目标位置(x,y,z)，通过目标物的位置(x,y,z)即可计算获得目标物的方位角与俯仰角。
在一些实施例中，对于每个接收站而言，处理单元12在提取出至少一组的目标物的时间延迟信息与多普勒信息的过程中，首先，处理单元12可以分别将两个接收站各自对应的主通道信号与参考通道信号进行对消处理，其次，处理单元12再从对消处理后的信号提取出至少两组时间延迟信息与多普勒信息。
举例而言：请参阅图6，令第一直达波信号表示为：
y1(t)＝b1·s(t)
第二直达波信号表示为：
y2(t)＝b2·s(t)
则：目标回波信号可表示为：
y(t)＝a·s(t-τ0)
其中，b1,b2,a分别代表第一直达波信号、第二直达波信号及目标回波信号的幅度，τ0表示目标回波信号与两个直达波分别到达对应接收天线的时间差。
令主通道接收到的信号为：
x(t)＝y(t)+y2(t)
则将主通道的信号与参考通道接收到的信号进行相关处理可得到：
由于在主通道的直达波被抑制，因此，当τ＝τ0时，相关输出取得峰值，第一项的值很小，对于结果的影响较小。因此，通过相关峰值搜索即可获得时间延迟的估计。
在一些实施例中，如图7所示，处理单元12包括：目标参数估计模块121、系统控制模块122及预警模块123。
目标参数估计模块121用于分别将两个接收站各自对应的主通道信号与参考通道信号进行对消处理，并从两组对消处理后的信号对应提取出至少两组时间延迟信息与多普勒信息，再根据至少两组时间延迟信息与多普勒信息，计算出目标物的位置状态信息。
系统控制模块122用于根据位置状态信息，产生报警指令。例如：当目标物与接收点的目标距离小于预设阈值时，系统控制模块122产生报警指令，当大于时，系统控制模块122未产生报警指令，维持当前工作状态。再例如：当目标物的方位信息位于预设范围内时，系统控制模块122产生报警指令。当未位于预设范围时，系统控制模块122未产生报警指令，维持当前工作状态。
预警模块123用于根据报警指令，产生报警信息，以便管理者采取对应的措施。其中，该报警信息包括语音告警信息、光照告警信息等等。
为了详细阐述本发明实施例，本发明实施例提供以下应用场景，用于进一步说明本发明实施例，但是，应当理解的是：此处所处的应用场景说明并不用于限制本发明的保护范围。
请参阅图8，在城市中，外辐射源为通信基站。低空目标探测系统100由单个基本单元11与处理单元12组成探测网络。如图9所示，低空目标探测系统100由多个基本单元11与处理单元12组成探测网络。
请参阅图10，在偏远环境中，外辐射源为卫星。低空目标探测系统100由单个基本单元11与处理单元12组成探测网络。如图11所示，低空目标探测系统100由多个基本单元11与处理单元12组成探测网络。
作为本发明实施例的另一方面，本发明实施例提供一种低空目标探测装置，应用于至少两个接收站。如图12所示，低空目标探测装置200包括：接收模块21、提取模块22及计算模块23。
接收模块21用于接收目标物反射外辐射源传播的至少两组目标回波信号。
提取模块22用于根据至少两组目标回波信号，提取出至少两组时间延迟信息与多普勒信息。
计算模块23用于根据至少两组所述时间延迟信息与多普勒信息，计算出目标物的位置状态信息。
由于外辐射源的众多，其能够广泛存在空间的各个位置，其能够全方位接收电磁信号，并不存在探测盲区与能量覆盖的问题，因此，其应用范围广。
在一些实施例中，位置状态信息包括目标物与接收站之间的目标距离和/或目标物的方位信息。
位置状态信息包括目标物与接收点之间的目标距离。计算模块23具体用于：根据三组时间延迟信息与多普勒信息，计算出目标物的俯仰角信息。
在一些实施例中，每个接收站皆配置有主通道天线与参考通道天线，主通道天线用于接收主通道信号，主通道信号包括直达波信号、目标回波信号及多径信号，参考通道天线用于接收参考通道信号，参考通道信号包括直达波信号。
如图13所示，提取模块22包括：对消单元221与提取单元222。
对消单元221用于分别将两个接收站各自对应的主通道信号与参考通道信号进行对消处理。
提取单元222用于从两组对消处理后的信号对应提取出至少两组时间延迟信息与多普勒信息。
在一些实施例中，如图14所示，低空目标探测装置200还包括：报警模块24。报警模块24用于根据位置状态信息，产生报警信息。
由于装置实施例和上述各个实施例是基于同一构思，在内容不互相冲突的前提下，装置实施例的内容可以引用上述各个实施例的，在此不赘述。
作为本发明实施例的又另一方面，本发明实施例提供一种低空目标探测方法，应用于至少一个接收点。如图15所示，低空目标探测方法300包括：
步骤31、接收目标物反射外辐射源传播的至少两组目标回波信号；
步骤32、根据至少两组目标回波信号，提取出至少两组时间延迟信息与多普勒信息；
步骤33、根据至少两组时间延迟信息与多普勒信息，计算出目标物的位置状态信息。
由于外辐射源的众多，其能够广泛存在空间的各个位置，其能够全方位接收电磁信号，并不存在探测盲区与能量覆盖的问题，因此，其应用范围广。
在一些实施例中，位置状态信息包括目标物与接收站之间的目标距离和/或目标物的方位信息。
在一些实施例中，位置状态信息包括目标物的俯仰角信息；步骤33包括：根据三组时间延迟信息与多普勒信息，计算出目标物的俯仰角信息。
在一些实施例中，每个接收站皆配置有主通道天线与参考通道天线，主通道天线用于接收主通道信号，主通道信号包括直达波信号、目标回波信号及多径信号，参考通道天线用于接收参考通道信号，参考通道信号包括直达波信号。如图16所示，步骤32包括：
步骤321、分别将两个接收站各自对应的主通道信号与参考通道信号进行对消处理；
步骤322、从两组对消处理后的信号对应提取出至少两组时间延迟信息与多普勒信息。
在一些实施例中，如图17所示，该低空目标探测方法300还包括：
步骤34、根据位置状态信息，产生报警信息。
由于装置实施例和方法实施例是基于同一构思，在内容不互相冲突的前提下，方法实施例的内容可以引用装置实施例的，在此不赘述。
作为本发明实施例的又另一方面，本发明实施例提供一种电子设备，如图18所示，该电子设备400包括：至少一个处理器41；以及与所述至少一个处理器41通信连接的存储器42；其中，存储器42存储有可被所述至少一个处理器41执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器41执行，以使所述至少一个处理器41能够用于执行上述各个实施例任一项所述的低空目标探测方法。
存储器作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如上述实施例中的低空目标探测装置200对应的程序指令/模块(例如，图12至图14所述的各个模块和单元)，或者下述实施例低空目标探测方法对应的步骤。处理器通过运行存储在存储器中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行低空目标探测装置200的各种功能应用以及数据处理，即实现下述实施例低空目标探测装置200的各个模块与单元的功能，或者下述实施例低空目标探测方法对应的步骤的功能。
存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
所述程序指令/模块存储在所述存储器中，当被所述一个或者多个处理器执行时，执行上述任意方法实施例中的低空目标探测方法，例如，执行下述实施例描述的图15至图17所示的各个步骤；也可实现附图12至图14所述的各个模块和单元的功能。
作为本发明实施例的又另一方面，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使电子设备执行任一项所述的低空目标探测方法。
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；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；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申请各实施例技术方案的范围。