一种低空安全雷达预警防御系统的制作方法

本实用新型涉及一种雷达系统，特别涉及一种低空安全雷达预警防御系统。

背景技术：

随着无人机产业迅速发展，在私人、商业、军事等领域得到了日益广泛的应用。由于无人机成本低廉、操作方便、容易获取，易形成“黑飞”，引发了一系列安全事件。化工生产区域由于易燃易爆材料多，危险性大，容易发生火灾和爆炸事故。无人机“黑飞”事件频发，给化工生产区域安全带来严重威胁。无人机引起的矿山、储油罐、储气罐等化工生产区域安全隐患十分严重，问题解决刻不容缓，急需成熟的无人机反制技术对其进行防御。但是目前的无人机反制系统使用市电供电和全向天线辐射，带来了用电安全、电磁辐射和产生电火花等新的安全隐患。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种低空安全雷达预警防御系统，解决现有技术中无人机对化工生产区全造成安全隐患的问题，提高化工生产区工作的安全性。

本实用新型的目的是这样实现的：一种低空安全雷达预警防御系统，包括防爆供电单元、雷达预警单元以及射频干扰单元；

所述防爆供电单元包括连接在防爆蓄电池上的光伏板，用以为雷达预警系统以及射频干扰系统供电；

所述雷达预警系统包括雷达电路板，所述雷达电路板包括雷达端FPGA、雷达发射机信号调理电路、雷达接收机信号调理电路，所述雷达端FPGA用以完成发射机基带信号的产生，同时还完成接收机基带信号的接收、信号同步、解调、解扩、距离解算的工作；所述雷达发射机信号调理电路用以完成发射机基带信号到射频信号的DAC转换、放大、滤波处理；所述雷达接收机信号调理电路用以对射频信号到基带信号的放大、滤波、ADC转换处理，所述雷达发射机信号调理电路上连接有雷达发射天线，所述雷达接收机信号调理电路上连接有雷达接收天线；

所述射频干扰单元包括射频端FPGA、2.4GHz射频干扰单元和5.8GHz射频干扰单元，所述射频端FPGA采用单片机，用以控制信号发生器的信号产生、扫频范围、频率选择，所述2.4GHz射频干扰单元由2.0GHz-2.8GHz射频信号发生器和2.4GHz射频干扰天线构成，所述5.8GHz射频干扰单元由5.4GHz-6.2GHz射频信号发生器和5.8GHz射频干扰天线构成；

所述射频干扰单元通过UART串口与雷达电路板相连，进行通信。

作为本实用新型的进一步限定，所述太阳能板使用单晶硅太阳能板，功率100W-400W，输出电压为12V。

作为本实用新型的进一步限定，所述防爆蓄电池采用高性能集成电路输出稳定的高电流直流电压，具有过压、过流、短路保护措施，并实时显示电量和充电状态等信息，电池采用体积小、容量大的镍氢干电池，温度范围：-40℃到60℃；防爆蓄电池的输出电压为12V，与太阳能板配合使用可以连续不间断工作。

作为本实用新型的进一步限定，所述单片机采用STM32F407单片机。

作为本实用新型的进一步限定，所述2.0GHz-2.8GHz射频信号发生器、5.4GHz-6.2GHz射频信号发生器均采用美国亚德诺半导体公司设计生产的集成压控振荡器来实现，结合外部环路滤波器和基准频率，实现小数或整数分频的锁相环频率合成器，内部寄存器使用简单的三线式接口进行控制，由单片机发送指令进行频率扫描和频率调整；射频信号发生器产生的射频信号经过功率放大后，传输至射频干扰天线进行电磁波定向照射。

作为本实用新型的进一步限定，所述雷达发射天线、雷达接收天线、2.4GHz射频干扰天线、5.8GHz射频干扰天线均采用喇叭式定向天线，喇叭式定向天线为一种波导管终端渐变张开的圆形或矩形截面的微波天线，形状像角锥形喇叭筒，天线增益为5dB-30dB，喇叭天线均符合RoHS与REACH规范。

本实用新型使用时，将本实用新型布置在化工生产区域的四周围栏上，预警雷达实时监测周界低空目标，对越界的无人机实施射频干扰压制，使无人机无法靠近化工生产区域；根据化工生产区域的大小及低空安全雷达预警防御系统的作用范围，来安装布置一定数量的低空安全雷达预警防御系统，形成全区域、全天候、实时防护；当无人机进入本实用新型的探测范围时，本实用新型中的雷达预警系统检测到无人机，并通过射频干扰单元发出干扰信号对其进行干扰，从而影响无人机的正常工作，起到保护化工生产区安全的作用。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1、对化工生产区域实现了全区域、全天候、360度无死角覆盖，保障了低空安全；

2、安装在外围墙，根据化工生产区域具体环境进行科学部署，确保了最优的效果；

3、使用太阳能防爆蓄电池供电，规避了使用市电带来的安全风险，防爆蓄电池本质防爆，避免设备本身带来的安全风险；

4、使用喇叭式定向天线，没有电磁波泄露到化工生产材料，防止电磁静电、电磁摩擦、电磁火花的风险，比现有使用全向天线的设备更加防爆，适用于化工生产区域；

5、采用直接序列扩频的预警雷达，具有更高的距离分辨率，没有盲区，并且发射功率低，建设设备故障，降低运行成本。

附图说明

图1本实用新型控制原理框图。

具体实施方式

如图1所示的一种低空安全雷达预警防御系统，包括防爆供电单元、雷达预警单元以及射频干扰单元；

防爆供电单元包括连接在防爆蓄电池上的光伏板，用以为雷达预警系统以及射频干扰系统供电，太阳能板使用单晶硅太阳能板，功率100W-400W，输出电压为12V，防爆蓄电池采用高性能集成电路输出稳定的高电流直流电压，具有过压、过流、短路保护措施，并实时显示电量和充电状态等信息，电池采用体积小、容量大的镍氢干电池，温度范围：-40℃到60℃；防爆蓄电池的输出电压为12V，与太阳能板配合使用可以连续不间断工作；

雷达预警系统包括雷达电路板，雷达电路板包括雷达端FPGA、雷达发射机信号调理电路、雷达接收机信号调理电路，雷达端FPGA用以完成发射机基带信号的产生，同时还完成接收机基带信号的接收、信号同步、解调、解扩、距离解算的工作；雷达发射机信号调理电路用以完成发射机基带信号到射频信号的DAC转换、放大、滤波处理；雷达接收机信号调理电路用以对射频信号到基带信号的放大、滤波、ADC转换处理，雷达发射机信号调理电路上连接有雷达发射天线，雷达接收机信号调理电路上连接有雷达接收天线；

射频干扰单元包括射频端FPGA、2.4GHz射频干扰单元和5.8GHz射频干扰单元，射频端FPGA采用单片机，单片机采用STM32F407单片机，用以控制信号发生器的信号产生、扫频范围、频率选择，2.4GHz射频干扰单元由2.0GHz-2.8GHz射频信号发生器和2.4GHz射频干扰天线构成，5.8GHz射频干扰单元由5.4GHz-6.2GHz射频信号发生器和5.8GHz射频干扰天线构成，2.0GHz-2.8GHz射频信号发生器、5.4GHz-6.2GHz射频信号发生器均采用美国亚德诺半导体公司设计生产的集成压控振荡器来实现，结合外部环路滤波器和基准频率，实现小数或整数分频的锁相环频率合成器，内部寄存器使用简单的三线式接口进行控制，由单片机发送指令进行频率扫描和频率调整；射频信号发生器产生的射频信号经过功率放大后，传输至射频干扰天线进行电磁波定向照射；

雷达发射天线、雷达接收天线、2.4GHz射频干扰天线、5.8GHz射频干扰天线均采用喇叭式定向天线，喇叭式定向天线为一种波导管终端渐变张开的圆形或矩形截面的微波天线，形状像角锥形喇叭筒，天线增益为5dB-30dB，喇叭天线均符合RoHS与REACH规范，射频干扰单元通过UART串口与雷达电路板相连，进行通信。

本实用新型中太阳能板使用单晶硅太阳能板，功率100W-400W均可，输出电压为12V，具有性能稳定，衰减慢的优点。

防爆蓄电池采用高性能集成电路输出稳定的高电流直流电压，具有过压、过流、短路等保护措施，并实时显示电量和充电状态等信息，电池采用体积小、容量大的镍氢干电池，具有本质防爆的优点，温度范围：-40℃到60℃。防爆蓄电池的输出电压为12V，与太阳能板配合使用可以连续不间断工作。

雷达电路板的三个部分：雷达端FPGA、雷达发射机信号调理电路和雷达接收机信号调理电路，其中雷达端FPGA采用美国ALTERA公司或XILINX公司均可，FPGA不仅完成发射机直接序列扩频信号基带信号的产生，另外还包括接收机基带信号的接收、信号同步、解调、解扩、距离解算的工作；雷达发射机信号调理电路完成发射基带信号到射频信号的DAC转换、放大、滤波等处理；雷达接收机信号调理电路包括射频信号到基带信号的放大、滤波、ADC转换等处理；雷达电路板与射频干扰控制电路板之间使用UART串口进行通信，一旦雷达发现目标，则通知射频干扰控制板工作，启动射频干扰。

射频干扰控制电路板包括三个部分：射频端FPGA、2.0GHz-2.8GHz射频信号发生器和5.4GHz-6.2GHz射频信号发生器；射频端FPGA采用STM32F407单片机，负责控制信号发生器的信号产生、扫频范围、频率选择等；2.4GHz射频干扰单元由2.0GHz-2.8GHz射频信号发生器和2.4GHz喇叭式定向天线构成。5.8GHz射频干扰单元由5.4GHz-6.2GHz射频信号发生器和5.8GHz喇叭式定向天线构成；射频信号发生器部分均采用美国亚德诺半导体公司设计生产的集成压控振荡器来实现，结合外部环路滤波器和基准频率，实现小数或整数分频的锁相环频率合成器，内部寄存器使用简单的三线式接口进行控制，由单片机发送指令进行频率扫描和频率调整。射频信号发生器产生的射频信号经过功率放大后，传输至喇叭式定向天线进行电磁波定向照射。

雷达发射天线、雷达接收天线、射频干扰天线均采用喇叭式定向天线。喇叭式定向天线是一种波导管终端渐变张开的圆形或矩形截面的微波天线，形状像角锥形喇叭筒，其在精确的频率下传输无线电波，其优点是频带宽、副瓣低和效率高。根据不同的应用场景，天线增益可以选择5dB-30dB，喇叭天线均符合RoHS与REACH规范。雷达电路板、射频干扰控制电路板与喇叭式定向天线连接采用射频同轴电缆。

本实用新型并不局限于上述实施例，在本实用新型公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本实用新型的保护范围内。