一种无人机综合防御系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种无人机综合防御系统，系统包括侦查设备单元、干扰设备单元和控制单元；侦察设备单元集合了雷达侦查、红外侦查和无线电侦查技术对指定区域进行监测，以识别无人机，并获取无人机的运动和位置信息、指令和图传信息，以及无人机操作者的方位信息。控制单元根据获取到的信息，通过干扰设备单元实现对无人机指令信号、导航信号及图传信号的干扰。本实用新型通过在综合雷达、光电/红外侦查以及电子干扰技术的基础上，增加电子侦查以对无人机的无线信号进行侦查分析，并用于引导干扰，提升干扰效能和效率；同时可对无人机操作者进行远程定位，在实现无人机防御的同时为执法部门提供抓捕引导，提升无人机犯罪的犯罪成本。
【专利说明】
一种无人机综合防御系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及无人机防御技术领域，特别是一种无人机综合防御系统。
【背景技术】
[0002]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。比如一般的“黑飞”人员无授权飞行对民航或军队管制空域的入侵、敌特分子对重点保密区域进行侦查拍摄，犯罪分子利用无人机为监狱运送物品等，这些问题为一些保密及要害部门的安全带来了严重隐患。国家相关部门也认识到了无人机大量使用带来的潜在危害，因此在2015年提出了《无人机管理办法》进行意见征询，但是如果没有技术手段支持，无法对违规行为进行发现、制止，对违规者进行识别、惩处，那么该法规的执行力度和威慑力将会大打折扣。同时，那些有明确犯罪目的的罪犯和敌特分子，也不会被一纸法规所约束，停止无人机入侵犯罪活动。因此，对敏感、要害区域的部门和单位来说，拥有针对无人机的基本防御手段、能够有效的发现、制止无人机犯罪是十分必要和迫切的。
[0003]现有的对小型无人机的防御，最为有效的方式为利用直接火力进行击落，但是这种方式只适用于军队、警察等特殊单位，且需要在观测条件良好以及周边场地和人文环境允许的情况下实行。在不具备以上条件时，或者面对一般用户时，一般采用简单的电子干扰的方式对无人机进行攻击，也就是利用无线干扰信号干扰无人机指令、图传以及导航信号，使无人机失控降落，避免其对目标区域进一步侵犯。这也是目前国内外比较通行的做法。
[0004]在一般情况下，简单的干扰设备可以满足一般用户需求，但是在一些特殊情况下，比如夜晚，在不能有效观测到无人机的情况下，上述简单手段就会失去作用。因此，一套完整的无人机防御系统还需要具备对无人机的自动侦查与识别能力，典型的侦查设备主要是雷达及红外侦查系统，其中雷达系统可以灵敏的发现运动的无人机，并得出无人机的距离、方位以及速度等运动信息，但是其一般无法识别目标类型、大小等特征信息。而红外和光学侦查系统正好与其互补，能够识别出目标外观特性以及方位信息，但是对距离以及运动信息不敏感。两者的组合可以较好的形成对无人机的发现与识别，这是目前国内外针对无人机防御较为系统的解决方案，这其中典型的产品如英国的反无人飞行器防御系统(AUDS )。
[0005]我们认为一个完善的无人机防御系统除了能够对小型无人机进行侦查、识别和干扰以外，还应该具备对无人机操作者位置的侦查发现能力，便于对其进行跟踪及抓捕，提升无人机操作者的犯罪成本。如果系统不具备该项能力，那么对潜在的无人机犯罪者来说，利用廉价的一次小型无人机实施犯罪行动仍然是性价比较高的选择，不能从根本上阻绝其犯罪行为。
[0006]同时，目前的无人机防御系统的干扰设备的工作频段基本上都固定在2.4G或者5.SG左右，对准的是一般消费级无人机的公开使用频段，即使是英国反无人飞行器防御系统(AUDS)，其仍旧不具备对无人机通信信号的侦察分析能力，在应对一些工业级无人机或者具有定制通信设备的无人机时，系统存在失效的风险。【实用新型内容】
[0007]本实用新型要解决的技术问题为:在现有无人机防御系统综合了雷达、光电/红外侦查以及电子干扰技术的基础上，增加电子侦查技术，以对无人机的无线信号进行侦查分析，以可用于引导干扰，提升干扰效能和效率；同时可对无人机操作者进行远程定位，在实现无人机防御的同时为执法部门提供抓捕引导，提升无人机犯罪的犯罪成本。
[0008]本实用新型采取的技术方案具体为:一种无人机综合防御系统，包括侦查设备单元、干扰设备单元和控制单元；
[0009]侦察设备单元包括雷达侦查设备、光电侦查设备和无线电侦查设备;控制单元分别控制雷达侦查设备、光电侦查设备和无线电侦查设备对指定区域内目标无人机进行跟踪侦查;雷达侦查设备、光电侦查设备和无线电侦查设备将侦查结果信息传输至控制单元；
[0010]干扰设备单元包括干扰样式产生器、变频器、功率放大器;干扰样式产生器包括频率合成器、压控振荡器和噪声源；
[0011]控制单元向干扰样式产生器发送干扰控制信号，压控振荡器接收干扰控制信号及噪声源信号，产生噪声调频信号，频率合成器接收上述噪声调频信号，与其自身产生的射频信号进行混频，从而产生无人机干扰信号；
[0012]干扰样式产生器产生的干扰信号经变频器输出至多个工作频段不同的功率放大器进行放大，然后分别经天线辐射输出。
[0013]本实用新型中，侦查设备单元中的各侦查设备，以及干扰设备单元中的各干扰设备分别可采用现有相关功能模块，通过本实用新型规定的系统各模块之间的关联关系进行协作，实现对目标无人机的侦查、发现、干扰，以及对无人机操作者的定位等目的。其中，雷达侦查设备和光电侦查设备分别可对应监测指定区域内目标无人机的运动信息和外观特性信息;无线电侦查设备可对指定区域内目标无人机的指令和图传数据进行截获，并对目标无人机的指令发送位置进行定位。利用本实用新型干扰设备单元可产生GPS/GLN0SS/BD导航干扰信号、图传干扰信号及指令干扰信号，实现对无人机的全面干扰防御。
[0014]进一步的，本实用新型控制单元包括主控制器、显示器和人机接口；人机接口的输出端连接主控制器，显示器的输入端连接主控制器。控制单元可将接收到的侦查结果信息通过显示器进行显示，以便工作人员的观察，在分辨出目标无人机时，可通过人机接口向主控制器发送干扰操作指令，从而控制干扰设备单元向目标无人机发送干扰信号。
[0015]本实用新型光电侦查单元包括机架、红外跟踪模块、可见光跟踪模块，综合控制器和伺服控制器;机架包括水平转轴和垂直转轴;红外跟踪模块和可见光跟踪模块分别转动安装于水平转轴的两端部，水平转轴的两端部设有可感知红外跟踪模块及可见光跟踪模块俯仰角度的测角元件;机架可绕垂直转轴转动，且垂直转轴上设有可感知机架旋转角度的测角元件；
[0016]控制单元向综合控制器发送光电侦查控制指令，从而使得综合控制器通过伺服控制器控制机架、红外跟踪模块和可见光跟踪模块绕相应转轴转动，以对目标无人机进行跟踪，并将跟踪获取的图像信息传输至综合控制器;跟踪过程中，测角元件将测量到的机架、红外跟踪模块和可见光跟踪模块分别在相应转轴上的实时转角信息，传输至伺服控制器，进而传输至综合控制器；
[0017]综合控制器将跟踪图像信息及跟踪目标的位置信息传输至控制单元，以便控制单元控制干扰设备单元及时对目标无人机实施干扰。其中跟踪目标的位置信息通过分析测角元件获取的角度信号得到。
[0018]此外本实用新型光电侦查设备还可不设置伺服控制器，而设置控制杆，通过人为控制机架、红外跟踪模块和可见光跟踪模块的转动，以跟踪目标。
[0019]本实用新型系统控制单元在接收到综合控制器的跟踪图像信息后，对于跟踪图像信息的处理可仅为显示，配合显示器及人机接口，通过人工查看跟踪图像的方式，判断跟踪目标是否为无人机，若为无人机则人为通过人机接口使控制干扰设备单元对目标无人机实施干扰。
[0020]若要实现目标无人机侦查与干扰的自动化，则系统控制单元在接收到跟踪目标图像信息后，可利用现有的图像比对分析算法，判断跟踪目标是否为无人机，对于确认为无人机的跟踪目标则自动控制干扰设备实施相应的干扰。
[0021]红外跟踪模块和可见光跟踪模块分别可采用现有红外跟踪仪和可见光跟踪仪，红外跟踪仪包括红外传感器、红外跟踪器，可见光跟踪仪包括可见光传感器、可见光跟踪器，两者分别还包括调光调焦模块。在已经获得雷达侦查结果的基础上，系统控制单元可通过综合控制器和伺服控制器实现对红外传感器和可见光传感器的最初引导，使得红外传感器和可见光传感器能够获取到目标无人机的图像信息。然后在调光调焦模块的作用下进一步完成对焦和光感度的调节，提高视频图像的质量和可观测性。同时可见光跟踪器和红外跟踪器对获取的图像进行信号处理，并将处理结果传输至综合控制器和伺服控制器，伺服控制器通过对目标图像的动态分析控制机架、红外跟踪模块和可见光跟踪模块的转动，从而实现光电单元的自动跟踪。
[0022]在跟踪过程中，安装于机架水平轴的测角元件可感知红外跟踪模块和可见光跟踪模块的方位变化角度，安装于机架垂直轴的测角元件可感知红外跟踪模块和可见光跟踪模块的俯仰变化角度。测角元件可采用现有角度传感器。伺服控制器实现对机架、可见光跟踪模块和红外跟踪模块的转动驱动控制可采用现有机械驱动结构形式。还可同时辅以防抖单元使得目标图像的稳定性更好。
[0023]光电侦查设备还包括时统终端，按照统一的GPS时间为获取的图像信息建立时间标志，稳定平台用于防抖，保证目标获取过程中的图像稳定性，单杆控制器为控制人员操作使用，用于手动控制可见光以及红外镜头的朝向。
[0024]优选的，本实用新型侦查设备单元中，雷达侦查设备可采用现有的固态脉冲压缩多普勒雷达。其采用脉压体制，在不牺牲距离精度的情况下，提高辐射功率，增强作用距离；采用固态技术，提高可靠性和使用寿命;方便多普勒信号提取，便于小目标信号识别。相比于连续波雷达，其更适用于复杂背景，特别是城市环境中的强反射环境。雷达侦查设备包括天线、收发机和信号处理器;其中收发机由发射通道和接收通道组成;信号处理器产生雷达侦查信号，并依次通过收发机的发射通道和天线向外辐射;天线将接收到的外部信号通过收发机的接收通道传输至信号处理器进行处理;信号处理器将信号处理结果发送至控制单
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[0025]雷达中收发机的发射通道实现中频与射频的转换和驱动放大，接收通道实现接收信号的放大及差频信号输出。信号处理器通过接口控制模块进行处理结果数据的传送和电机驱动同步，可参考现有技术。为了更直观的了解雷达侦查过程，雷达侦查设备还可设置显示控制终端，用于启动、控制雷达侦查设备的运行，以及侦查过程中产生及接收的信号和相关数据的展示。
[0026]本实用新型侦查设备单元中的电子侦查设备包括侦查天线组、接收前端处理器、测频器、频谱分析仪、测向器和电子侦查模块控制器；
[0027]侦查天线组侦查接收目标无人机的控制指令信号，传输至接收前端处理器;接收前端处理器对接收到的无人机控制指令信号进行包括放大、滤波及变频的处理，然后分别输出至测频器、频谱分析仪和测向器;测频器对接收到的控制指令信号进行测频，得到无人机控制指令信号的频率信息;频谱分仪析对接收到的控制指令信号进行频谱分析，得到包括无人机控制指令信号的工作频段、跳频频点和调制信号特征的信息，作为无人机控制指令信号的频率特征集;测向器对接收到的控制指令信号进行测向，得到控制指令信号的方向信息；电子侦查设备控制器获取前述得到的无人机控制指令信号的频率信息、频率特征集以及方向信息，并传输至控制单元。
[0028]系统控制单元接收到电子侦查设备获取的无人机控制指令信号的频率信息、频率特征集以及方向信息后，可用于引导干扰设备单元对无人机指令信号进行干扰，保证干扰的有效性可靠性。同时有助于获知目标无人机操作者的位置，方便引导对违法犯罪者的抓捕。
[0029]具体的，电子侦查设备中的侦查天线组由多对侦查天线成，多对侦查天线至少包括一对L频段侦查天线和一对S频段侦查天线;各侦查天线对中的两个天线在水平方向上对称布置。不同工作频段的侦察天线对可覆盖无人机控制信号的主要工作频段，每个频段设置多个天线对能够保证无人机控制指令侦查结果的可靠性。
[0030]进一步的侦查天线组中包括分别由定向高增益天线组成的天线对，和由全向低增益天线组成的天线对。其中定向高增益天线测量距离远，角度范围小，可在雷达的引导下快速截获目标无人机的指令和图传信号;全向低增益天线测量距离近，角度范围大，可独立工作，在其测量范围内，获取无人机的控制指令及图传信号，保证对无人机操作者控制指令信号的可靠和快速截获，提高无线电侦查效率。
[0031]本实用新型的电子侦查设备中，测频器、接收前端处理器、频谱分析仪和测向器分别可采用现有相应功能的硬件产品。
[0032]本实用新型干扰设备单元中连接各功率放大器的天线组成天线阵列。
[0033]上述各功率放大器的工作频段在0.lGHz-6GHz范围内，各功率放大器分别采用固态连续波功率放大器。如设置三个功率放大器，工作频段分别为1.5GHz、2.4GHz和5.8GHz，可以覆盖GPS/GLN0SS/BD所在的工作频段，以及2.4G和5.8G的无人机常用工作频段。各不同频段的功率放大器对无人机导航、指令以及图像干扰信号进行放大后，通过相应频段的天线进行辐射。固态连续波功率放大器可采用200W固态连续波功率放大器。
[0034]本实用新型的干扰设备单元中，天线阵列转动安装于一转台上。天线阵列中的天线采用窄带高增益天线，天线形式采用螺纹旋转式或八木天线，天线增益大于14dB。定向性好，增益高。
[0035]有益效果:本实用新型在集成雷达、光电(可见光/红外)侦查以及电子干扰设备的基础上，增加了电子侦察功能，可以对无人机的无线信号进行侦查分析，并用于引导干扰，从而提升干扰效能和效率。更重要的是，我们的电子侦察功能可以对无人机操作者进行远程无线定位。从而在防御无人机的同时能够引导执法部门对无人机犯罪者进行抓捕，提升其犯罪成本。具体的:
[0036]1、本实用新型结合雷达、光电/红外成像以及电子侦察技术，可对无人机操作者进行远距离定位，系统在雷达、光电系统发现和确定无人机初步位置的基础上，通过电子侦察手段，可以实现对无人机操作者的远距离(100米到5000米)定位。通过其中电子侦察设备也可独立实现对无人机操作者进行近距离的定位(20米到2000米)；
[0037]2、本实用新型通过结合电子侦察和电子干扰设备，可以实现在电子侦察技术上引导的精确电子干扰，从而成倍提升电子干扰的效能和作用距离。可以通过电子侦察系统获得控制信号的信号特征形式，从而实现对无人机的控制；
[0038]3、本实用新型通过结合雷达、光电/红外成像技术，可实现对无人机的自动发现及识别，进而进行干扰。
【附图说明】
[0039]图1所示为本实用新型系统结构示意图；
[0040]图2所示为雷达侦查设备结构示意图；
[0041 ]图3所示为光电侦查设备结构示意图；
[0042]图4所示为光电侦查设备中机架结构示意图；
[0043]图5所示为无线电侦查设备结构示意图；
[0044]图6所示为侦查天线对布置结构示意图；
[0045]图7所示为干扰设备单元结构示意图。
【具体实施方式】
[0046]以下结合附图和具体实施例进一步描述。
[0047]参考图1，本实用新型的无人机综合防御系统，包括侦查设备单元、干扰设备单元和控制单元；
[0048]侦察设备单元包括雷达侦查设备、光电侦查设备和无线电侦查设备;控制单元分别控制雷达侦查设备、光电侦查设备和无线电侦查设备对指定区域内目标无人机进行跟踪侦查;雷达侦查设备、光电侦查设备和无线电侦查设备将侦查结果信息传输至控制单元；
[0049]参考图7，干扰设备单元包括干扰样式产生器、变频器、功率放大器;干扰样式产生器包括频率合成器、压控振荡器和噪声源；
[0050]控制单元向干扰样式产生器发送干扰控制信号，压控振荡器接收干扰控制信号及噪声源信号，产生噪声调频信号，频率合成器接收上述噪声调频信号，与其自身产生的射频信号进行混频，从而产生无人机干扰信号；
[0051]干扰样式产生器产生的干扰信号经变频器输出至多个工作频段不同的功率放大器进行放大，然后分别经天线辐射输出。
[0052]侦查设备单元中的各侦查设备，以及干扰设备单元中的各干扰设备分别可采用现有相关功能模块，通过本实用新型规定的系统各模块之间的关联关系进行协作，实现对目标无人机的侦查、发现、干扰，以及对无人机操作者的定位等目的。
[0053]控制单元对雷达侦查设备、光电侦查设备和电子侦查设备的控制分别可通过同一跟踪与伺服控制单元完成，跟踪与伺服控制单元中分别包括连接雷达侦查设备、光电侦查设备和电子侦查设备的驱动装置，以及用于控制所述各驱动装置的伺服控制器;控制单元将控制指令发送至伺服控制器，通过伺服控制器控制各驱动装置运行，从而可控制各侦查设备的侦查工作。
实施例
[0054]控制单元包括主控制器、显示器和人机接口；人机接口的输出端连接主控制器，显示器的输入端连接主控制器。控制单元可将接收到的侦查结果信息通过显示器进行显示，以便工作人员的观察，在分辨出目标无人机时，可通过人机接口向主控制器发送干扰操作指令，从而控制干扰设备单元向目标无人机发送干扰信号。
[0055]参考图2，本实施例的侦查设备单元中，雷达侦查设备包括天线、收发机、信号处理器和驱动电机;其中收发机由发射通道和接收通道组成;信号处理器产生雷达侦查信号，并依次通过收发机的发射通道和天线向外辐射;天线将接收到的外部信号通过收发机的接收通道传输至信号处理器进行处理;信号处理器将信号处理结果发送至控制单元；
[0056]收发机的发射通道实现中频与射频的转换和驱动放大，接收通道实现接收信号的放大及差频信号输出。信号处理器通过接口控制模块进行处理结果数据的传送和电机驱动同步，可参考现有技术。为了更直观的了解雷达侦查过程，雷达侦查设备还可设置显示控制终端，用于启动、控制雷达侦查设备的运行，以及侦查过程中产生及接收的信号和相关数据的展示。
[0057]信号处理器通过驱动电机控制天线的运动，以改变雷达侦查信号的辐射方向。雷达天线的运动也可通过跟踪与伺服控制单元实现。
[0058]雷达侦查设备可采用固态脉冲压缩多普勒雷达。其采用脉压体制，在不牺牲距离精度的情况下，提高辐射功率，增强作用距离;采用固态技术，提高可靠性和使用寿命;方便多普勒信号提取，便于小目标信号识别。相比于连续波雷达，其更适用于复杂背景，特别是城市环境中的强反射环境。
[0059]参考图3和图4，本实施例的光电侦查设备包括机架1、综合控制器、伺服控制器以及安装于机架I上的红外跟踪模块2、可见光跟踪模块3和角度测量模块;机架I包括水平转轴和垂直转轴，角度测量模块由分别安装于水平转轴和垂直转轴上的测角元件组成;机架I可绕垂直转轴转动，红外跟踪模块2和可见光跟踪模块3分别转动安装于水平转轴的两端；综合控制器可通过伺服控制器分别控制机架1、红外跟踪模块2和可见光跟踪模块3绕相应转轴转动；
[0060]红外跟踪模块2和可见光跟踪模块3对目标无人机进行跟踪，并将跟踪图像信息传输至综合控制器和伺服控制器;跟踪过程中，角度测量模块测量机架、红外跟踪模块和可见光跟踪模块分别在相应转轴上的实时转角信息，传输至伺服控制器，进而传输至综合控制器；
[0061 ]综合控制器将跟踪图像信息及跟踪目标的位置信息传输至控制单元，以便控制单元控制干扰设备单元及时对目标无人机实施干扰。其中跟踪目标的位置信息通过分析测角元件获取的角度信号得到。
[0062]此外本实用新型光电侦查设备还可不设置伺服控制器，而设置控制杆，通过人为控制机架、红外跟踪模块和可见光跟踪模块的转动，以跟踪目标。
[0063]系统控制单元在接收到综合控制器的跟踪图像信息后，对于跟踪图像信息的处理可仅为显示，配合显示器及人机接口，通过人工查看跟踪图像的方式，判断跟踪目标是否为无人机，若为无人机则人为通过人机接口使控制干扰设备单元对目标无人机实施干扰。
[0064]若要实现目标无人机侦查与干扰的自动化，则系统控制单元在接收到跟踪目标图像信息后，可利用现有的图像比对分析算法，判断跟踪目标是否为无人机，对于确认为无人机的跟踪目标则自动控制干扰设备实施相应的干扰。
[0065]红外跟踪模块和可见光跟踪模块分别可采用现有红外跟踪仪和可见光跟踪仪，红外跟踪仪包括红外传感器、红外跟踪器，可见光跟踪仪包括可见光传感器、可见光跟踪器，两者分别还包括调光调焦模块。在已经获得雷达侦查结果的基础上，系统控制单元可通过综合控制器和伺服控制器实现对红外传感器和可见光传感器的最初引导，使得红外传感器和可见光传感器能够获取到目标无人机的图像信息。然后在调光调焦模块的作用下进一步完成对焦和光感度的调节，提高视频图像的质量和可观测性。同时可见光跟踪器和红外跟踪器对获取的图像进行信号处理，并将处理结果传输至综合控制器和伺服控制器，伺服控制器通过对目标图像的动态分析控制机架、红外跟踪模块和可见光跟踪模块的转动，从而实现光电单元的自动跟踪。
[0066]在跟踪过程中，安装于机架I水平轴的测角元件可感知红外跟踪模块和可见光跟踪模块的方位变化角度，安装于机架垂直轴的测角元件可感知红外跟踪模块和可见光跟踪模块的俯仰变化角度。测角元件可采用现有角度传感器。伺服控制器实现对机架、可见光跟踪模块和红外跟踪模块的转动驱动控制可采用现有机械驱动结构形式。还可同时辅以防抖单元使得目标图像的稳定性更好。
[0067]光电侦查设备还包括时统终端，其按照统一的GPS时间为获取的图像信息建立时间标志;稳定平台用于防抖，保证目标获取过程中的图像稳定性，单杆控制器为控制人员操作使用，用于手动控制可见光以及红外镜头的朝向。
[0068]参考图5，侦查设备单元中的电子侦查设备包括侦查天线组、接收前端处理器、测频器、频谱分析仪、测向器和电子侦查模块控制器；
[0069]侦查天线组侦查接收目标无人机的控制指令信号，传输至接收前端处理器;接收前端处理器对接收到的无人机控制指令信号进行包括放大、滤波及变频的处理，然后分别输出至测频器、频谱分析仪和测向器;测频器对接收到的控制指令信号进行测频，得到无人机控制指令信号的频率信息;频谱分仪析对接收到的控制指令信号进行频谱分析，得到包括无人机控制指令信号的工作频段、跳频频点和调制信号特征的信息，作为无人机控制指令信号的频率特征集;测向器对接收到的控制指令信号进行测向，得到控制指令信号的方向信息；电子侦查设备控制器获取前述得到的无人机控制指令信号的频率信息、频率特征集以及方向信息，并传输至控制单元。
[0070]系统控制单元接收到电子侦查设备获取的无人机控制指令信号的频率信息、频率特征集以及方向信息后，可用于引导干扰设备单元对无人机指令信号进行干扰，保证干扰的有效性可靠性。同时有助于获知目标无人机操作者的位置，方便引导对违法操纵无人机者的抓捕。
[0071]电子侦查设备中的侦查天线组由多对侦查天线成，即图5所示侦查天线对I至侦查天线对N;多对侦查天线至少包括一对L.频段侦查天线和一对S频段侦查天线;各侦查天线对中的两个天线在水平方向上对称布置，参考图6。不同工作频段的侦察天线对可覆盖无人机控制信号的主要工作频段，每个频段设置多个天线对能够保证无人机控制指令侦查结果的可靠性。
[0072]上述侦查天线组中，各工作频段的侦查天线皆分别包括由定向高增益天线组成的天线对，和由全向低增益天线组成的天线对。其中定向高增益天线测量距离远，角度范围小，可在雷达的引导下快速截获目标无人机的指令和图传信号;全向低增益天线测量距离近，角度范围大，可独立工作，在其测量范围内，获取无人机的控制指令及图传信号，保证对无人机操作者控制指令信号的可靠和快速截获，提高无线电侦查效率。
[0073]电子侦查设备中，测频器、接收前端处理器、频谱分析仪和测向器分别可采用现有相应功能的硬件产品。
[0074]如图7所示，干扰设备单元中各功率放大器的工作频段在0.lGHz-6GHz范围内，各功率放大器分别采用固态连续波功率放大器。如设置三个功率放大器，工作频段分别为
1.5GHz、2.4GHz和5.8GHz，可以覆盖GPS/GLN0SS/BD所在的工作频段，以及2.4G和5.8G的无人机常用工作频段。各不同频段的功率放大器对无人机导航、指令以及图像干扰信号进行放大后，通过相应频段的天线进行辐射。固态连续波功率放大器可采用200W固态连续波功率放大器。
[0075]本实用新型的干扰设备单元中，连接各功率放大器的天线组成天线阵列，天线阵列转动安装于一转台上。转台的转动可由控制单元通过跟踪与伺服控制单元实现控制。天线阵列中的天线采用窄带高增益天线，天线形式采用螺纹旋转式或八木天线，天线增益大于14dB。定向性好，增益高。
[0076]本实用新型无人机综合防御系统应用方法步骤可以为:
[0077]步骤一，通过雷达侦查设备对指定区域进行目标侦查(指定区域覆盖警戒范围)，监测雷达信号回波信息，排除静止目标的影响，对于运动目标，计算其运动速度;定义目标运动速度范围，判断运动目标的运动速度是否在目标运动速度范围内；如果在，则获取运动目标的实时位置信息，然后判断其是否进入警戒范围；若已进入则将目标位置信息及告警信息上报至控制单元；
[0078]步骤二，控制单元控制红外侦查设备对进入警戒范围的运动目标进行侦查，判断运动目标是否为无人机，对确认为无人机的运动目标，红外侦查设备上送判断结果信息至控制单元；
[0079]步骤三，控制单元控制无线电侦查设备对目标无人机的指令和图传信号进行截获，并对截获的信号进行侦查分析，然后基于侦查分析结果，根据需要利用控制单元控制干扰设备单元中各干扰设备的运行，包括:
[0080]控制指令信号干扰模块发出干扰信息干扰目标无人机的控制通信链路；
[0081]控制图传信号干扰模块发出干扰信息干扰无人机的图像回传通信链路；
[0082]控制导航信号干扰模块发出干扰信息烦扰目标无人机的导航信号;上述其中的一种或多种；
[0083]步骤四，对于需要获取操作者位置的目标无人机，无线电侦查设备对无人机操作者发出的指令信号进行侦查定位，以确定操作者的位置，并将定位结果信息发送至控制单
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[0084]本实用新型在集成雷达、光电(可见光/红外)侦查以及电子干扰设备的基础上，增加了电子侦察功能，可以对无人机的无线信号进行侦查分析，并用于引导干扰，从而提升干扰效能和效率。更重要的时，我们的电子侦察功能可以对无人机操作者进行远程无线定位。从而在防御无人机的同时能够引导执法部门对无人机犯罪者进行抓捕，提升其犯罪成本。
【主权项】
1.一种无人机综合防御系统，其特征是，包括侦查设备单元、干扰设备单元和控制单元； 侦察设备单元包括雷达侦查设备、光电侦查设备和无线电侦查设备;控制单元分别控制雷达侦查设备、光电侦查设备和无线电侦查设备对指定区域内目标无人机进行跟踪侦查;雷达侦查设备、光电侦查设备和无线电侦查设备将侦查结果信息传输至控制单元； 干扰设备单元包括干扰样式产生器、变频器、功率放大器;干扰样式产生器包括频率合成器、压控振荡器和噪声源； 控制单元向干扰样式产生器发送干扰控制信号，压控振荡器接收干扰控制信号及噪声源信号，产生噪声调频信号，频率合成器接收上述噪声调频信号，与其自身产生的射频信号进行混频，从而产生无人机干扰信号； 干扰样式产生器产生的干扰信号经变频器输出至多个工作频段不同的功率放大器进行放大，然后分别经天线辐射输出。2.根据权利要求1所述的无人机综合防御系统，其特征是，控制单元包括主控制器、显示器和人机接口 ；人机接口的输出端连接主控制器，显示器的输入端连接主控制器。3.根据权利要求1所述的无人机综合防御系统，其特征是，光电侦查单元包括机架、红外跟踪模块、可见光跟踪模块，综合控制器和伺服控制器;机架包括水平转轴和垂直转轴；红外跟踪模块和可见光跟踪模块分别转动安装于水平转轴的两端部，水平转轴的两端部设有可感知红外跟踪模块及可见光跟踪模块俯仰角度的测角元件;机架可绕垂直转轴转动，且垂直转轴上设有可感知机架旋转角度的测角元件； 控制单元向综合控制器发送光电侦查控制指令，从而使得综合控制器通过伺服控制器控制机架、红外跟踪模块和可见光跟踪模块绕相应转轴转动，以对目标无人机进行跟踪，并将跟踪获取的图像信息传输至综合控制器;跟踪过程中，测角元件将测量到的机架、红外跟踪模块和可见光跟踪模块分别在相应转轴上的实时转角信息，传输至伺服控制器，进而传输至综合控制器； 综合控制器将跟踪图像信息及跟踪目标的位置信息传输至控制单元。4.根据权利要求1所述的无人机综合防御系统，其特征是，雷达侦查设备采用固态脉冲压缩多普勒雷达。5.根据权利要求1所述的无人机综合防御系统，其特征是，电子侦查设备包括侦查天线组、接收前端处理器、测频器、频谱分析仪、测向器和电子侦查模块控制器； 侦查天线组侦查接收目标无人机的控制指令信号，传输至接收前端处理器;接收前端处理器对接收到的无人机控制指令信号进行包括放大、滤波及变频的处理，然后分别输出至测频器、频谱分析仪和测向器;测频器对接收到的控制指令信号进行测频，得到无人机控制指令信号的频率信息;频谱分仪析对接收到的控制指令信号进行频谱分析;测向器对接收到的控制指令信号进行测向，得到控制指令信号的方向信息；电子侦查设备控制器获取前述得到的无人机控制指令信号的频率信息、频谱分析结果以及方向信息，并传输至控制单元。6.根据权利要求5所述的无人机综合防御系统，其特征是，电子侦查设备中的侦查天线组由多对侦查天线成，多对侦查天线至少包括一对L频段侦查天线和一对S频段侦查天线；各侦查天线对中的两个天线在水平方向上对称布置。7.根据权利要求5或6所述的无人机综合防御系统，其特征是，侦查天线组中包括分别由定向高增益天线组成的天线对，和由全向低增益天线组成的天线对。8.根据权利要求1所述的无人机综合防御系统，其特征是，干扰设备单元中，各功率放大器的工作频段在0.lGHz-6GHz范围内，各功率放大器分别采用固态连续波功率放大器。
【文档编号】G01S7/38GK205679761SQ201620502251
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年5月27日 公开号201620502251.4, CN 201620502251, CN 205679761 U, CN 205679761U, CN-U-205679761, CN201620502251, CN201620502251.4, CN205679761 U, CN205679761U
【发明人】胡贝贝, 周栋栋, 宗明, 王骏烈
【申请人】南京博驰光电科技有限公司