可部署的无线电单元的制作方法

文档序号:25543312发布日期:2021-06-18 20:40
可部署的无线电单元的制作方法

优先权要求

本申请要求于2019年7月10日提交的第16/508,212号美国专利申请的优先权,该美国专利申请要求于2018年9月10日提交的第62/729,328号美国临时专利申请的优先权,该美国专利申请和该美国临时专利申请的公开内容通过引用整体并入本文。

本发明一般涉及用于无线电系统的装置、系统和方法,具体地涉及可部署的无线电系统。



背景技术:

无线电系统可以在各种环境和战区中使用。用于检测和规避小型无人驾驶飞行器(uav)的无线电系统已变得越来越重要。近年来,无人驾驶飞行器(uav)(被美国国防部和联邦航空管理局称为小型无人驾驶飞机系统(suas),并且通常被称为无人机)激增。对uas的无意或非法滥用对公共安全构成了日益严重的威胁。特定的安全挑战可能包括suas侵入高价值资产(如机场、建筑物,关键的国家基础设施和体育场)周围的受限空域,以及阻碍军事和首要的急救活动。

是由caci提供的反小型无人驾驶飞机系统(c-suas)的复杂套件,caci是开发、部署和集成此性质的系统的行业领导者。skytracker套件由不同形状因素的c-sua组成,旨在利用suas与其控制器之间的无线电通信。caci的集成体系方法与精确的检测、定位、识别、跟踪和缓解技术相结合,多年来提供了对抗不断发展的suas威胁以及保护作战人员、关键的国家安全资产和基础设施以及国家领空的必要解决方案。例如,skytracker套件包括coriantm,其为一种c-suas,为作战人员提供针对suas威胁的固定现场部队保护。



技术实现要素:

本发明一般涉及用于无线电单元的装置、系统和方法,包括一个实施例,该实施例是软件定义无线电(sdr),其为作战人员提供针对敌对suas的移动的部队保护。sdr实施例精确地检测、定位、识别、跟踪和击败敌对的suas,并在sdr操作员在移动时对suas操作员进行定位。sdr可以被加固并有效部署,以用于各种重量、功率和空间受限的移动平台,包括在可以在恶劣环境条件下操作并可以提供海上和地面护航保护的船舶、humvee和运动型多用途车(suv)。这些特征可以有利地通过选择性地使功能小型化以及通过多功能组件(诸如,单元之间的可用于提供电力以及根据多种不同协议传送信号的单个接口电缆)来实现。

本发明的一个方面可以包括一种无线电系统。该无线电系统可以包括天线接口单元(aiu)、处理器控制器单元(pcu)和可以连接aiu和pcu的接口电缆。在一个实施例中,系统自动计算接口电缆的长度,然后调整信号的放大,使系统能够以对于接收和发送两者经优化的方式操作。在单个物理接口电缆上将wi-fi、以太网、电力和模拟射频(rf)信号传输相结合,避免了必须运输、布线和维护不同类型和长度的电缆的设置和操作问题,并简化系统的设置和操作。aiu可以被耦合到一个或多个天线,可以被配置为接收和发送信号,并且可以调节和过滤rf信号。pcu可以被耦合到aiu。pcu可以被配置为经由接口电缆从aiu接收经过调节的模拟信号,并将其数字化以用于处理。pcu还可以被配置为经由接口电缆将信号发送到aiu,以用于附加的调节、放大和空中传输。接口电缆可以被配置为根据wi-fi、以太网和rf协议传送信号以及电力,这使系统能够使用一根电缆而不是三根电缆进行操作。接口电缆可以从pcu向aiu供电。pcu可以包括接触器控制器,用于防止反极性直流(dc)电连接,如果系统未正确连接到dc电源,则可以保护系统免受损坏。

在一些实施例中,aiu可以包括高频带rf控制器单元和/或低频带rf控制器单元。aiu可以包括一个或多个传输功率放大器。

在又一些实施例中,接触器控制器可以包括高压调节器。接触器控制器可以包括反向偏置二极管。

其他方面、实施例和特征将从以下描述、附图和权利要求书中显而易见。

附图说明

在下面的详细描述中,通过本发明某些实施例的非限制性示例,参考所提到的多个附图,进一步描述了本发明,其中,贯穿附图的若干视图,相同的数字表示相同的元件,并且其中:

图1示出了无线电系统的示例性架构。

图2示出了无线电系统的透视图。

图3示出了处理器控制器单元的示例性示意图。

图4示出了接触器控制器的示例性示意图。

图5示出了处理器控制单元的透视图。

图6示出了处理器控制单元的接口面板。

图7示出了天线接口单元的示例性示意图。

图8示出了天线接口单元的透视图。

图9示出了天线接口单元的接口面板。

图10示出了天线接口单元的天线接口面板

图11接口电缆。

图12示出了接口电缆的电子配置。

图13示出了示例性的无人机和地面控制器通信系统。

图14示出了部署在车辆上的示例性实施例。

具体实施方式

下面描述本发明的系统、方法和示例性实施例的详细说明。本文描述、示出和/或公开的示例性实施例并非旨在限制权利要求,而是旨在就本发明的各种方面指导本领域的普通技术人员。在不脱离所要求保护的发明的范围和精神的情况下,可以实践和/或实现其他实施例。

尽管本文主要结合对suas的应用来讨论发明,因为这样的发明可以有利地用于检测、识别、定位、跟踪和击败敌对suas并定位suas操作员,但是本领域的普通技术人员应该理解,各种方面可以用于在其他上下文中。例如,所公开的降噪技术和系统可以有利地用于任何电磁接收器和/或发送器中。

本文公开了可靠的解决方案,该解决方案可以提高公共安全性,同时支持负责任的运营商驾驶suas的权利。本文的系统可以体现固定现场、移动中和小型形状因素c-suas技术。固定现场系统的采用可以提供针对对作战人员和关键基础设施的小型无人驾驶飞机系统威胁的保护。该系统可以检测、识别、定位、跟踪和击败suas威胁,例如,通过使用精确中和技术来确保对周围rf频谱和现有通信的附带损害很小甚至没有。该系统可以准确定位suas及其操作员两者。

通过以用户为中心的接口,一套系统可以从可背包配置扩展到大型安装。小型形状因素、可打包的先进电子攻击系统可用于击败小型、复杂的无人驾驶飞机系统。这样的系统可以从背包和/或行李中部署,还包括具有远程能力的高级电子攻击系统。这样的系统可以调查本地环境,这可以使部署人员能够对抗suas和数字或模拟视频信号。该系统可以自主操作以实现分布式攻击,并在敌对环境中提供快速,响应迅速的部队保护能力。移动系统可以提供针对敌对suas的部队和/或设施保护。加固的移动平台可以利用实施例来精确地检测、识别、定位、跟踪和击败suas威胁。这样的系统可以容易地部署在车辆或海洋船舶上,提供例如地面和海上护航保护。

实施例可以包括电子作战系统,其可以采用效果来击败对立的监视和侦察、蜂窝通信、wi-fi、命令和控制系统以及suas。实施例可以利用无源检测能力来创建例如敏感位置周围的电子周边边界,其可以优于地理围栏。例如,它们可以日夜提供连续的自动监视,并在所有天气条件下操作。某些实施例可以包括模块化子系统,其可以保护地理位置紧凑的位置中的高价值资产,诸如周围的政府建筑物、大使馆、竞技场和体育场。模块化实施例可以是特别可扩展的,以提供对机场、军事基地以及临时飞行禁令下的地区(诸如经历森林火灾的位置)的广域防御。

实施例可用于检测、定位和跟踪uas,以及用于减轻uas。系统和方法可用于从uas及其控制器单元之间的通信中提取数据和/或视频流。

图1是所考虑的许多可能的系统架构之一的顶层框图。该系统可以包括天线接口单元(aiu,101)、处理器控制单元(pcu,201)和接口电缆(301)。pcu(201)可以包括处理器控制模块和rf夹层卡(202),具有中央处理单元的主母板(203)以及坚固的固态驱动器(ssd)存储(204)。pcu可以与中央服务器通信,或者如图1所示,pcu还可以包括服务器母板和处理器(205)。pcu还可包括用于信号接收和模数转换的子系统(207)、用于数模转换和传输的子系统(208),以及一个或多个以太网交换机(209)。

pcu(201)可以经由接口电缆(301)连接到aiu(101)。电缆可以传送电力、通信和信号,以用于到pcu的传输和从pcu到aiu的传输。电缆还可以从aiu向pcu传送通信、接收的传输和gps信号以及1脉冲每秒(pps)定时信号。1pps信号可用于重置数据采集(daq)系统中的内部计数器,以及用于本文所述的其他用途。

aiu可以被通信地连接到天线。例如,在图1所示的实施例中,aiu被连接到高频带rf天线和低频带rf天线。aiu还被连接到gps天线和两个wi-fi天线,特别是2.4ghz和5.8ghzwi-fi天线。

可以使用基于计算机的系统和方法来部分或整体地实现本文描述的各种技术、方法和系统。另外,基于计算机的系统和方法可以用于加强或增强本文所述的功能,提高可以执行功能的速度,以及提供附加的特征和方面作为本文别处描述的那些的一部分或补充。下面给出根据所描述的技术的各种基于计算机的系统、方法和实现。

在实施例中,可以通过由存储在计算机可读介质中的程序指导的功能来执行检测、识别、定位、跟踪和/或击败敌对的scuas并定位scuas操作员。即,实施例可以包括硬件(诸如电路、处理器、存储器、天线、碟形天线(dish)、用户和/或硬件接口等)和/或软件(诸如包括体现在一个或多个非暂时性计算机可读介质上的计算机可用指令的计算机程序产品)。

本文的计算机和/或服务器可包括用于响应于命令来执行指令的一个或多个中央处理单元(cpu),以及用于发送和接收数据的通信设备。通信设备的一个示例可以是调制解调器。其他示例包括天线、收发器、路由器、碟形天线、通信卡、卫星碟形天线、微波系统、网络适配器和/或能够发射和/或接收数据的其他机构,无论是有线的还是无线的。计算机和/或服务器还可以包括输入/输出接口,该输入/输出接口使能到各种外围设备的有线和/或无线连接。在一个实现中,基于处理器的计算机系统可以包括主存储器,优选地包括随机存取存储器(ram),或者可选地包括只读存储器(rom),并且还可以包括辅助存储器,其可以是任何有形计算机可读介质。有形的计算机可读介质存储器可以包括例如硬盘驱动和/或可移除存储驱动、基于闪存的存储系统和/或固态驱动、软盘驱动、磁带驱动、光盘驱动(例如蓝光、dvd、cd驱动)、磁带、独立的ram磁盘等。可移除存储驱动可以从可移除存储介质读取或向可移除存储介质写入。可移除存储介质可以包括软盘、磁带、光盘、存储卡等,它们可以从用于执行读取和写入操作的存储驱动中移除。将理解,可移除存储介质可以包括计算机软件或数据。

在替代实施例中,有形计算机可读介质存储器可以包括用于允许将计算机程序或其他指令加载到计算机系统中的其他类似装置。这样的装置可以包括例如可移除存储单元和接口。这样的示例可以包括程序盒带和盒带接口(诸如在视频游戏设备中找到的那些)、可移除存储器芯片(诸如eprom或闪存)和相关联的插槽,以及允许将软件和数据从可移除存储单元转移到计算机系统的其他可移除存储单元和接口。

系统可以由计算机和/或服务器实现,并且可以具有内部和/或外部存储器,用于存储数据和程序,诸如操作系统(例如dos、windows2000tm、windowsxptm、windowsnttm、os/2、unix、linux、xboxos、orbisos、freebsd、macosx(例如panther、tiger、leopard、snowleopard、lion、mavericks、highsierra、mojave等))和/或一个或多个应用程序。用于某些平台的应用程序可以包括例如利用多种软件工具和/或计算机语言的集成环境,诸如matlab、simulink、midas、x-midas和nextmidas。在优选实施例中,系统包括具有实时信号处理和分析的便携式、联网的交互式环境。系统可以由计算机或服务器通过特定软件开发工具包(sdk)的工具来实现。应用程序的示例包括用于实现本文所述的技术的计算机程序,所述技术用于能够生成文本和/或逗号分隔值(csv)文件、文档或其他电子内容的歌词和多媒体定制、创作应用程序(例如,编辑器、文字处理程序、数据库程序,电子表格程序或图形程序);能够与其他计算机用户通信,访问各种计算机资源以及查看、创建或以其他方式操纵电子内容的客户端应用程序(例如,互联网服务提供商(isp)客户端、电子邮件客户端或即时消息(im)客户端);以及能够呈现标准因特网内容和根据标准协议(诸如超文本传输协议(http))格式化的其他内容的浏览器应用程序(例如microsoft的internetexplorer)。应用程序中的一个或多个可以安装在计算机的内部或外部存储装置上。应用程序可以外部存储在计算机外部的一个或多个设备(一个或多个)中或由其执行。

各种信号处理可以由处理器而不是专用硬件执行。例如,实施例可以包括一个或多个硬件和/或软件定义无线电(sdr)。sdr可以包括具有一个或多个处理器、声卡、模数转换器、数模转换器,daq和/或rf前端的计算机。利用sdr的优势可以是其基于软件的配置根据不同的无线电协议和/或波形进行接收和发送的能力。sdr可以实时处理多种不同的协议。尽管优选实施例可以包括sdr,但是信号检测和分析可以有利地由与pcu分开的aiu部分或全部处理。

系统可以接收、发送和处理信号,诸如rf信号。这样的系统的天线可以检测来自目标suas和/或与suas通信的控制器的rf发射。天线系统可以利用单频带或多频带操作。在优选实施例中,系统可以在30mhz–6ghz的频谱范围内与suas通信。不过,rf信号可以是低频(lf,例如30–300khz)、中频(mf,例如300khz–3mhz)、高频(hf,例如3–30mhz)、甚高频(vhf,例如30–300mhz)、超高频(uhf,例如300mhz–3ghz)、超高频(shf,例如3–30ghz)、极高频率(ehf,例如30–300ghz)和/或至高频(thf,例如300ghz–3thz)(也被称为太赫兹辐射)。系统可以利用各种通信协议。例如,系统可以利用模拟调制,诸如幅度调制(am)、频率调制(fm)、相位调制(pm)、正交幅度调制(qam)、空间调制(sm)、单边带调制(ssb)和/或单边带抑制载波调制(ssb)。系统可以附加或可替代地利用数字调制,诸如幅移键控(ask)、幅移和相移键控(apsk),连续相位调制(cpm)、频移键控(fsk)、多频移键控(mfsk)、最小频移键控(msk),开关键控(ook)、脉冲位置调制(ppm)、相移键控(psk)和/或正交幅度调制(qam)。

图2示出了所构想的许多可能的系统配置之一。该系统可以包括天线接口单元(aiu,100),处理器控制单元(pcu,200)和接口电缆(300)。aiu和pcu可以经由接口电缆互连。将理解,pcu可被连接到多个aiu,这可以由仅充当本领域普通技术人员的人员来实现。优选实施例可以包括pcu和aiu以及一个或多个天线。如本文中进一步描述的,接口电缆可以具有各种长度,以便于系统的现场配置。例如,接口电缆可以是一米或两米,或者接口电缆可以是几十米。在优选实施例中,接口电缆可以长达约30米。在一个实施例中,系统自动计算接口电缆的长度,然后调整信号的放大,使系统能够以优化的方式进行用于接收和发送两者的操作。在另一个实施例中,接口电缆可以在单个物理接口电缆上将wi-fi、以太网、电力和模拟rf信号传输相结合,这使系统能够使用一根电缆而不是三根电缆进行操作,避免必须运输、布线和维护不同类型和长度的电缆的设置和操作问题,并简化系统的设置和操作。尽管未在图1中示出,但是aiu可以被连接到天线,本文将进一步对此进行描述。

pcu和aiu每个可包括指示器和状态灯、交流电(ac)和/或直流电(dc)的电源输入以及dc和/或ac断路器和开关。pcu可以经由电源开关打开和关闭。pcu可以例如经由高压dc回路(270vdc)为aiu供电。可替代地,aiu可以包括单独的电源开关。pcu和aiu每个可包括一个或多个冷却通风口和/或风扇。通风口还可以或可替代地可包括滤网和/或过滤器,诸如高流量、可更换的滤筒。pcu和aiu每个可包括热管和散热器,无需风扇。接口面板每个可包括电缆或多电缆接口连接或互连,以及其他端口。

图3示出了pcu的示例性实现。此实施例可以包括各种外部连接,诸如风扇的dc输出、ac断路器和ac输入连接器、机箱接地线片、反极性故障指示器发光二极管(led)、dc断路器、dc输入连接器,指示灯(dc电源、ac电源和状态)和电源开关。pcu可以包括接口电缆端口,该端口具有例如100mhz以太网端子、10mhz端子、gpspps端子、rs-485端子、长度电阻器端子、rf传输端子、rf接收器端子、高压回路端子和270伏(dc)端子。

pcu还可包括负载调节器模块、电源开关(i/o)和状态led,ac/dc组合输入模块、以太网控制器、带有cpu的主母板和/或多个ssd存储组件。pcu可以包括处理器控制模块。pcu可以包括用于ac电源和dc电源的输入,以及用于在ac电源和dc电源之间进行切换的部件(诸如断路器和接触器)。状态led可以被连接到ac和dc断路器和/或开关。处理器控制模块可以被连接到一个或多个rf发送器模块和一个或多个rf接收器模块以及ac电磁干扰(emi)滤波器。rf部件可能会对电源之间的切换敏感。实施例的特定优势可以在独特的低噪声供电开关机构中找到。为了减少来自其他部件的干扰,pcu处理器控制模块可以包括一个凸起的夹层卡,用于隔离rf部件。

图4示出了一种示例性接触器控制器(400)。系统在ac和dc之间切换的能力可以经由一系列二极管和/或通过设置ac/dc和dc/dc转换器的输出电压来实现。接触器控制器可以提供反极性电压保护和指示。这可以有利地保护系统,例如防止到pcu的电源输入上意外的反极性dc连接。当建立了反极性连接时,接触器控制器还可以,例如经由led指示器,提供指示。接触器控制器可以包括一个或多个集成电路以及多个无源和有源电子组件。反向偏置二极管(例如,图4中所示的zenner二极管)可以用作接触器控制器的正触点和负触点之间的lc电路的一部分,可以确保电压调节。接触器控制器还可以包括高压调节器和用于调节电压的集成电路。第二二极管可以用在正电压(原始电压)和集成电路之间可以。各种电容器可以跨接在正电压输入(即高电压和低原始电压)和正负电压输出之间。

图5和图6示出了pcu。pcu可以包括顶板(212)和底板(未示出)。像aiu一样,pcu可以在其四个角的每个角处包括保护性突起(211)。图6示出了pcu的接口面板的示例性细节。pcu接口面板可以根据用户偏好和/或具体应用和/或要求来配置。接口面板可以包括用于连接到aiu的接口端口(213)。例如,pcu可以包括各种插孔、状态指示灯(214)、用于在ac和dc电源之间切换的断路器(215)以及电源插座(216)。灯可以是常规系统指示灯和/或与可配置端口相关联的指示灯。接口端口可以是多针端口、轴向端口和/或多轴向端口。根据任务需要和/或用户偏好,可以包括其他端口类型。pcu可以包括电源开关或拨动开关(217)。pcu上可以包括一个或多个电源开关,以为pcu通电和/或向aiu供电。

图7示出了aiu的示例性实施例。如图所示,接口电缆互连可以包括各种通信电缆,包括100mhz以太网连接、10mhz连接、用于gps的1脉冲每秒连接、270伏电源、高压回路、用于确定电缆长度的长度电阻器连接、rf传输连接、rf接收器连接和rs-485连接。aiu可以包括具有gps和wi-fi芯片的天线主板,以及用于rf部件的夹层板。天线主板可以包括到wi-fi(2.4和5.8ghz)和gps天线的连接。aiu可以包括低频带和高频带射频调节单元(rfcu)以及三工器、rf开关和控制器单元。aiu可以被耦合到高频带和低频带天线。aiu可以包括各种运算放大器,诸如用于2.4ghz和5.8ghzwi-fi以及用于发射器和/或收发器。主板还可以操作各种外围设备,诸如风扇和状态灯(led)。

系统可以利用来自gps信号的定时来执行例如uas及其控制器的tdoa、fdoa和rf三角测量。一些实施例可以包括rf调节以允许高度灵敏的检测。一些方面可以包括高频带和低频带滤波以排除已知uas之外的信号。另外,一些方面可以执行对滤波信号的放大和/或rf调节。在一些实施例中,通过过滤电磁(em)频谱的不想要的部分并放大感兴趣的范围,全向天线可以实现用于接收和传输两者的更高的区域覆盖。

实施例可用于检测、识别、定位和跟踪suas并定位suas的操作者。其他实施例可以用于检测和击败suas两者。系统通常包括一个或多个检测天线。这样的天线可以以各种配置安装。实施例可以同时识别多个uas,并且可以在一组suas之间进行区分。系统可以执行信号处理。在一些实施例中,前端处理可以在aiu中执行。在其他实施例中,这种处理可以由pcu执行。前端处理可以包括放大、滤波、下变频、a/d转换和其他无线电功能。

图8示出了aiu。aiu可包括顶板(110)和底板(未示出),以及在其四个角的每个角处的保护性突起(111)。突起可以为aiu的主体提供保护,包括aiu连接器,如果没有保护性突起,则在放置aiu时可能损坏aiu连接器。它们可用于使aiu脱离地面和/或用作便于携带aiu的手柄。

图9示出了aiu的接口面板(113)的示例性细节。接口面板可以包括状态指示灯(114)、插孔(115)和用于连接到pcu的接口端口(116)。在一些实施例中,接口面板可以包括用于连接到高频带天线的端口和用于连接到低频带天线的端口。面板可以包括多个wi-fi天线。aiu可以连接到第一wi-fi天线和第二wi-fi天线。aiu还可以包括用于连接到用于基于全球定位系统(gps)的定时和地理定位的天线的端口。尽管给出gps作为示例,但是实施例可以利用一个或多个其他地理定位卫星系统,诸如glonass、galileo、beidou-2及其他。aiu还可以包括电缆或多电缆接口连接,例如以促进与计算机控制器的通信。aiu可以包括指示灯,诸如电源、状态和传输指示灯。该aiu可以包括一个或多个冷却通风口和/或散热器。通风口可以由一片坚固材料(诸如金属或塑料)制成,其具有孔的图案以允许空气排出。通风口还可以或可替代地可包括滤网和/或过滤器。通风口可包括高流量、可更换的滤筒。aiu可以包括有源和/或无源空调。图10示出了天线接口面板(117)。天线接口面板可以包括用于连接至各种天线的插孔。例如,面板可以包括gps插孔(118)、2.4ghz插孔(119)、5.8ghz插孔(120)、高频带rf插孔(121)和低频带rf插孔(122)。

可以利用多个接收器和/或天线。例如,若干天线可以形成阵列。其他实施例可以包括对策系统,其中可以使用一个或多个天线来发送干扰和/或欺骗信号。系统可以包括全向天线。其他实施例可以包括一个或多个定向天线。与全向天线相比,定向天线可以允许更大的有用范围,但是取决于天线的方向性程度,传播矢量可影响通信。定向天线系统可以包括准全向天线、广角定向天线和/或全息天线系统。天线可以被耦合到接收机和/或发送机。在一些实施例中,可以使用全向和定向天线两者。这样的系统可以包括滤波器、放大器、低噪声放大器和模拟/数字转换器。

信号分析器和/或空间处理器可以被耦合到接收器。组合的pcu和aiu可以包括信号分析仪。在优选实施例中,pcu可以包括可以以软件实现的信号分析能力。信号分析可以例如在远程服务器系统和/或基于云的系统内远程执行,以便识别敌对无人机。信号分析器可执行信号的提取和分类,以例如根据无线电信号来识别该信号的类型、制造商、型号、操作系统、操作状态等。例如,信号分析器还可以在suas和suas的控制器之间、多个suas之间以及suas和其他类型的飞机或鸟类之间进行确定和区分。

pcu可以包括一个或多个处理器、通信接口、不可移除存储器、可移除存储器、电源和其他外围设备。pcu还可以包括通信电路,诸如收发器、发送器和接收器。处理器可以是通用处理器、专用处理器、常规处理器、数字信号处理器(dsp)、多个微处理器、与dsp核相关联的一个或多个微处理器、控制器、微控制器、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)电路、任何其他类型的集成电路(ic)、状态机等。通常,处理器可以执行存储在存储器中的计算机可执行指令。处理器可以运行通信程序。

处理器被耦合到其通信电路(例如,收发器、发送器、接收器和通信接口)。通过执行计算机可执行指令,处理器可以控制通信电路,以便使pcu与系统的其他组件(诸如aiu)通信。接收器可以包括软件定义无线电(sdr)接收器。无线电接收机可以定义一个或多个信道,诸如用于扫描与suas相关联的任何无线电信号的频谱的一个或多个信道,以及用于捕获与suas相关联的所识别的无线电信号数据的一个或多个信道。

处理器可以从任何类型的合适的存储器(诸如不可移除存储器和/或可移除存储器)访问信息并将数据存储在其中。不可移除存储器可以包括随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、硬盘或任何其他类型的存储器存储设备。可移除存储器可以包括用户身份模块(sim)卡、记忆棒、usb驱动、安全数字(sd)存储卡等。在其他实施例中,处理器可以从不在物理上位于接收器上的存储器访问信息并将数据存储在其中。

处理器可以从电源接收电力,并且可以被配置为向系统中的其他组件分配和/或控制电力。电源可以是为pcu和aiu供电的任何合适的设备。电源可以被配置为从外部电源接收电力。

图11示出了接口电缆(300)的一个示例。接口电缆可以具有各种长度,以便于系统的现场配置。例如,接口电缆可以是一米或两米,或者接口电缆可以是几十米。经由接口电缆连接单元可以允许aiu被放置得比pcu更靠近天线。这可以促进将pcu定位在比aiu更凉爽和/或更受保护的环境中。无论天线被配置为根据数字协议还是模拟协议进行通信,传播这样的通信的电磁波本身在本质上都必然是模拟的。因此,将aiu定位得更靠近天线还可以促进在接收或发送点处理模拟信号,这可以改善信号质量并降低噪声。此外,经由接口电缆的通信可以是数字的,可以通过由aiu将模拟信号转换为数字信号,也可以是通过从pcu发送到aiu的数字信号,无论是否随后转换为模拟信号。

在图11的示例性实施例中,电缆可以包括多根电缆。例如,在优选实施例中,电缆(301)可以包括两个#8同轴rf连接,两个#12同轴低带宽触头,一个#8四轴以太网连接器,四个带屏蔽的电源和控制对以及每端处的一个编码器对。接口电缆可以包括处理子系统端子(302)。处理子系统端子可以包括法兰安装插座(303)、电缆安装座(304)和带有应力消除件的后壳(305)。接口电缆可包括天线子系统端子(309)。天线子系统端子可包括带有应力消除件的后壳(306)、电缆安装座(307)和法兰安装插座(308)。

图12示出了接口电缆(310)的许多所考虑的布线配置之一。如图所示,可以利用短路和跳跃。在此实施例中,a可以是以太网连接。c可以是270vdc连接,而d可以是270vdc回路。e可以是comms+,而f可以是comms–。h可以是rf接收线,而k可以是rf发送线。m可以是高压互锁,而n可以是高压互锁回路。w可以是1pps信号线。5可以是10mhz的线路。如图所示,t和u是环回的,并且不承载从一侧到另一侧的通信。相反,t和u每个连接到长度电阻器(311)。

在某些实施例中,长度电阻器可以是特别有利的。例如,每个长度电阻器(311)可具有10欧姆每英尺的电阻。因此,一条25英尺长的电缆将有250欧姆的t和u之间的电阻。同样,一条50英尺长的电缆将有500欧姆,一条75英尺长的电缆将有750欧姆,而一条100英尺的电缆将有1000欧姆。其他电阻,实际上任何有用的电阻都可以被利用,这里给出的10欧姆每英尺仅作为具有简单数学运算的示例。然而,对于25至100英尺的电缆长度,10欧姆或大约10欧姆可能是有利的电阻量。可替代地,也可以考虑普通的电阻器(即不是长度电阻器)。接口电缆中长度电阻器的关键优势是,系统或子系统可以利用电阻器上的电压降来测量电缆的长度。系统确定电缆长度的能力可以允许系统在电缆之间切换时补偿电缆长度的变化。例如,本文的系统可以基于电缆长度上的电压降来对飞行时间和/或信号损耗进行自补偿和/或校准。

图13中示出了示例性的无人机和地面控制器通信系统。实施例可以自动搜索相关的rf频谱以寻找已知的suas的存在。

根据本公开的一些方面,无线电系统可以包括耦合到至少一个天线的天线接口单元(aiu),该aiu被配置为接收模拟信号,对模拟信号进行滤波以及放大模拟信号;以及耦合到aiu的处理器控制器单元(pcu),该pcu被配置为经由接口电缆接收模拟信号并将模拟信号转换为数字信号。接口电缆可以被配置为传送电力和信号,该信号选自由wi-fi信号、以太网信号和模拟rf信号组成的组。接口电缆的长度可以被自动计算。信号增益可被自动放大以补偿接口电缆上的信号功率损耗,以用于基于接口电缆长度优化无线电系统。接口电缆可以配置为从pcu向aiu供电。pcu可以包括接触器控制器,以防止无线电系统中的反极性。aiu还可以包括高频带rf调节单元、低频带rf调节单元和传输功率放大器。

接口电缆可以被配置为传送模拟rf信号,其中模拟rf信号包括全球定位系统(gps)信号。pcu可以被配置为执行数字信号处理以分析由aiu检测到的信号。接触器控制器可以包括高压调节器和反向偏置二极管。通过测量接口电缆上的电压降,接口电缆的长度可以被自动计算。信号增益基于测得的电压降放大。pcu可以包括具有rf部件的处理器控制模块,其中rf部件通过rf夹层与处理器控制模块隔离。

pcu可以被配置为接收ac电源和dc电源。接触器控制器可以被配置为当在ac电源和dc电源之间切换时,防止无线电系统内的功率峰值和功率损耗。pcu还可以包括处理器控制模块、rf夹层、具有中央处理单元的主母板、ssd存储器、服务器母板以及用于信号接收、模数转换、数模转换的子系统,以及一个或多个以太网交换机。aiu和pcu可以被配置为散热。

根据本公开的其他方面,无线电系统可以包括可操作以检测来自无人驾驶空中系统(uas)的rf发射的天线;耦合到天线的天线接口单元(aiu),该aiu被配置为从天线接收模拟rf信号;被配置为从aiu接收模拟信号并将模拟信号转换为数字信号的处理器控制单元(pcu);以及将aiu连接到pcu的接口电缆,该接口电缆可操作以在aiu和pcu之间传送电力和rf信号。软件定义无线电(sdr)可以被配置为根据不同的无线电协议和/或波形来接收和发送。aiu可被连接到高频带rf天线、低频带rf天线、wi-fi天线和全球定位系统(gps)天线;并且其中,pcu包括以太网交换机。

在本公开的其他方面,无线电系统可以包括天线,耦合到天线的天线接口单元(aiu)以及与aiu通信的处理器控制器单元(pcu)。无线电系统可以检测来自受限空域中的无人驾驶空中系统(uas)的rf发射。无线电系统可以将非动力学的、无法归因的基于rf的信号传递给uas。检测步骤还可以包括在aiu处接收模拟信号;从aiu向pcu发送模拟信号;将模拟信号转换为数字信号;以及执行数字信号处理以分析数字信号。此外,pcu可以使用接口电缆连接到aiu。可以通过接口电缆从pcu向aiu供电。诸如wi-fi信号、以太网信号或模拟rf信号等的信号可以通过接口电缆传送。接口电缆的长度可以通过测量接口电缆上的电压降来自动计算。

通过自动放大信号增益以补偿接口电缆上的信号功率损耗,可以基于接口电缆长度来进一步优化本公开的无线电系统,其中,放大信号增益是基于所测量的电压降。可以提供接触器控制器以防止无线电系统中的反极性。接触器控制器可以包括高压调节器和反向偏置二极管。

可以使用全球定位系统(gps)信号来执行uas的rf三角测量。可以通过执行高频带滤波和低频带滤波来排除已知uas之外的信号。

系统可以检测从地面控制器到无人机的命令和控制(c2)链路(上行链路数据)以及从无人机到地面控制器的任何遥测和/或有效载荷数据链路(例如视频)。

在一个实施例中,在scuas检测、识别和位置确定之后,sdr系统可以在每个目标的基础上交付各种复杂的非动力学的、无法归因的基于rf的缓解技术。这可以提供具有对周围rf频谱的最小附带损害和/或干扰的击败效果。系统可以自动确定针对识别的目标最有效的缓解技术,并且可以以简单的方式向操作员呈现用于击败scuas的选项。这样的选项可以呈现在与pcu通信的显示设备(即笔记本电脑屏幕)上,如图14所示。

如图14所示,实施例可以被部署在车辆内和/或车辆上。实施例可以具有减小的大小、重量和功率要求,并且可以被易于部署在空间和功率受限的环境中,诸如在车辆和/或海上船舶中,在移动中提供地面和海上护航保护。例如,实施例可以安装在suv或水容器上。当以60英里每小时的速度行驶时,实施例可以被加固以易于操作。当敌对的suas进入检测半径时,系统可以自动感测从uas平台和uas运营商的地面手机发射的rf能量,并可以立即检测和识别威胁。可以将警报发送给反suas操作员,例如系统笔记本电脑。警报可以提供关于具体uas威胁的信息,包括精确检测、识别,定位和跟踪敌对suas以及定位suas操作员。然后,用户可以决定是否采取行动以部署复杂的非运动性、无法归因性对策。

根据本公开,可以在不进行过度实验的情况下制造和实现本文公开和要求保护的所有系统。尽管已经根据优选实施例描述了本发明的装置,但是对于本领域技术人员将显而易见的是,在不脱离概念、精神和范围或本发明的情况下,可以对本文描述的系统和装置进行各种变化。另外,从前述内容将看出,本发明非常适合于实现上述所有目的和目标以及其他优点。将理解的是,某些特征和子组合是有用的,并且可以在不参考其他特征和子组合的情况下被采用。这是所考虑的并且在所附权利要求的范围内。对于本领域技术人员显而易见的所有这样的类似的替代和修改都被认为在所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内。

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