一种搜索侦测无人机的装置的制作方法

文档序号:19920715发布日期:2020-02-14 16:15阅读:448来源:国知局
技术简介:
本专利针对传统无人机侦测手段在低空"黑飞"目标识别中的缺陷,提出基于气流扰动特征的雷达侦测方案。通过发射雷达获取空域反射波束,分析模块匹配无人机旋涡/尾流引起的折射变化特征,实现对"低慢小"目标的精准识别,有效克服材质影响和抗干扰问题。
关键词:气流扰动侦测,无人机雷达检测

本实用新型涉及雷达探测技术领域,尤其是一种搜索侦测无人机的装置。



背景技术:

自我国逐步开放1000米以下低空空域以来,无人机、航模、热气球、孔明灯等“低、慢、小”飞行器越来越多,给经济社会发展带来便利的同时,也给不法分子带来了可趁之机,各种非法飞行给重要活动、重点区域造成严重的安全隐患。特别是近来频繁报道的“黑飞”造成众多航班紧急避让,严重扰乱了航班的正常飞行、起降。与此同时,也不排除个别不法分子可能利用无人机干些非法勾当或恐怖活动,无人机可以携带摄像机,也可运输爆炸物等物品,声音小、难以察觉,会给不法分子利用微型无人机窥视他人隐私和恐怖袭击等创造条件。

“黑飞”事件还可能危及人民群众生命财产安全,扰乱社会治安。没有受过专业训练的、为了满足个人兴趣的、无常识无飞行法律法规意识的用户大量存在;民用无人机轻的两三公斤,重的几十公斤,在几十米、一百多米的空中掉下来,可能造成人员伤亡。若在公园等人多的地方“黑飞”,可能造成的危险是不言而喻的。

目前搜索发现空中低慢小目标的方式主要有,无源的无线电频谱侦测搜索发现、传统的无源或有源的雷达搜索发现目标表面、声波识别搜索发现以及可见光摄像机或红外热成像仪等等。

无线电频谱监测是通过被动侦测无人机与地面遥控者“沟通”,如遥控系统、数传系统或图传系统的频谱信号从而搜索发现无人机。无线电频谱监测具有侦测范围广、距离远、反应快的特点,是一个切实可行的有效侦测手段,但若无人机目标不发射无线电信号而处于“静默”状态,将无法使用电磁频谱方法来侦测无人机。

传统雷达搜索发现无人机是通过现有2d/3d机械或电扫描雷达技术,利用电磁波在经过不同传输介质时产生反射波现象实现对无人机目标的侦测,但现代无人机一般都是由塑料泡沫、轻木及复合材质构成,这种材料具有特波特性,大大降低了实际效果。另外无人机自身的雷达散射面积非常小,降低了被雷达侦测的有效散射面积、距离和发现概率。

声波识别搜索发现无人机是通过识别无人机机载工作时发出的噪声来发现和侦测无人机。将侦测到的音频与记录了所有无人机机音频的数据库进行匹配,便可以辨识出是否为无人机的声响。但目前该技术有效侦测距离短,且极易受干扰。

可见光/红外侦测是利用可见光或目标的热红外反射,采用超视距、高清、透露的可见摄像机和红外热成像仪传感器组合来进行无人机侦测。可见光/红外侦测可发现各种型号的无人机,能够实现全天侯、实时化、可视化的监控管理。但无人机由于体积小,其红外辐射与特征低,使得通过红外侦测的发现距离大大缩短,在抗激光侦测上,无人机更易采取如吸波、透射、导光等材料,减少激光反射及外形隐身设计等,使得可见光/红外侦测变得更加困难。



技术实现要素:

本实用新型提出一种搜索侦测无人机的装置,可弥补传统无人机搜索的缺陷,准确地对指定空域的无人机飞行现象进行搜索侦测。

本实用新型采用以下技术方案。

一种搜索侦测无人机的装置,用于对指定空域内的无人机进行搜索侦测,所述装置包括发射雷达模块、接收雷达模块和与接收雷达模块相连的分析模块;所述分析模块贮有无人机飞行时的无人机气流扰动特征数据;所述发射雷达为设定为向指定空域发射探测雷达波的发射雷达,所述分析模块经接收雷达模块获取指定空域的雷达反射波束,并从反射波束中分析指定空域的气流状况数据,当气流状况数据内含有与无人机气流扰动特征数据匹配的数据时,即认为指定空域有可能存在飞行状态的无人机。

所述发射雷达模块与接收雷达模块的数量按一对一的比例或一对多的比例进行配置。

所述发射雷达模块或接收雷达模块为天气雷达的一部分,或是为多普勒雷达的一部分。

所述无人机包括固定翼无人机、多旋翼无人机或同时具备固定翼和多旋翼的无人机。

所述无人机气流扰动特征数据包括无人机旋翼在空中工作时产生的旋涡扰动特征数据,还包括无人机的机体尾流扰动特征数据。

所述旋涡扰动特征数据、机体尾流扰动特征数据为无人机工作或运动时形成的空气紊流及空气密度变化引起的折射指数变化引起的雷达反射波束特征。

当分析模块发现气流状况数据内含有与无人机气流扰动特征数据匹配的数据时,即认为指定空域的无人机气流扰动点所在位置处有可能存在飞行状态的无人机。

所述发射雷达模块与接收雷达模块为高灵敏度的超高频雷达模块或甚高频雷达模块。

所述发射雷达模块包括发射机;所述接收雷达模块包括接收机、信号处理机、数据处理机和显示器;所述发射雷达模块与接收雷达模块均经双工器与雷达天线相连;所述雷达天线与波束扫描产生器或伺服器相连。

本实用新型所述技术方案,是针对多旋翼无人机的旋翼在空中工作时产生的旋涡或固定翼无人机机体产生的尾流所发生的大气折射指数的不同程度变化能够散射不规则的雷达波束这一现象而设计的,众所周知,大气折射的不规则变化能产生不规则的雷达照射回波,而大气折射的不规则是由气流的温度、湿度及密度的不规则变化(旋涡或尾流内部气流高速流动)引起的;无人机飞行时,旋涡或尾流随无人机在空中工作时产生的气流高速运动而流动,地面雷达接收模块能够探测旋涡或尾流所散射的不规则回波而搜索发现到无人机;而旋涡或尾流是无人机在空中工作不可消失的基本现象,获得了旋涡或尾流不规则的雷达回波信息,就为雷达搜索发现无人机提供了一种最直接有效的工具。

本实用新型原理独特,构思巧妙、可行性高,能高效搜索发现空中“低、小、慢”目标,能有效抑制无人机“黑飞”违规违法现象,本实用新型方案不受无人机材质影响,而且由于机械类飞行器的运动与飞鸟有较大区别,因此可以容易地对无人机和飞鸟加以区分。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步详细的说明:

附图1是无人机产生气流扰动的示意图;

附图2是本实用新型的工作示意图;

附图3是雷达的组成示意图;

图中:1-无人机;2-发射雷达模块;3-接收雷达模块。

具体实施方式

如图1-3所示,一种搜索侦测无人机的装置,用于对指定空域内的无人机1进行搜索侦测,所述装置包括发射雷达模块2、接收雷达模块3和与接收雷达模块相连的分析模块;所述分析模块贮有无人机飞行时的无人机气流扰动特征数据;所述发射雷达为设定为向指定空域发射探测雷达波的发射雷达,所述分析模块经接收雷达模块获取指定空域的雷达反射波束,并从反射波束中分析指定空域的气流状况数据,当气流状况数据内含有与无人机气流扰动特征数据匹配的数据时,即认为指定空域有可能存在飞行状态的无人机。

所述发射雷达模块与接收雷达模块的数量按一对一的比例或一对多的比例进行配置。

所述发射雷达模块或接收雷达模块为天气雷达的一部分,或是为多普勒雷达的一部分。

所述无人机包括固定翼无人机、多旋翼无人机或同时具备固定翼和多旋翼的无人机。

所述无人机气流扰动特征数据包括无人机旋翼在空中工作时产生的旋涡扰动特征数据,还包括无人机的机体尾流扰动特征数据。

所述旋涡扰动特征数据、机体尾流扰动特征数据为无人机工作或运动时形成的空气紊流及空气密度变化引起的折射指数变化引起的雷达反射波束特征。

当分析模块发现气流状况数据内含有与无人机气流扰动特征数据匹配的数据时,即认为指定空域的无人机气流扰动点所在位置处有可能存在飞行状态的无人机。

所述发射雷达模块与接收雷达模块为高灵敏度的超高频雷达模块或甚高频雷达模块。

所述发射雷达模块包括发射机;所述接收雷达模块包括接收机、信号处理机、数据处理机和显示器;所述发射雷达模块与接收雷达模块均经双工器与雷达天线相连;所述雷达天线与波束扫描产生器或伺服器相连。

实施例:

多旋翼无人机的升力主要来源于通过旋翼桨叶高速旋转将空气下压并利用由此获得下洗气流的作用力而产生,因此多旋翼无人机在行进或悬停中的旋翼上下方因桨叶高速旋转产生的旋涡。

多旋翼无人机的旋翼在空中工作时产生的旋涡或固定翼无人机机体产生的尾流所发生的大气折射指数的不同程度变化能够散射不规则的雷达波束。大气折射的不规则变化能产生不规则的雷达照射回波,而大气折射的不规则是由气流的温度、湿度及密度的不规则变化(旋涡或尾流内部气流高速流动)引起的。

旋涡或尾流随无人机在空中工作时产生的气流高速运动而流动,地面发射雷达(发射雷达模块)发射出的同一波束到达多旋翼无人机的旋涡气流中,从旋涡气流反射回来到接收雷达(接收雷达模块)的回波是不一样的,这样经过后端一系列信号处理和数据处理等就可以能够探测旋涡或尾流所散射的不规则回波而搜索发现到无人机。

由于旋涡或尾流是无人机在空中工作不可消失的基本现象,因此通过本实用新型所述方案获得了旋涡或尾流不规则的雷达回波信息后,就为雷达搜索发现无人机提供了一种最直接有效的工具。

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