一种反无人机飞行平台

1.本实用新型属于反无人机技术领域，具体涉及一种反无人机识别、跟踪、捕获平台。


背景技术：

2.目前无人机的反制手段有很多种，如压制式无线电干扰、欺骗式无人机干扰、直接击毁或者抓捕的物理式反制等，但都存在反制效果不理想、成本过高且容易造成二次伤害等问题。
3.如申请号为201610062946.x的专利申请给出了一种固定式反无人机拦截网系统，通过拦截网体、牵引网体火箭装置、碰撞空气发泡冲击装置和电磁引导装置来拦截无人机。当无人机来袭，牵引网体火箭装置携带拦截网体上升，到达最高点，网体在空中悬浮，通过电磁引导装置实现对网体的收拢，形成网兜，达到捕获无人机功能。该实用新型的缺点在于机动性差，只能在一个固定位置捕获无人机。
4.如申请号为201910814581.5的专利申请给出了一种基于固定翼平台的反无人机系统，通过在固定翼飞机上安装网捕系统实现对入侵无人机的远距离抓捕。固定翼无人机接收到远距反无人机任务后立刻发射，在地面雷达和中制导引导设备的引导下飞向目标区域；进入目标区域后，末端视觉导引系统完成跟踪并传回精确的目标位置信息和姿态信息，固定翼无人机平台实时解算并迅速发射网捕系统对目标进行网捕。该实用新型的缺点在于捕获网对入侵无人机进行捕捉后，由于捕获网无法控制，易对地面目标造成二次伤害。
5.如申请号为201720455823.2的专利申请给出了一种高机动主动捕获式反无人机系统，通过安装在机身前部的捕捉框内的捕网对入侵无人机进行抓捕。但该方案中无人机只有两个机翼，没有副翼、平尾和垂尾飞行时控制稳定性不好；另外，捕捉框安装在机身前部，这样在捕捉入侵无人机后会让姿态低头而容易失控；再有，捕捉框尺寸是固定的，只能捕捉尺寸小于捕捉框尺寸的无人机。


技术实现要素：

6.本实用新型为了改善现有技术的不足，提出了一种反无人机飞行平台，可以实现对入侵无人机定位、跟踪和捕获，可捕捉不同大小的入侵无人机，具有定位精度高、反应灵活、可重复抓捕、无次生伤害的优点。为实现上述目的，本实用新型采用以下具体技术方案：
7.一种反无人机飞行平台，包括：第一飞翼、第二飞翼、固定在第一飞翼上的分离模块和固定在第二飞翼上的调整模块；
8.分离模块使第一飞翼和第二飞翼分离；
9.调整模块用于调整第一飞翼与第二飞翼的间距；
10.分离模块与调整模块活动连接。
11.优选地，第一飞翼和第二飞翼主体呈后掠翼布局，为两个相同、平行并排设置的扁平状飞翼。
12.优选地，第一飞翼和第二飞翼的后掠角为5
°‑
45
°
。
13.优选地，分离模块包括基座、连接轴和固定在基座上的电磁铁；
14.基座固定在第一飞翼上，基座的两个平行的基座竖板上加工有竖板通孔，两个竖板通孔同轴，且竖板通孔的直径大于连接轴的外径，使连接轴能够穿过竖板通孔；
15.连接轴与电磁铁刚性连接；
16.电磁铁为推拉式电磁铁，使连接轴抽离竖板通孔。
17.优选地，调整模块包括滚珠丝杠直线机构和剪叉式升降机构，滚珠丝杠直线机构带动剪叉式升降机构伸缩，实现间距的调整；伸缩方向垂直于第一飞翼和第二飞翼。
18.优选地，调整模块还包括用于固定剪叉式升降机构的上支撑架和下支撑架；下支撑架固定剪叉式升降机构的一面还固定有滚珠丝杠直线机构；下支撑架另一面固定在第二飞翼上。
19.优选地，上支撑架一面用于固定剪叉式升降机构，另一面用于连接分离机构；用于连接分离机构的表面加工有两个平行的连接竖板，连接竖板的间距大于或小于基座竖板的间距，连接竖板的中心加工有连接通孔，两个连接通孔与竖板通孔同轴，其直径不小于竖板通孔直径。
20.优选地，调整模块上附着有与调整模块形状相适配的连接外壳，连接外壳用于容纳调整模块和分离模块。
21.优选地，连接外壳具为可折叠或者可伸缩的，横截面形状为对称翼型的外壳。
22.优选地，包括探测模块，探测模块包含至少八组对称布置于靠近第一飞翼和第二飞翼翼根部位的前缘相机和后缘相机；
23.第一飞翼和第二飞翼上的前缘相机和后缘相机构成双目系统，用于对目标进行三维定位以及获取目标的图像。
24.优选地，前缘相机和后缘相机为可见光相机或者红外相机。
25.优选地，还包括捕获模块，捕获模块包括连接捕获网与舵机的牵引绳，舵机连接在第一飞翼和第二飞翼翼尖的后缘处，通过舵机控制牵引绳和舵机连接脱开。
26.优选地，捕获网和牵引绳为弹性材料，在捕获目标时减小对无人机模块的扰动。
27.优选地，还包括动力模块，动力模块包括动力源和螺旋桨，通过控制螺旋桨的旋转方向提高整机的升阻比和控制能力；动力源为电机或油机。
28.优选地，还包括控制模块和通讯模块，
29.控制模块用于处理探测模块返回的目标信息，对目标进行立体探测和定位，并向动力模块、调整模块输出跟踪指令；
30.通讯模块在第一飞翼和第二飞翼作为整体时，用于建立与地面指挥中心通讯；在第一飞翼和第二飞翼分离时，用于建立第一飞翼和第二飞翼间的双向通信。
31.本实用新型能够取得以下技术效果：
32.1、实现对入侵无人机定位、跟踪和捕获，可捕捉不同大小的入侵无人机，具有定位精度高、反应灵活、可重复抓捕、无次生伤害的优点。
33.2、不但能够对小型慢速无人机进行捕获，还可以捕获高速大型无人机，捕获方式灵活、高效、对地面无二次伤害风险。
附图说明
34.图1是本实用新型一个实施例的一种反无人机飞行平台结构示意图；
35.图2是本实用新型一个实施例的原理框图；
36.图3是本实用新型一个实施例的前缘相机的位置示意图；
37.图4是本实用新型一个实施例的后缘相机的位置示意图；
38.图5是本实用新型一个实施例的飞翼示意图；
39.图6是本实用新型一个实施例的捕获模块示意图；
40.图7是本实用新型一个实施例的调整模块示意图；
41.图8是本实用新型一个实施例的连接外壳示意图；
42.图9是本实用新型一个实施例的分离模块示意图；
43.图10是本实用新型一个实施例的分离模块与调整模块连接示意图；
44.图11是本实用新型的第二个实施例的结构示意图；
45.图12是本实用新型的第三个实施例的结构示意图；
46.图13是本实用新型的第四个实施例的结构示意图。
47.附图标记：
48.第一飞翼1、第二飞翼2、副翼21、起落架22、
49.调整模块3、
50.滚珠丝杠直线机构31、滚珠滑块311、丝轴312、丝杠电机313、
51.剪叉式升降机构32、剪叉铰321、剪叉臂322、滑动杆323、
52.上支撑架33、连接竖板34、连接外壳35、下支撑架36、
53.分离模块4、基座41、基座竖板42、连接轴43、电磁铁44、
54.探测模块5、前缘相机51、后缘相机52、
55.捕获模块6、捕获网61，牵引绳62、舵机63、
56.动力模块7、第一动力模块71、第二动力模块72、第三动力模块73、第四动力模块74、螺旋桨75、电机76、
57.控制模块8、
58.通讯模块9、垂尾10、平尾101、连接板102、机身103。
具体实施方式
59.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本实用新型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实用新型，而不构成对本实用新型的限制。
60.本实用新型的目的是提供一种可以实现对入侵无人机定位、跟踪和捕获，可捕捉不同大小的入侵无人机，具有定位精度高、反应灵活、可重复抓捕、无次生伤害的优点的反无人机飞行平台。下面将对本实用新型提供的一种反无人机飞行平台，通过具体实施例来进行详细说明。
61.如图1示出的反无人机飞行平台结构，包括第一飞翼1、第二飞翼2、固定在第一飞翼1上的分离模块4和固定在第二飞翼2上的调整模块3，分离模块4和调整模块3活动连接，用于控制第一飞翼1和第二飞翼2的间距和分离。
62.在本实用新型的一个优选实施中，第一飞翼1和第二飞翼2为两个相同的，后掠翼布局的扁平状飞翼，两个飞翼平行并排设置；通过对称分布在两端的分离模块4和调整模块3连接；第一飞翼1和第二飞翼2的后掠角范围为5
°‑
45
°
。
63.图9为分离模块的示意图，参见图9，包括固定在第一飞翼1上的基座41、连接轴43和电磁铁44；
64.基座41上加工有两个平行的基座竖板42，连接轴43的两端分别架设在两个基座竖板42上；基座竖板42的高度不低于电磁铁44的高度，在两个基座竖板42上，各加工有一个与连接轴43轴径大小相适配的竖板通孔，使连接轴43能够穿过该通孔；
65.连接轴43的另一端与电磁铁44刚性连接，电磁铁44为推拉式电磁铁，能够使连接轴43抽离竖板通孔。
66.参见图10示出的分离模块与调整模块连接方式以及图7示出的调整模块3的结构，调整模块3的上支撑架33上表面加工有与基座竖板42位置、高度相对应的连接竖板34，连接竖板34相应位置处加工有与竖板通孔大小相等的连接通孔，使连接轴43能够通过竖板通孔和连接通孔。
67.在电磁铁44未通电时，连接轴43贯穿两个竖板通孔和两个连接通孔，使分离模块4与调整模块3连接；
68.当电磁铁44通电时，连接轴43被电磁铁44从两个竖板通孔和两个连接通孔中拉出，从而实现分离模块4与调整模块3的分离，即第一飞翼1与第二飞翼2的分离。
69.继续参见图7，调整模块3还包括滚珠丝杠直线机构31、剪叉式升降机构32和下支撑架36，剪叉式升降机构32一端固定在上支撑架33的底面，另一端和滚珠丝杠直线机构31固定在下支撑架36上，下支撑架36固定在第二飞翼2上。
70.在本实用新型的一个优选实施例中，滚珠丝杠直线机构31的滚珠滑块311与剪叉式升降机构32的滑动杆323刚性连接，丝杠电机313驱动丝轴312转动，丝轴312带动滚珠滑块311直线运动使滑动杆323沿滚珠滑块311的运动方向做直线运动；
71.同时，滑动杆323的直线运动转化为剪叉臂322的以剪叉铰321为中心的转动，通过剪叉臂322一定幅度的转动实现上支撑架33的上下运动，实现第一飞翼1与第二飞翼2间距的无级调节。
72.如图8所示，连接外壳35具有对称翼型的外形，用于减小调整模块3对反无人机平台气动性能的不利影响。
73.在本实用新型的一个优选实施例中，连接外壳35采用柔性材料，附着在调整模块3上，可通过折叠或滑动的方式，随调整模块3的伸长或收缩发生一定的变形，且不影响调整模块3的工作。
74.本实用新型的反无人机飞行平台还包括探测模块5、捕捉模块6、动力模块7、控制模块8和通讯模块9；
75.以图5示出的第一飞翼1的结构为例，在第一飞翼1和第二飞翼2两侧对称设有用于转向的副翼21，在第一飞翼1与第二飞翼2翼尖部位后缘处还连接有起落架22；第一飞翼1与第二飞翼2在两端翼尖部位前缘处固定有动力模块7以实现升降。
76.在本实用新型的一个优选实施例中，继续参照图5，第一动力模块71和第二动力模块72分别固定在第一飞翼1两端，第三动力模块73和第四动力模块74分别固定在第二飞翼2
两端；每个动力模块7均包括电机76和连接在电机76上的螺旋桨75；电机76可以用油机替代。
77.在本实用新型的一个优选实施例中，第一动力模块71与第三动力模块73上的螺旋桨75顺时针旋转，第二动力模块72与第四动力模块74上的螺旋桨75逆时针旋转，使得螺旋桨75的下洗流抑制飞翼翼尖的上反扰流，增加飞翼的气动效率。
78.图3和图4示出了探测模块5包含的八组前缘相机51和后缘相机52的位置，四组前缘相机51对称固定第一飞翼1和第二飞翼2前缘处；
79.四组后缘相机52对称安装在第一飞翼1和第二飞翼2后缘处；
80.前缘相机51用来获取目标无人机的图像，控制模块8通过获取的目标无人机图像来定位目标无人机位置、速度和方位；
81.后缘相机52用来获取降落区域图像，控制模块8通过获取的降落区域图像计算安全降落位置并引导反无人机飞行平台降落在安全位置。
82.在本实用新型的一个优选实施例中，同一飞翼上的前缘相机51和后缘相机52构成双目系统；前缘相机51和后缘相机52为可见光相机，或者更换为红外相机，以满足夜间工作的需求。
83.如图6所示的机载捕获模块6，包括捕获网61、分别对称连接在第一飞翼1和第二飞翼2翼尖后缘处的舵机63以及四台舵机63一端各自连接的牵引绳62；
84.四条牵引绳62的另一端分别与捕获网61的四个边缘连接，牵引绳62在舵机63的控制下，与舵机63脱开连接以释放捕获网61。
85.在本实用新型的一个优选实施例中，选择弹性材料作为捕获网61和牵引绳62的材料，用以在捕获目标无人机时减小对反无人机飞行平台的扰动。
86.在本实用新型的一个优选实施例中，控制模块8用于处理探测模块5返回的目标信息，对目标进行立体探测和定位，并向动力模块7、调整模块3输出跟踪指令。
87.在本实用新型的另一个实施例中，将控制模块8分别安置在第一飞翼1和第二飞翼2上，用于接受探测模块5信息，对目标进行定位和识别，同时还用于控制无人机飞行。
88.当第一飞翼1与第二飞翼2没有分离为两个无人机时，两个控制模块8同时工作，一个为主控制模块，另一个作从热备份的从控制模块；当第一飞翼1与第二飞翼2分离为两个无人机时，控制模块8控制自己所在的单独的飞翼。
89.在本实用新型的一个优选实施例中，通讯模块9用于将本实用新型的反无人机飞行平台的位置、速度、姿态等信息与入侵无人机的位置、速度、型号与尺寸信息发送给地面指挥控制中心。
90.结合图2示出的反无人机飞行平台工作框图，对本实用新型的工作原理进行详细介绍：
91.反无人机飞行平台在探测模块5和控制模块8引导下高速飞向目标无人机，将入侵无人机捕获在捕获网61中后转为垂直降落模式，并携带捕获的目标无人机降落至安全地点；
92.当探测模块5判断目标无人机尺寸大于调整模块3伸长量的最大值时，第一飞翼1和第二飞翼2分离变成两个无人机牵引机载捕获模块6的捕获网61捕获目标无人机并转换为垂直降落模式，携带捕获的目标无人机降落至安全地点；
93.当控制模块8判断捕获的无人机重量超过本平台处理的载重能力时，控制模块8通过四组后缘相机52判断地面的安全范围，引导反无人机飞行平台飞行至安全范围后控制舵机63释放四根牵引绳62，将捕获的目标无人机释放至地面安全地点。
94.图11为本实用新型第二个具体实施例的结构示意图，其工作原理相同，区别在于连接外壳35的后缘处安装垂尾10，以增加反无人机飞行平台水平和垂直飞行时的控制能力。
95.图12为本实用新型第三个具体实施例的结构示意图，在第二个具体实施例的基础上，在第一飞翼1和第二飞翼2后缘后部分别对称设置平尾101，以增加反无人机飞行平台水平和垂直飞行时的控制能力。
96.图13为本实用新型第四个具体实施例的结构示意图，其工作原理相同，区别在于不包含调整模块3和分离模块4，分别在第一飞翼1和第二飞翼2的中部和靠近两端位置对称增加两组连接板102，同时在反无人机飞行平台的中轴位置增加机身103，机身103上可搭载特种喷剂及喷射系统。
97.当发现入侵无人机时，本实用新型该的反无人机飞行平台以高速平飞模式迅速接近入侵无人机并发射特种喷剂，破坏其动力系统和气动结构以完成对入侵无人机的反制。
98.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
99.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
100.以上本实用新型的具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何根据本实用新型的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围内。