CN107132547A - 一种无人机管控方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无人机管控方法，通过对卫星导航信号和无人机遥控信号的压制干扰和欺骗干扰的结合使用，使用卫星导航系统的相关参数，按照已经公开的报文格式来伪造位置信息和时间信息自主生成式的卫星导航欺骗信号从而引诱无人机改变飞行方向，飞行到目标区域，然后再通过压制干扰使无人机迫降或悬停。通过对无人机的遥控信号进行压制干扰使其失控，并利用自主生成的虚假卫星导航信号篡改无人机的定位结果，逐步引导无人机飞往指定的目标区域中，再采用其他手段对其进行处置，达到对无人机在指定目标区域进行有效管控的目的。

Description

一种无人机管控方法

技术领域

本发明涉及一种反无人机技术领域，特别是涉及一种适用于卫星定位遥控无人机进行管控的无人机管控方法。

背景技术

近年来，无人机技术快速、广泛扩散，出现了大量各式容易操控的遥控直升机、多旋翼无人机，但同时与无人机相关的意外事件频繁出现，通过无人机可以随意偷拍，窃取其覆盖区域内的隐私信息或者存在投放危险物品等重大隐患，对安全保卫、治安管理等形成了挑战。

当前，传统的反无人机方式以捕获、摧毁无人机为主，使用导弹、炮弹等传统防空武器击落无人机，或者发射拦截网缠住目标，令其操纵和动力系统失灵，从而捕获无人机。这类措施在军事领域应用较多，如果直接应用于民用无人机领域，容易造成其他连带伤害，应用受限较多。

最近两年，国内外还出现了一种以压制干扰技术为基本原理的反无人机手段，并开发了很多反无人机设备。其管控方式是针对导航信号和遥控信号进行压制干扰，通过定向天线朝无人机发射针对导航和遥控信号的压制干扰信号，当信号功率足够时，就可以切断无人机与遥控器之间的通讯，并压制掉卫星导航信号使其无法准确定位，无人机因失控而自动降落或悬停，迫使无人机中止飞行任务。这种方式虽然能够捕获无人机，但不能使无人机飞到指定位置去降落，如果无人机上携带有炸弹或其他危险物品，仅使其原地降落仍会造成很大的破坏或其他严重后果。针对无人机的有效管控，需要引诱无人机先飞到指定的相对安全的目标区域，然后再使其迫降或悬停。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种无人机管控方法，能够逐步引导失控的无人机飞往指定目标区域，以便对其进行处置，达到有效管控的目的。

本发明采用的技术方案如下：一种无人机管控方法，通过对卫星导航信号和无人机遥控信号的压制干扰和欺骗干扰的结合使用，使用卫星导航系统的相关参数，按照已经公开的报文格式来伪造位置信息和时间信息自主生成式的卫星导航欺骗信号从而引诱无人机改变飞行方向。

具体方法步骤为：

步骤一，向目标无人机发射遥控信号压制干扰信号，切断无人机与遥控器之间的通信使其失控；

步骤二，向目标无人机发射能够实时改变位置和时间信息的虚假卫星导航信号，用于引导无人机使其改变飞行方向。

所述方法还包括：对所述目标无人机进行管控的过程中，持续发射所述遥控信号压制干扰信号，直到目标无人机被引导到目标区域。

所述遥控信号压制干扰信号为宽带阻塞式干扰和/或宽带噪声干扰。

所述步骤二中，所述能够实时改变位置和时间信息的虚假卫星导航信号，是利用通用软件无线电平台，采用已公开的各种卫星导航信号的报文格式生成的。

所述步骤二的具体方法步骤为：

2-1，向所述目标无人机发射具有初始定位点的虚假卫星导航信号；

2-2，调整虚假卫星导航信号发射天线发射功率，使到达目标无人机的虚假导航信号功率高于其真实卫星导航信号功率，目标无人机不能依靠其真实卫星导航信号定位，而是利用虚假信号进行定位；

所述初始定位点为目标无人机当前位置与目标区域位置之间的某个位置。

所述步骤2-2中，根据目标无人机与虚假卫星导航信号发射天线之间的距离，估算并调整虚假卫星导航信号发射天线发射功率。

所述步骤二的方法还包括：实时观察并估算所述目标无人机的当前位置与待引导到的目标区域之间的平面方位关系，若无人机的前进方向与目标区域偏离，则动态改变设定的卫星导航位置信息，并朝无人机发射相应的虚假信号，使无人机的前进方向逐渐朝向目标区域，逐步引导无人机飞往目标区域中。

所述方法步骤还包括：步骤三，判断目标无人机是否进入目标区域，如果是，则对目标无人机进行进一步设定的处置，如果否，则返回步骤二。

所述步骤三中，对目标无人机进行进一步设定的处置为：停止发射虚假卫星导航信号，改为发射导航信号压制干扰信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过对无人机的遥控信号进行压制干扰使其失控，并利用自主生成的虚假卫星导航信号篡改无人机的定位结果，逐步引导无人机飞往指定的目标区域中，再采用其他手段对其进行处置，达到对无人机在指定目标区域进行有效管控的目的。

附图说明

图1为本发明其中一具体实施例的无人机管控方法流程图。

图2为本发明其中一具体实施例的无人机引导干扰实施示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。

本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

中华人民共和国工业和信息化部无线电管理局对外发布的《关于无人驾驶航空器系统频率使用事宜的通知》规范了无人机系统使用频率，划出840.5-845MHz、1430-1444MHz和2408-2440MHz频段用于无人驾驶航空器系统。经过对不同厂家、不同类型无人机的调研，其遥控信号主要包括以下两个工作频段：S频段：2400 MHz ~2483MHz和C频段：5725MHz ~5850MHz。

由于美国GPS导航系统在全世界范围内的广泛使用，几乎所有的民用消费级无人机都采用GPS信号作为导航定位信号，部分型号的无人机还支持GLONASS、Galileo和北斗等导航信号，信号频段主要覆盖L频段：1573MHz ~1615MHz。

综上所述，本发明中提到的卫星导航信号和遥控信号重点覆盖如下几个频段：

1）遥控信号频段：S频段：2400 MHz ~2483MHz和C频段：5725MHz ~5850MHz；

2）导航信号频段：L频段：1573MHz ~1615MHz。

具有飞控系统的无人机都具有失控保护功能，失控保护是指无人机在失去遥控器信号（即失控）后，飞控系统自动控制无人机使其降落或者飞回返航点并降落的一种功能，可减少无人机丢失或坠落事故。

对于无人机来说，有如下四种可能进入失控保护模式的情况：

1）遥控器处于关闭状态；

2）飞行距离超出遥控器信号传输的有效距离；

3）遥控器与无人机之间有障碍物阻隔；

4）遥控器信号受到干扰。

根据对无人机的分析和试验验证，如果遥控器信号受到干扰，无人机将进入失控保护模式，若同时干扰卫星导航信号，按照“失控行为”的不同设置，无人机将会原地降落直到落地或者保持悬停，下降或悬停时会出现漂移。因此，为了对入侵的非法无人机进行管控，迫使其降落或悬停，需要对其发射相应频段的遥控链路压制信号和导航压制干扰信号，干扰信号的强度可以根据干扰距离和干信比等指标来确定。

当无人机启动后如果能定位当前的位置就会把它设定为返航点，针对无人机返航点进行干扰是一种具有可行性的管控方式。因为当遥控器和无人机失联的时候，无人机的默认“失控行为”设置是返航，即无人机会自动朝着返航点飞行，并最终回到返航点，以减少无人机丢失的概率。当利用虚假的导航信号使其认为自己目前已经处在返航点了，无人机就会降落到地面。即使不知道返航点的位置，仍然可以篡改其定位结果进而改变返航的方向。通过观察无人机飞行轨迹与目标区域的关系，逐步动态改变预设的虚假定位点，从而引导无人机飞往指定的目标区域。要实现该种管控方法，需要按照已经公开的报文格式来自主产生可以实时改变位置和时间信息的虚假卫星导航信号，到达无人机的虚假信号必须比其接收到的真实导航信号更强，从而干扰无人机的导航系统，篡改其定位结果。

具体实施例1

一种无人机管控方法，通过对卫星导航信号和无人机遥控信号的压制干扰和欺骗干扰的结合使用，使用卫星导航系统的相关参数，按照已经公开的报文格式来伪造位置信息和时间信息自主生成式的卫星导航欺骗信号从而引诱无人机改变飞行方向。

按照已经公开的报文格式来自主生成可以实时改变位置和时间信息的虚假卫星导航信号，用以干扰无人机的导航系统，篡改其定位结果，从而逐渐引诱无人机改变飞行方向，以便于后续采用其他手段对无人机进行处置，如逐渐引导无人机飞往目标区域，待其飞到目标区域后再采用其他手段对无人机进行处置。

具体实施例2

在具体实施例1的基础上，具体方法步骤为：

步骤一，向目标无人机发射遥控信号压制干扰信号，切断无人机与遥控器之间的通信使其失控；

步骤二，向目标无人机发射能够实时改变位置和时间信息的虚假卫星导航信号，用于引导无人机使其改变飞行方向。

遥控信号被干扰后，无人机只能通过真实卫星导航信号来定位，在飞控系统的控制下执行其设定的失控行为，失控行为具体为“返航、下降、悬停“三种之一，一般默认设置为“返航”。需要进行压制干扰的遥控信号主要包括S频段：2400MHz~2483MHz和C频段：5725MHz ~5850MHz。

具体实施例3

在具体实施例1或2的基础上，所述方法还包括：对所述目标无人机进行管控的过程中，持续发射所述遥控信号压制干扰信号，直到目标无人机被引导到目标区域。

具体实施例4

在具体实施例1到3之一的基础上，所述遥控信号压制干扰信号为宽带阻塞式干扰和/或宽带噪声干扰，只要能够实现对遥控信号的压制干扰即可。

具体实施例5

在具体实施例2到4之一的基础上，所述步骤二中，所述能够实时改变位置和时间信息的虚假卫星导航信号，是利用通用软件无线电平台，采用已公开的各种卫星导航信号的报文格式生成的。

具体实施例6

在具体实施例2到5之一的基础上，所述步骤二的具体方法步骤为：

2-1，向所述目标无人机发射具有初始定位点的虚假卫星导航信号；

2-2，调整虚假卫星导航信号发射天线发射功率，使到达目标无人机的虚假导航信号功率高于其真实卫星导航信号功率，目标无人机不能依靠其真实卫星导航信号定位，而是利用虚假信号进行定位；

所述初始定位点为目标无人机当前位置与目标区域位置之间的某个位置。

具体实施例7

在具体实施例6的基础上，所述步骤2-2中，根据目标无人机与虚假卫星导航信号发射天线之间的距离，估算并调整虚假卫星导航信号发射天线发射功率。

具体实施例8

在具体实施例2到8之一的基础上，所述步骤二的方法还包括：实时观察并估算所述目标无人机的当前位置与待引导到的目标区域之间的平面方位关系，若无人机的前进方向与目标区域偏离，则动态改变设定的卫星导航位置信息，并朝无人机发射相应的虚假信号，使无人机的前进方向逐渐朝向目标区域，逐步引导无人机飞往目标区域中。

为了实现引导目标无人机飞往指定目标区域的目的，需要目标无人机位置指引，在本具体实施例中，通过肉眼观察，或者依靠雷达、光学等其他手段探测并实时跟踪目标无人机的位置变化情况。

具体实施例9

在具体实施例2到8之一的基础上，所述方法步骤还包括：步骤三，判断目标无人机是否进入目标区域，如果是，则对目标无人机进行进一步设定的处置，如果否，则返回步骤二。待无人机飞入目标区域后，就可以采用其他手段对无人机进行处置。遥控信号压制干扰信号仍继续发射，切断无人机与遥控器之间的通信，并压制掉真实卫星导航信号，使其无法定位。无人机在自身飞控系统的控制下，从当前位置下降到地面或者在空中悬停直到电量耗尽而坠落，无人机落地后停止发射所有干扰信号。需要进行压制干扰的导航信号频段主要覆盖1573MHz~1615MHz，导航压制干扰信号可以是上述频段内的宽带阻塞式干扰或宽带噪声干扰等，只要能够实现对导航信号的压制干扰即可。也可以采用其他方式处置已飞入目标区域的无人机，如使用导弹、炮弹等传统防空武器击落无人机，或者发射拦截网缠住目标等。如果认为飞入目标区域的无人机已不具威胁，也可以不对其采用任何处置手段。

具体实施例10

在具体实施例9的基础上，所述步骤三中，对目标无人机进行进一步设定的处置为：停止发射虚假卫星导航信号，改为发射导航信号压制干扰信号。

具体实施例11

如图1和图2所示，本具体实施的具体方法步骤为：

1、发现目标无人机以后，首先向目标无人机持续发射遥控信号压制干扰信号，切断无人机与遥控器之间的通信使其失控，无人机只能通过真实卫星导航信号来定位；

2、继续发射遥控信号压制信号，并向无人机发射具有初始定位点的虚假卫星导航信号。以图2为例，目标无人机被发现时正朝受保护区域飞来，需要向其发射具有初始定位点信息的虚假卫星导航信号，初始定位点可以选择目标无人机当前位置与目标区域之间的某个位置；

3、根据目标无人机位置引导反馈的信息，实时观察并估算无人机当前位置与目标区域的方位关系；

4、根据无人机飞行方向与期望飞行方向之间的关系，动态改变设定的卫星导航位置信息，并朝无人机发射相应的虚假信号。以图2为例，目标无人机第一次被虚假信号干扰后，实际飞行方向有所改变但仍朝受保护区域飞来，需要根据此时无人机与目标区域的相对位置关系改变设定的卫星导航位置信息，发射具有新定位点信息的虚假卫星导航信号，新定位点可以选择目标无人机当前新位置与目标区域之间的某个位置；

5、判断无人机是否已到达指定的目标区域内，若没有，则返回执行3）；若已到达目标区域，则执行6）；

6、待无人机飞入目标区域后，采用其他手段对无人机进行处置或者不予处置。如采用压制干扰处置，则改为向目标无人机发射卫星导航信号压制干扰信号，并继续发射遥控信号压制干扰信号，直到无人机迫降或悬停。

Claims (10)

1.一种无人机管控方法，其特征在于：通过对卫星导航信号和无人机遥控信号的压制干扰和欺骗干扰的结合使用，使用卫星导航系统的相关参数，按照已经公开的报文格式来伪造位置信息和时间信息自主生成式的卫星导航欺骗信号从而引诱无人机改变飞行方向。

2.根据权利要求1所述的无人机管控方法，其特征在于：具体方法步骤为：

步骤一，向目标无人机发射遥控信号压制干扰信号，切断目标无人机与遥控器之间的通信使其失控；

步骤二，向目标无人机发射能够实时改变位置和时间信息的虚假卫星导航信号，用于引导无人机使其改变飞行方向。

3.根据权利要求2所述的无人机管控方法，其特征在于：所述方法还包括：对所述目标无人机进行管控的过程中，持续发射所述遥控信号压制干扰信号，直到无人机被引导到目标区域。

4.根据权利要求2或3所述的无人机管控方法，其特征在于：所述遥控信号压制干扰信号为宽带阻塞式干扰和/或宽带噪声干扰。

5.根据权利要求2或3所述的无人机管控方法，其特征在于：所述步骤二中，所述能够实时改变位置和时间信息的虚假卫星导航信号，是利用通用软件无线电平台，采用已公开的各种卫星导航信号的报文格式生成的。

6.根据权利要求2或3所述的无人机管控方法，其特征在于：所述步骤二的具体方法步骤为：

2-1，向所述目标无人机发射具有初始定位点的虚假卫星导航信号；

2-2，调整虚假卫星导航信号发射天线发射功率，使到达目标无人机的虚假导航信号功率高于其真实卫星导航信号功率，目标无人机不能依靠其真实卫星导航信号定位，而是利用虚假信号进行定位；

所述初始定位点为目标无人机当前位置与目标区域位置之间的某个位置。

7.根据权利要求6所述的无人机管控方法，其特征在于：所述步骤2-2中，根据目标无人机与虚假卫星导航信号发射天线之间的距离，估算并调整虚假卫星导航信号发射天线发射功率。

8.根据权利要求2或3所述的无人机管控方法，其特征在于：所述步骤二的方法还包括：实时观察并估算所述目标无人机的当前位置与待引导到的目标区域之间的平面方位关系，若无人机的前进方向与目标区域偏离，则动态改变设定的卫星导航位置信息，并朝无人机发射相应的虚假信号，使无人机的前进方向逐渐朝向目标区域，逐步引导无人机飞往目标区域中。

9.根据权利要求2或3所述的无人机管控方法，其特征在于：所述方法步骤还包括：步骤三，判断目标无人机是否进入目标区域，如果是，则对目标无人机进行进一步设定的处置，如果否，则返回步骤二。

10.根据权利要求9所述的无人机管控方法，其特征在于：所述步骤三中，对目标无人机进行进一步设定的处置为：停止发射虚假卫星导航信号，改为发射导航信号压制干扰信号。