CN107356945A - 一种便携式低空无人机管控方法及系统 - Google Patents

一种便携式低空无人机管控方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种便携式低空无人机管控方法及系统,其系统包括电源部分、无线信号干扰设备、目标瞄准器、方向控制器、卫星导航信号生成和发射装置、通讯接口、人机交互设备,所述通讯接口外接雷达探测系统或光电探测系统用于发现远距离的无人机,所述目标瞄准器指向无人机,迫使无人机的飞行方向被受控,该系统便于携带,可手持工作,其方法包括:通过探测或观察手段发现目标无人机;根据任务需求选择对无人机的驱离、迫降或实时控制;在实时控制时,按照人机交互设备输入的参数或方向控制器自动生成的参数,生成模拟卫星导航信号并发射。本发明集对低空无人机的发现、干扰、驱离、俘获、控制于一体,可有效实现对低空无人机的管制需要。

Description

一种便携式低空无人机管控方法及系统
技术领域
本发明属于通信技术领域,特别涉及一种便携式低空无人机管控方法及系统。
背景技术
近年来,随着无人机技术的突破,全球消费无人机产业发展迅猛,预计2020年年销量可达433万架。无人机在航拍、农业、快递、电力等诸多行业开创崭新应用的同时,也产生了重要敏感地点被拍摄、跨境贩毒、民航航线受到威胁以及商业和居民隐私被侵犯等负面影响。据中国之声《全国新闻联播》报道,截止2016年底,我国无人机数量超过2万架,一半以上处于“黑飞”状态。
针对无人机“黑飞”的现象,国内外提出了不同的反无人机方案,包括使用枪炮武器击落无人机、出动大型无人机用网捕捉、训练鹰抓捕和使用电子干扰器压制无人机通信等方式。这些方案都存在一定的不足,难以准确、有效、安全的控制“黑飞”无人机,特别地,对于市场上常见的全频段信号压制的方法,灵活性较差,无法引导无人机到安全的位置着陆,易造成次生灾害。本方案引入了“方向控制”的功能可引诱无人机到安全区域再进行迫降或俘获。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种便携式低空无人机管控方法及系统,其方法引入了“方向控制”的功能,可引诱无人机到安全区域再进行迫降或俘获。
实现本发明目的的具体技术方案是:
一种便携式低空无人机管控方法,该方法包括以下具体步骤:
S1:通过探测或观察发现目标无人机;
S2:根据任务需求选择对无人机的驱离、迫降或实时控制;
S3:实施实时控制时,控制器接收人机交互部分系统操作者输入的方向参数或方向控制器检测到的天线的移动方向,控制卫星导航信号生成和发射装置实时生成并发射模拟卫星导航信号,诱导无人机按照指定的方向飞行;其中:
步骤S1中,所述探测或观察发现目标无人机,采用外接探测设备、望远镜、目标瞄准器或肉眼。
步骤S2中,所述的驱离是驱使无人机离开所要保护的区域,所述迫降是迫使无人机原地降落,实时控制是实时控制无人机的飞行方向。
一种便携式低空无人机管控系统,该系统包括电源、无线信号干扰设备、目标瞄准器、方向控制器、卫星导航信号生成和发射装置、导航信号收发天线、通讯接口、人机交互设备及控制器,所述电源分别连接卫星导航信号生成和发射装置及控制器;控制器分别连接无线信号干扰设备、目标瞄准器、方向控制器、卫星导航信号生成和发射装置、通讯接口及人机交互设备;其中:所述卫星导航信号生成和发射装置包括FPGA芯片、数模转换模块及射频模块,所述FPGA芯片、数模转换模块及射频模块依次连接,射频模块连接导航信号收发天线。
所述无线信号干扰设备用于干扰845MHz、1.5GHz和2.4GHz频段的无人机通信信号。
所述人机交互设备由触摸显示器组成,与控制器相连。
所述人机交互设备的触摸显示器接收控制器发送的数据,用于监控卫星导航信号生成和发射装置发射的卫星导航信号的轨迹,接收控制指令。
所述方向控制器由陀螺仪、加速度传感器和指南针传感器组成,陀螺仪、加速度传感器和指南针传感器分别连接控制器,用于检测导航信号收发天线的指向。
所述卫星导航信号生成和发射装置主要由FPGA芯片、数模转换模块和射频模块组成,用于生成和发射卫星导航欺骗信号。
本发明对采用美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)、北斗卫星导航系统(BDS)和伽利略卫星导航系统(GALILEO)等一种或多种组合的无人机均有效。
本发明的有益效果:由于近年来大量违规无人机出现在机场、公共场合和私人区域,对交通安全、公众财产和人民安全造成了干扰,本发明携带方便、使用灵活方便、控制准确、成本较低,可以有效实现对违法飞行的无人机的驱离和控制。
附图说明
图1为本发明方法流程图;
图2为本发明系统结构框图;
图3为本发明系统外形图。
图中,1-导航信号收发天线、2-方向控制器、3-触摸显示器、4-控制器和导航信号生成和发射装置、5-目标瞄准器、6-充电接口、7-连接天线的SMA接口、8-握把。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明作进一步的描述,需要说明的是,本实施例以本技术方案为前提,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围并不限于本实施例。
参阅图1,本发明无人机管控方法包括:
步骤一:通过外接的探测系统或其他观察手段发现管制区域内的无人机;
步骤二:根据任务需求选择对无人机的驱离、迫降或实时控制等管控方式;
步骤三:实施步骤二中选择的管控方式,对于实时控制方式,控制器接收人机交互部分系统操作者输入的方向参数或方向控制器检测到的天线的移动方向,控制卫星导航信号生成和发射装置实时生成并发射模拟卫星导航信号,诱导无人机按照指定的方向飞行。
在步骤一中,通过外接雷达或光电探测系统发现距离较远的无人机,对于距离较近易于观察的无人机直接通过望远镜、目标瞄准器或肉眼观察。
在步骤二中,驱离指的是设置某一个管控区域,一旦无人机靠近或进入该区域,驱使无人机离开该区域,迫降指的是迫使无人机原地降落,实时控制指的是实时控制无人机的飞行方向,使无人机跟随系统的指向飞行。
对于卫星导航信号拥有最高的控制权的无人机,可直接实施步骤二中的管控方式;对于采用无线电等方式进行控制的无人机,则先通过无线电干扰设备发射相应频段的干扰信号,切断无人机控制者与无人机的通讯。例如,对于无人机而言,需要发射845MHz、1.5GHz和2.4GHz频段的干扰信号,这样无人机就无法与遥控器进行通讯,从而迫使无人机的飞控系统接管无人机的控制权,然后,飞控系统借助于GPS等卫星导航系统提供的位置信息,进行返航或悬停。
参阅图2,本发明无人机管控系统包括:电源、无线信号干扰设备、目标瞄准器、方向控制器、卫星导航信号生成和发射装置、导航信号收发天线、通讯接口、人机交互设备及控制器,所述电源分别连接卫星导航信号生成和发射装置及控制器;控制器分别连接无线信号干扰设备、目标瞄准器、方向控制器、卫星导航信号生成和发射装置、通讯接口及人机交互设备;其中:所述卫星导航信号生成和发射装置包括FPGA芯片、数模转换模块及射频模块,所述FPGA芯片、数模转换模块及射频模块依次连接,射频模块连接导航信号收发天线。
本发明系统中的控制器采用ARM内核的处理器。
参阅图3,本发明无人机管控系统可以手持使用,也可固定在三脚架上实现精准控制,对无人机管控命令的下达均通过触摸屏操作。对于驱离管控方式,使用目标瞄准器指向无人机,利用无线信号干扰设备发射高强度干扰信号干扰无人机的通信信号,无人机在丢失通信信号后会失控返航,根据导航信号返回到无人机预设的返航点,从而远离管控区域。更进一步地,对于不会自动返航的无人机,观察无人机的飞行方向,根据无人机的飞行方向调整方向参数,输入到触摸显示器上,指导控制器和卫星导航信号生成和发射装置生成并发射相应移动方向的卫星导航信号,逐步调整到无人机向远离管控区域的方向飞行。
对于迫降管控方式,使用目标瞄准器指向无人机,利用无线信号干扰设备干扰无人机的通信信号,如果无人机处于返航模式,如果无法获知无人机的返航点,通过向触摸显示器输入指令操作发射多个方向的卫星导航欺骗信号,并分别把观察和估算到的无人机受到欺骗后的飞行方向通过触摸显示器反馈给控制器,根据无人机在不同的卫星导航欺骗信号下会产生不同的飞行方向,由控制器执行相应的返航点推算出返航点的坐标,然后,控制器控制卫星导航信号生成和发射装置发射带有返航点坐标的卫星导航欺骗信号,使无人机误以为已经到达返航点上空从而自动降落,否则,发射“禁飞区”对应的导航信号迫降无人机。对于某些无人机,采用同时干扰无人机的通信信号和导航信号迫使无人机自动在原处降落。
对于实时控制管控方式,如果卫星导航信号没有拥有最高控制权,则先利用无线信号干扰设备干扰无人机的通信信号,以系统所在位置作为初始定位点,由控制器和卫星导航信号生成和发射装置发射该初始点的卫星导航信号,然后缓慢调整天线的指向,方向控制器会把当前天线指向反馈给控制器,如果无人机处于返航模式,以和迫降管控方式中同样的方式推算无人机的返航点,控制器以天线指向作为卫星导航信号中位置的移动方向,控制导航信号生成和发射装置逐步生成并发射此移动方向的卫星导航信号,引诱无人机跟随指向飞行,如果无人机处于悬停模式,控制器以天线指向的反方向作为卫星导航信号中位置的移动方向,控制导航信号生成和发射装置逐步生成并发射此移动方向的卫星导航信号,引诱无人机跟随指向飞行。对无人机飞行方向的调整是360度全方位的控制。
本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下,本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中,并且以所附的权利要求书为保护范围。

Claims (9)

1.一种便携式低空无人机管控方法,其特征在于,该方法包括以下具体步骤:
S1:通过探测或观察发现目标无人机;
S2:根据任务需求选择对无人机的驱离、迫降或实时控制;
S3:实施实时控制时,控制器接收人机交互部分系统操作者输入的方向参数或方向控制器检测到的天线的移动方向,控制卫星导航信号生成和发射装置实时生成并发射模拟卫星导航信号,诱导无人机按照指定的方向飞行。
2.根据权利要求1所述的低空无人机管控方法,其特征在于,步骤S1中,所述探测或观察发现目标无人机,采用外接探测设备、望远镜、目标瞄准器或肉眼。
3.根据权利要求1所述的低空无人机管控方法,其特征在于,步骤S2中,所述的驱离是驱使无人机离开所要保护的区域,所述迫降是迫使无人机原地降落,实时控制是实时控制无人机的飞行方向。
4.一种便携式低空无人机管控系统,其特征在于,该系统包括电源、无线信号干扰设备、目标瞄准器、方向控制器、卫星导航信号生成和发射装置、导航信号收发天线、通讯接口、人机交互设备及控制器,所述电源分别连接卫星导航信号生成和发射装置及控制器;控制器分别连接无线信号干扰设备、目标瞄准器、方向控制器、卫星导航信号生成和发射装置、通讯接口及人机交互设备;其中:所述卫星导航信号生成和发射装置包括FPGA芯片、数模转换模块及射频模块,所述FPGA芯片、数模转换模块及射频模块依次连接,射频模块连接导航信号收发天线。
5.根据权利要求4所述的低空无人机管控系统,其特征在于,所述无线信号干扰设备用于干扰845MHz、1.5GHz和2.4GHz频段的无人机通信信号。
6.根据权利要求4所述的低空无人机管控系统,其特征在于,所述人机交互设备由触摸显示器组成,与控制器相连。
7.根据权利要求4所述的低空无人机管控系统,其特征在于,所述人机交互设备的触摸显示器接收控制器发送的数据,用于监控卫星导航信号生成和发射装置发射的卫星导航信号的轨迹,接收控制指令。
8.根据权利要求4所述的低空无人机管控系统,其特征在于,所述方向控制器由陀螺仪、加速度传感器和指南针传感器组成,陀螺仪、加速度传感器和指南针传感器分别连接控制器,用于检测导航信号收发天线的指向。
9.根据权利要求4所述的低空无人机管控系统,其特征在于,所述卫星导航信号生成和发射装置由FPGA芯片、数模转换模块和射频模块组成,用于生成和发射卫星导航欺骗信号。
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