CN109018388A - 一种具有承载与转动平台的自动识别与干扰无人机装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有承载与转动平台的自动识别与干扰无人机装置，包括承载箱、天线、控制模块、干扰装置、承载圆盘和电动舵机模块；所述干扰装置和天线均设于所述承载圆盘上，所述承载圆盘承托于所述承载箱的顶部；所述电动舵机模块和控制模块设于所述承载箱内，所述电动舵机模块的输出轴传动连接于所述天线并可驱动其转动，所述控制模块控制连接于所述电动舵机模块和干扰装置，所述控制模块包括控制器、无人机控制信号识别模块和定位无人机模块。本发明可实现对无人机的有效监控、定位和干扰，识别效率高、干扰灵活。

Description

一种具有承载与转动平台的自动识别与干扰无人机装置

技术领域

本系统涉及无人机技术领域，具体涉及一种具有承载与转动平台的自动识别与干扰无人机装置。

背景技术

无人机是全球新一轮科技革命和产业革命的热点，无人机具有成本较低、无人员伤亡风险、功能强大、使用方便等优势，现今已在各个领域得到使用。其中民用无人机产业的发展是成为衡量一个国家的创新水平和高端制造业水平的一个标准。我国的民用无人机技术起步晚，但进步快，随着无人机技术的发展成熟，我国对于无人机技术的自主研发在民用无人机制造方面位于世界前列。民用无人机的发展高速地推动着传统行业转型升级发展，可以根据各行业的需求与工作标准实施无人机作业，能够降低人力物力成本，提高工作效率与质量，还减少环境污染和节省时间，可替代各行业传统作业方式。目前，在农业、电力、通信、气象、农林、海洋、勘探、影视、执法、救援、快递等专业领域的应用，无人机都显示了极好的技术效果和经济效果。

随着无人机应用领域的逐渐扩大，需求逐渐提升。可与此同时，无人机行业的快速起飞加之监管缺失也带来了诸多安全隐患等问题。监管不力使得无人机事故愈演愈烈。中国内地已经发生了多起因无人机引发的安全事故，无人机已成为威胁民航安全的“敏感词”。现今，民用无人机的安全问题愈来愈受到关注，无人机的自动识别与干扰装置能够解决这一类问题，使得无人机的自动识别与干扰成为一个大热点。现有的自动识别与干扰无人机装置普遍具有使用不够灵活，监控、定位和干扰都不够高效的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种具有承载与转动平台的自动识别与干扰无人机装置，可以实现对无人机的有效监控、定位和干扰，且识别效率高，使用灵活。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有承载与转动平台的自动识别与干扰无人机装置，包括承载箱、天线、控制模块、干扰装置、承载圆盘和电动舵机模块；所述干扰装置和天线均设于所述承载圆盘上，所述承载圆盘承托于所述承载箱的顶部；所述电动舵机模块和控制模块设于所述承载箱内，所述电动舵机模块的输出轴传动连接于所述天线并可驱动其转动，所述控制模块控制连接于所述电动舵机模块和干扰装置；

所述控制模块包括控制器、无人机控制信号识别模块和定位无人机模块；所述定位无人机模块通讯连接于至少四个监测站，用于接收监测站监测到的无线信号并传输至控制器，并经控制器传输至无人机控制信号识别模块；当无人机控制信号识别模块确定该无线信号为无人机控制信号时，利用TDOA算法计算该无线信号的信号源的具体位置坐标信息，即无人机的位置坐标信息，并传输至控制器，控制器据此驱动电动舵机模块带动天线转动直至天线指向无人机的位置，并驱动干扰装置对无人机进行干扰；所述无人机控制信号识别模块用于将接收到的无线信号的特征与预设的无人机控制信号的特征进行对比，检测出无人机控制信号，并将检测结果传输给控制器，经过控制器传输给定位无人机模块；所述干扰装置用于根据控制器的指令对天线指向的无人机进行干扰。

进一步地，所述承载箱主要由上面板、底板和四块侧面板组成，其中：底板的尺寸为长350mm、宽350mm、高5mm；四块侧面板的尺寸一致，均为长350mm、宽5mm、高150mm；上面板尺寸为长350mm、宽350mm、高5mm。

更进一步地，所述底板的四角分别设有一个5mm的螺纹孔，四块侧面板分别焊接有焊接板，所述焊接板与所述底板的螺纹孔对应的位置分别设置有相同规格的螺纹孔，有螺丝穿过并连接焊接板和底板的螺纹孔实现底板和焊接板的连接，从而实现底板和侧面板的连接；所述上面板的中心处设有一通孔，孔径为9mm，所述电动舵机模块的输出轴穿过所述上面板的通孔。

进一步地，所述承载圆盘的尺寸为直径350mm，其中心处设有一孔径为9mm的通孔，所述电动舵机模块的输出轴穿过所述承载圆盘的通孔。

进一步地，所述电动舵机模块采用的舵机型号为ASMC-03A超大扭矩合金舵机。ASMC-03A超大扭矩合金舵机具有反应灵敏、行程大、无盲区等特点，能够满足所需的动力来源。电动舵机模块连接天线，在识别并定位无人机位置后，电动舵机模块带动天线转动指出无人机位置。

进一步地，所述无人机控制信号识别模块包括带通滤波器和宽带频谱特征检测器，所述带通滤波器用于对监测站监测到的无线信号进行筛选，筛选出信号频段为840.5MHz-845MHz、1430MHz-1444MHz和2408MHz-2440MHz的无线信号，所述宽带频谱特征检测器用于将筛选出的无线信号的特征与预设的无人机控制信号的特征进行对比，检测出这些信号频段中的无人机控制信号，并将检测结果发送给控制器。

利用上述具有承载与转动平台的自动识别与干扰无人机装置进行无人机识别和干扰的方法，包括如下步骤：

S1、定位无人机模块接收各个监测站监测到的无线信号并传输至控制器，经过控制器传输至无人机控制信号识别模块；

S2、无人机控制信号识别模块将接收到的无线信号的特征与预设的无人机控制信号的特征进行对比，检测出无人机控制信号，并将检测结果传输给控制器，经过控制器传输给定位无人机模块；

S3、当无人机控制信号识别模块确定该无线信号为无人机控制信号时，利用TDOA算法计算该无线信号的信号源的具体位置坐标信息，即无人机的位置坐标信息，并传输至控制器；

S4、控制器根据无人机的位置坐标信息驱动电动舵机模块带动天线转动直至天线指向无人机的位置，并驱动干扰装置对天线指向的无人机进行干扰。

需要说明的是，步骤S2具体为：

S2.1、带通滤波器对监测站监测到的无线信号进行筛选，筛选出信号频段为840.5MHz-845MHz、1430MHz-1444MHz和2408MHz-2440MHz的无线信号；

S2.2、宽带频谱特征检测器将筛选出的无线信号的特征与预设的无人机控制信号的特征进行对比，检测出这些信号频段中的无人机控制信号，并将检测结果发送给控制器。

本发明的有益效果在于：本发明可实现对无人机的有效监控、定位和干扰，识别效率高、干扰灵活。

附图说明

图1为本发明实施例的系统原理示意图；

图2为本发明实施例中承载箱的底板示意图；

图3为本发明实施例中承载箱的侧面板示意图；

图4为本发明实施例中承载箱的上面板示意图。

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，以下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。

如图1所示，一种具有承载与转动平台的自动识别与干扰无人机装置，包括承载箱、天线、控制模块、干扰装置、承载圆盘和电动舵机模块；所述干扰装置和天线均设于所述承载圆盘上，所述承载圆盘承托于所述承载箱的顶部；所述电动舵机模块和控制模块设于所述承载箱内，所述电动舵机模块的输出轴传动连接于所述天线并可驱动其转动，所述控制模块控制连接于所述电动舵机模块和干扰装置；

所述控制模块包括控制器、无人机控制信号识别模块和定位无人机模块；所述定位无人机模块通讯连接于至少四个监测站，用于接收监测站监测到的无线信号并传输至控制器，并经控制器传输至无人机控制信号识别模块；当无人机控制信号识别模块确定该无线信号为无人机控制信号时，利用TDOA算法计算该无线信号的信号源的具体位置坐标信息，即无人机的位置坐标信息，并传输至控制器，控制器据此驱动电动舵机模块带动天线转动直至天线指向无人机的位置，并驱动干扰装置对无人机进行干扰；所述无人机控制信号识别模块用于将接收到的无线信号的特征与预设的无人机控制信号的特征进行对比，检测出无人机控制信号，并将检测结果传输给控制器，经过控制器传输给定位无人机模块；所述干扰装置用于根据控制器的指令对天线指向的无人机进行干扰。

进一步地，所述承载箱主要由上面板1、底板2和四块侧面板3组成。底板的尺寸为长350mm、宽350mm、高5mm；四块侧面板的尺寸一致，均为长350mm、宽5mm、高150mm；上面板尺寸为长350mm、宽350mm、高5mm。

更进一步地，如图2所示，所述底板2的四角分别设有一个5mm的螺纹孔21。四块侧面板3分别焊接有焊接板4，使得在侧面板处多了一处焊接层，如图3所示。在本实施例中，所述焊接板的尺寸为长350mm、宽5mm、高15mm。所述焊接板4与所述底板2的螺纹孔对应的位置分别设置有相同规格的螺纹孔41，标号5为焊接板4和侧面板3焊接的位置。安装时，有螺丝穿过并连接焊接板4和底板2的螺纹孔并用螺帽固定，实现底板2和焊接板4的连接，从而实现底板2和侧面板3的连接。如图4所示，所述上面板1的中心处设有一通孔11，孔径为9mm，所述电动舵机模块的输出轴穿过所述上面板1的通孔11。

进一步地，所述承载圆盘的尺寸为直径350mm，其中心处设有一孔径为9mm的通孔，所述电动舵机模块的输出轴穿过所述承载圆盘的通孔。

进一步地，所述电动舵机模块采用的舵机型号为ASMC-03A超大扭矩合金舵机。ASMC-03A超大扭矩合金舵机具有反应灵敏、行程大、无盲区等特点，能够满足所需的动力来源。电动舵机模块连接天线，在识别并定位无人机位置后，电动舵机模块带动天线转动指出无人机位置。为ASMC-03A超大扭矩合金舵机有专用臂盘，可以保证在大扭矩下臂盘不变形。其中，舵机在工作电压为24V时，角速度为0.12s/60°(转60度需要0.12s)；而舵机在工作电压为24V时，角速度为0.24s/60°(转60度需要0.24s)。其次舵机的精度为0.32°，最大行程为300°，可以通过RC脉冲/模拟电压控制，输出电压范围为0-5V。控制器可以通过RC脉冲/模拟电压控制，对电动舵机模块进行指令发送，使其驱动天线转动，指向无人机的位置。承载箱内还设有电源模块为电动舵机模块供电。

进一步地，所述无人机控制信号识别模块包括带通滤波器和宽带频谱特征检测器，所述带通滤波器用于对监测站监测到的无线信号进行筛选，筛选出信号频段为840.5MHz-845MHz、1430MHz-1444MHz和2408MHz-2440MHz的无线信号，所述宽带频谱特征检测器用于将筛选出的无线信号的特征与预设的无人机控制信号的特征进行对比，检测出这些信号频段中的无人机控制信号，并将检测结果发送给控制器。

840.5MHz-845MHz、1430MHz-1444MHz和2408MHz-2440MHz是工信部无管局规划的840.5MHz-845MHz、1430MHz-1444MHz和2408MHz-2440MHz无人驾驶航空器系统工作频段。带通滤波器是可通过设置参数允许特定频段的波通过同时屏蔽其他频段的设备，从而可以实现对于无人机控制信号频段的筛选。宽带频谱特征检测器是识别无人机控制信号的有效手段，使用相关算法比较每段频谱特征是否匹配，当频谱特征匹配两次以上，触发定位无人机模块对该无人机控制信号进行定位。其中，检测器算法包括频谱特征相关算法、峰值比较算法和限值比较算法等，根据这些算法比较每段频谱特征是否匹配，实现对于无人机控制信号的识别。

TDOA算法具体是利用无线信号到达各个监测站的时间差计算无线信号的信号源的位置。

利用上述具有承载与转动平台的自动识别与干扰无人机装置进行无人机识别和干扰的方法，包括如下步骤：

S1、定位无人机模块接收各个监测站监测到的无线信号并传输至控制器，经过控制器传输至无人机控制信号识别模块；

S2、无人机控制信号识别模块将接收到的无线信号的特征与预设的无人机控制信号的特征进行对比，检测出无人机控制信号，并将检测结果传输给控制器，经过控制器传输给定位无人机模块；

S3、当无人机控制信号识别模块确定该无线信号为无人机控制信号时，利用TDOA算法计算该无线信号的信号源的具体位置坐标信息，即无人机的位置坐标信息，并传输至控制器；

S4、控制器根据无人机的位置坐标信息驱动电动舵机模块带动天线转动直至天线指向无人机的位置，并驱动干扰装置对天线指向的无人机进行干扰。

进一步地，步骤S2具体为：

S2.1、带通滤波器对监测站监测到的无线信号进行筛选，筛选出信号频段为840.5MHz-845MHz、1430MHz-1444MHz和2408MHz-2440MHz的无线信号；

S2.2、宽带频谱特征检测器将筛选出的无线信号的特征与预设的无人机控制信号的特征进行对比，检测出这些信号频段中的无人机控制信号，并将检测结果发送给控制器。

使用的天线可以为两截，实现上半平面的无死角旋转，在电动舵机模块的带动下指向无人机，其中两节天线可对折收回，在确定无人机位置后通过电动舵机模块的带动指出无人机的位置。

对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形，都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有承载与转动平台的自动识别与干扰无人机装置，其特征在于，包括承载箱、天线、控制模块、干扰装置、承载圆盘和电动舵机模块；所述干扰装置和天线均设于所述承载圆盘上，所述承载圆盘承托于所述承载箱的顶部；所述电动舵机模块和控制模块设于所述承载箱内，所述电动舵机模块的输出轴传动连接于所述天线并可驱动其转动，所述控制模块控制连接于所述电动舵机模块和干扰装置；

所述控制模块包括控制器、无人机控制信号识别模块和定位无人机模块；所述定位无人机模块通讯连接于至少四个监测站，用于接收监测站监测到的无线信号并传输至控制器，并经控制器传输至无人机控制信号识别模块；当无人机控制信号识别模块确定该无线信号为无人机控制信号时，利用TDOA算法计算该无线信号的信号源的具体位置坐标信息，即无人机的位置坐标信息，并传输至控制器，控制器据此驱动电动舵机模块带动天线转动直至天线指向无人机的位置，并驱动干扰装置对无人机进行干扰；所述无人机控制信号识别模块用于将接收到的无线信号的特征与预设的无人机控制信号的特征进行对比，检测出无人机控制信号，并将检测结果传输给控制器，经过控制器传输给定位无人机模块；所述干扰装置用于根据控制器的指令对天线指向的无人机进行干扰。

2.根据权利要求1所述的具有承载与转动平台的自动识别与干扰无人机装置，其特征在于，所述承载箱主要由上面板、底板和四块侧面板组成，其中：底板的尺寸为长350mm、宽350mm、高5mm；四块侧面板的尺寸一致，均为长350mm、宽5mm、高150mm；上面板尺寸为长350mm、宽350mm、高5mm。

3.根据权利要求2所述的具有承载与转动平台的自动识别与干扰无人机装置，其特征在于，所述底板的四角分别设有一个5mm的螺纹孔，四块侧面板分别焊接有焊接板，所述焊接板与所述底板的螺纹孔对应的位置分别设置有相同规格的螺纹孔，有螺丝穿过并连接焊接板和底板的螺纹孔实现底板和焊接板的连接，从而实现底板和侧面板的连接；所述上面板的中心处设有一通孔，孔径为9mm，所述电动舵机模块的输出轴穿过所述上面板的通孔。

4.根据权利要求1所述的具有承载与转动平台的自动识别与干扰无人机装置，其特征在于，所述承载圆盘的尺寸为直径350mm，其中心处设有一孔径为9mm的通孔，所述电动舵机模块的输出轴穿过所述承载圆盘的通孔。

5.根据权利要求1所述的具有承载与转动平台的自动识别与干扰无人机装置，其特征在于，所述电动舵机模块采用的舵机型号为ASMC-03A超大扭矩合金舵机。

6.根据权利要求1所述的具有承载与转动平台的自动识别与干扰无人机装置，其特征在于，所述无人机控制信号识别模块包括带通滤波器和宽带频谱特征检测器，所述带通滤波器用于对监测站监测到的无线信号进行筛选，筛选出信号频段为840.5MHz-845MHz、1430MHz-1444MHz和2408MHz-2440MHz的无线信号，所述宽带频谱特征检测器用于将筛选出的无线信号的特征与预设的无人机控制信号的特征进行对比，检测出这些信号频段中的无人机控制信号，并将检测结果发送给控制器。

7.利用上述任一权利要求所述的具有承载与转动平台的自动识别与干扰无人机装置进行无人机识别和干扰的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、定位无人机模块接收各个监测站监测到的无线信号并传输至控制器，经过控制器传输至无人机控制信号识别模块；

S2、无人机控制信号识别模块将接收到的无线信号的特征与预设的无人机控制信号的特征进行对比，检测出无人机控制信号，并将检测结果传输给控制器，经过控制器传输给定位无人机模块；

S3、当无人机控制信号识别模块确定该无线信号为无人机控制信号时，利用TDOA算法计算该无线信号的信号源的具体位置坐标信息，即无人机的位置坐标信息，并传输至控制器；

S4、控制器根据无人机的位置坐标信息驱动电动舵机模块带动天线转动直至天线指向无人机的位置，并驱动干扰装置对天线指向的无人机进行干扰。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤S2具体为：

S2.1、带通滤波器对监测站监测到的无线信号进行筛选，筛选出信号频段为840.5MHz-845MHz、1430MHz-1444MHz和2408MHz-2440MHz的无线信号；

S2.2、宽带频谱特征检测器将筛选出的无线信号的特征与预设的无人机控制信号的特征进行对比，检测出这些信号频段中的无人机控制信号，并将检测结果发送给控制器。