CN109088695B - 一种无人机侦测防御系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种无人机侦测防御系统，包括：中心管理平台、网关系统、防空预警追踪系统、干扰反制系统；中心管理平台通过网关系统分别与防空预警追踪系统、干扰反制系统连接；防空预警追踪系统包含频谱侦测设备、光电侦测设备，用于侦测区域内活动目标特征信息；干扰反制系统包含云台式干扰设备和基站式干扰设备，用于对入侵目标进行驱离迫降；网关系统用于将特征信息发给网关程序，得到报警信息；中心管理平台根据报警信息实时展示无人机动态信息，及接受用户发送的控制指令；本发明采用频谱侦测，并结合光电进行追踪，通过中心管理平台控制干扰反制系统发射干扰电磁，达到干扰效果，实现定位追踪，提高了拦截成功率。

Description

一种无人机侦测防御系统及方法

技术领域

本发明涉及无人机技术的研究领域，特别涉及一种无人机侦测防御系统及方法。

背景技术

伴随着近些年无人机技术的不断发展，无人机以体积小、造价低、使用方便等方面的优势，使其在许多民用领域得到广泛应用，尤其是消费级无人机在广大群众中的普及，随之而来的是严重的低空安全隐患问题。现有的对无人机的拦截方式主要有抛射拦截、网式拦截和射频压制，其中抛射拦截和网式拦截作用距离短，成功率低；射频压制不够灵活，对无人机无法定位追踪。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种无人机侦测防御系统，通过频谱侦测入侵无人机，并结合光电无人机进行追踪，同时用中心管理平台实时监控无人机动态信息，并控制干扰反制系统发射电磁干扰，迫使无人机驱离或迫降。

本发明的另一目的在于提供一种无人机侦测防御方法。

本发明的主要目的通过以下的技术方案实现：

一种无人机侦测防御系统，其特征在于，包括：防空预警追踪系统、干扰反制系统、网关系统、中心管理平台；

所述中心管理平台通过网关系统分别与防空预警追踪系统、干扰反制系统连接；

所述防空预警追踪系统包含频谱侦测设备、光电侦测设备；所述频谱侦测设备通过网关系统与中心管理平台连接；所述光电侦测设备通过网关系统与中心管理平台连接；频谱侦测设备、光电侦测设备均用于侦测区域内活动目标特征信息，通过监测活动目标发射的电磁波信号，判断是否为疑似目标，将疑似目标特征信息发送到网关系统；检测区域内活动目标图传信号和遥控信号，通过截取到的活动目标图传信号和遥控信号进行时频分析，从多维角度提取活动目标图传信号、遥控信号的时域特征、频域特征、调制域特征，再将图传信号和调制信号与WiFi信号进行对比，从而剔除其中的WiFi信号，对活动目标图传信号和遥控信号进行实时检测；提取图传信号和遥控信号的包络上升沿、包络下降沿、顶降，同时获取活动目标图传信号的双谱特征、循环谱特征，通过无人机频谱特征库进行对比，对活动目标进行无人机型号识别；

所述干扰反制系统包含云台式干扰设备和基站式干扰设备，所述云台式干扰设备通过网关系统与中心管理平台连接，所述基站式干扰设备通过网关系统与中心管理平台连接，所述干扰反制系统用于非法入侵目标进行驱离和迫降；所述驱离为向入侵目标发射电磁波干扰，切断入侵目标GPS信号使其自动返航；所述迫降为切断入侵目标与其操作者之间信号使其迫降；

所述网关系统包含多接口的工控机和运行在工控机系统中的网关程序，工控机用于侦测设备的接入，网关程序对侦测设备发送来的疑似目标的特征信息进行统一数据格式处理，得到报警信息，将报警信息转发到中心管理平台，同时触发报警提醒；

所述中心管理平台用于实时展示无人机动态信息，以及接受用户向无人机发送的控制指令。

进一步地，所述频谱侦测设备通过单芯航空插头接入工控机；

进一步地，所述光电侦测设备通过USB2.0接口与工控机连接；

进一步地，所述中心管理平台通过工控机的RJ45网口接入工控机；

进一步地，所述干扰设备通过串口接入工控机；

进一步地，所述频谱侦测设备为；其侦测频率范围为：300MHz至6GHz；侦测距离为3KM以上；测向精度范围为1.5°至6°；

进一步地，所述光电侦测设备为，包含可见光摄像机、红外成像仪；其探测距离为小于等于6KM，识别距离为小于等于1.5KM，探测范围：360°；

进一步地，所述云台式干扰设备为；其作用距离为小于等于3KM，作用范围：360°；

进一步地，所述基站式干扰设备为：其作用范围为小于等于3KM，作用范围：60°；

本发明的另一目的通过以下的技术方案实现：

一种无人机侦测防御方法，其特征在于，包含以下步骤：

防空预警追踪系统侦测区域内活动目标特征信息，即在侦测区域内监测活动目标发射的电磁波信号进行分析处理，得到活动目标特征信息，并进行判断是否为疑似目标；所述判断过程如下：

检测区域内无人机图传信号和遥控信号，通过截取到的无人机图传信号和遥控信号进行时频分析，从多维角度提取无人机图传、遥控信号的时域特征、频域特征、调制域特征，再将图传信号和调制信号与WiFi信号进行对比，从而剔除其中的WiFi信号，对无人机图传信号和遥控信号进行实时检测；提取信号的包络上升沿、包络下降沿、顶降，同时结合无人机图传信号的双谱、循环谱特征，对无人机进行型号识别；

如果判断为疑似目标，则将疑似目标特征信息发送到网关系统，网关系统将采集到的疑似目标信息进行统一数据格式处理，得到报警信息；

报警信息回传到中心管理平台，触发用户监控界面报警提醒，用户根据报警信息向光电侦测设备发出追踪指令，光电侦测设备利用图像识别技术和热成像追踪技术自动定位到触发报警目标的方位并进行追踪；

所述定位过程如下：截取疑似目标遥控信号，并进行放大、滤波、下变频为中频信号，再对中频信号进行信号检测和参数估计，得到无人机的方向、距离信息；

所述追踪过程如下：频谱侦测设备获取无人机方位信息后，引导光电侦测设备对准无人机，并进行搜索，使目标锁定在视角中，完成对目标的捕捉，捕捉成功，进入自动跟踪状态；

中心控制平台实时展示无人机动态信息，并提供用户向干扰反制系统发送控制指令；

干扰反制系统接收控制指令，对疑似目标进行驱离、迫降；其中驱离过程为：通过云台式干扰设备向疑似目标所在空间持续发射电磁波，干扰无人机GPS的正常连接，即切断无人机GPS信号，无人机按照既定模式自动返航；迫降过程为：通过云台式干扰设备和基站式干扰设备向疑似目标所在空间持续发射电磁波，同时切断无人机GPS信号和遥控信号，无人机按照既定模式原地降落。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

本发明采用频谱侦测，并结合光电进行追踪，通过中心管理平台控制干扰反制系统发射干扰电磁，达到干扰效果，实现定位追踪，对不同范围采用不同设备进行侦测，提高了拦截成功率。

附图说明

图1为本发明所述一种无人机侦测防御系统结构框图；

图2为本发明所述一种无人机侦测防御方法流程框图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例：

一种无人机侦测防御系统，其结构如图1所示，包括：防空预警追踪系统、干扰反制系统、网关系统、中心管理平台；

中心管理平台通过网关系统分别与防空预警追踪系统、干扰反制系统连接；

防空预警追踪系统包含频谱侦测设备、光电侦测设备，所述频谱侦测设备通过网关系统与中心管理平台连接，所述光电侦测设备通过网关系统与中心管理平台连接，均用于侦测区域内活动目标特征信息，通过监测活动目标发射的电磁波信号，判断是否为疑似目标，将疑似目标特征信息发送到网关系统；

干扰反制系统包含云台式干扰设备和基站式干扰设备，分别对无人机起到主动防御和被动防御的作用；其中云台式干扰设备通过网关系统与中心管理平台连接，基站式干扰设备通过网关系统与中心管理平台连接，所述干扰反制系统用于非法入侵目标进行驱离和迫降；所述驱离为向入侵目标发射电磁波干扰，切断入侵目标GPS信号使其自动返航；所述迫降为切断入侵目标与其操作者之间信号使其迫降；

网关系统用于侦测设备的接入，并将侦测到的疑似目标特征信息发给网关程序，网关程序对疑似目标特征信息进行处理，得到报警信息，将报警信息转发到中心管理平台，同时触发报警提醒；

中心管理平台用于实时展示无人机动态信息，以及接受用户向无人机发送的控制指令。

进一步地，所述频谱侦测设备通过单芯航空插头接入工控机；

进一步地，所述光电侦测设备通过USB2.0接口与工控机连接；

进一步地，所述中心管理平台通过工控机的RJ45网口接入工控机；

进一步地，所述干扰设备通过串口接入工控机；

进一步地，频谱侦测设备侦测频率范围为：300MHz至6GHz；侦测距离为3KM以上；测向精度范围为1.5°至6°；

进一步地，光电侦测设备包含可见光摄像机、红外成像仪；其探测距离为小于等于6KM，识别距离为小于等于1.5KM，探测范围：360°；

进一步地，云台式干扰设备作用频率包括2.4GHZ、5.8GHZ、GPS/BD/GLONASS，可扩展300MHZ—6GHZ，作用距离≤3KM，作用范围360°；

进一步地，基站式干扰设备作用频率包括2.4GHZ、5.8GHZ、GPS/BD/GLONASS，可扩展300MHZ—6GHZ，作用距离≤3KM，作用范围60°；

一种无人机侦测防御方法，如图2所示，具体包含以下步骤：

当有无人机目标或疑似目标进入防空预警区域后，频谱侦测设备不断获取目标特征信息，并发送给网关系统，网关系统会根据信息来源将特征信息分发给相应的网关程序处理，网关程序将向中心管理平台发出报警信息并回传无人机的方位信息，用户在监控界面向光电侦测设备发送追踪命令，光电侦测设备将根据方位信息对无人机进行瞄准，光电侦测设备通过自身的可见光摄像机和红外成像仪可拍摄昼夜画面，利用图像识别技术和热成像追踪技术追踪无人机的方位，并实时将追踪画面发送给中心管理平台。中心管理平台根据无人机的飞行动态信息，及时启动相关区域的基站式干扰设备，或引导云台式干扰设备定向反制无人机。

即防空预警追踪系统侦测区域内活动目标特征信息，即在侦测区域内监测活动目标发射的电磁波信号进行分析处理，得到活动目标特征信息，并进行判断是否为疑似目标；所述判断过程如下：

检测区域内活动目标图传信号和遥控信号，通过截取到的活动目标图传信号和遥控信号进行时频分析，从多维角度提取活动目标图传信号、遥控信号的时域特征、频域特征、调制域特征，再将图传信号和调制信号与WiFi信号进行对比，从而剔除其中的WiFi信号，对活动目标图传信号和遥控信号进行实时检测；提取图传信号和遥控信号的包络上升沿、包络下降沿、顶降，同时获取活动目标图传信号的双谱特征、循环谱特征，通过无人机频谱特征库进行对比，对活动目标进行无人机型号识别；

如果判断为疑似目标，则将疑似目标特征信息发送到网关系统，网关系统将采集到的疑似目标信息进行统一数据格式处理，得到报警信息；

报警信息回传到中心管理平台，触发用户监控界面报警提醒，用户根据报警信息向光电侦测设备发出追踪指令，光电侦测设备利用图像识别技术和热成像追踪技术自动定位到触发报警目标的方位并进行追踪；

所述定位过程如下：截取疑似目标遥控信号，并进行放大、滤波、下变频为中频信号，并检测中频信号到达天线单位的时间差，采用TDOA算法，即对中频信号进行信号检测和参数估计，得到无人机的方向信息和距离信息；

所述追踪过程如下：频谱侦测设备获取无人机方位信息后，引导光电侦测设备对准无人机，光电侦测设备的目标检测单元按照特定的图像识别算法对视场中的无人机目标进行搜索，完成对目标的捕捉，捕捉成功，进入自动跟踪状态；

中心控制平台实时展示无人机动态信息，并提供用户向干扰反制系统发送控制指令；

干扰反制系统接收控制指令，对疑似目标进行驱离、迫降；其中驱离过程为：通过云台式干扰设备向疑似目标所在空间持续发射电磁波，干扰无人机GPS的正常连接，即切断无人机GPS信号，无人机按照既定模式自动返航；迫降过程为：通过云台式干扰设备和基站式干扰设备向疑似目标所在空间持续发射电磁波，同时切断无人机GPS信号和遥控信号，无人机按照既定模式原地降落。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无人机侦测防御系统，其特征在于，包括：防空预警追踪系统、干扰反制系统、网关系统、中心管理平台；

所述中心管理平台通过网关系统分别与防空预警追踪系统、干扰反制系统连接；

所述防空预警追踪系统包含频谱侦测设备、光电侦测设备；所述频谱侦测设备通过网关系统与中心管理平台连接；所述光电侦测设备通过网关系统与中心管理平台连接；频谱侦测设备、光电侦测设备均用于侦测区域内活动目标特征信息，通过监测活动目标发射的电磁波信号，判断是否为疑似目标，将疑似目标特征信息发送到网关系统；检测区域内活动目标图传信号和遥控信号，通过截取到的活动目标图传信号和遥控信号进行时频分析，从多维角度提取活动目标图传信号、遥控信号的时域特征、频域特征、调制域特征，再将图传信号和调制信号与WiFi信号进行对比，从而剔除其中的WiFi信号，对活动目标图传信号和遥控信号进行实时检测；提取图传信号和遥控信号的包络上升沿、包络下降沿、顶降，同时获取活动目标图传信号的双谱特征、循环谱特征，通过无人机频谱特征库进行对比，对活动目标进行无人机型号识别；

所述干扰反制系统包含云台式干扰设备和基站式干扰设备，所述云台式干扰设备通过网关系统与中心管理平台连接，所述基站式干扰设备通过网关系统与中心管理平台连接，所述干扰反制系统用于对非法入侵目标进行驱离和迫降；所述驱离为向入侵目标发射电磁波干扰，切断入侵目标GPS信号使其自动返航；所述迫降为切断入侵目标GPS信号和遥控信号使其迫降；

所述网关系统包含多接口的工控机和运行在工控机系统中的网关程序，工控机用于侦测设备的接入，网关程序对侦测设备发送来的疑似目标的特征信息进行统一数据格式处理，得到报警信息，并将报警信息转发到中心管理平台，同时触发报警提醒；

所述中心管理平台用于实时展示无人机动态信息，以及接受用户向无人机发送的控制指令。

2.根据权利要求1所述的一种无人机侦测防御系统，其特征在于，所述频谱侦测设备通过单芯航空插头接入工控机。

3.根据权利要求1所述的一种无人机侦测防御系统，其特征在于，所述光电侦测设备通过USB2.0接口与工控机连接。

4.根据权利要求1所述的一种无人机侦测防御系统，其特征在于，所述中心管理平台通过工控机的RJ45网口接入工控机。

5.根据权利要求1所述的一种无人机侦测防御系统，其特征在于，所述干扰设备通过串口接入工控机。

6.根据权利要求1所述的一种无人机侦测防御系统，其特征在于，所述频谱侦测设备其侦测频率范围为：300MHz至6GHz；侦测距离为3KM以上；测向精度范围为1.5°至6°。

7.根据权利要求1所述的一种无人机侦测防御系统，其特征在于，所述光电侦测设备包含可见光摄像机、红外成像仪；其探测距离为小于等于6KM，识别距离为小于等于1.5KM，探测范围：360°。

8.根据权利要求1所述的一种无人机侦测防御系统，其特征在于，所述云台式干扰设备其作用距离为小于等于3KM，作用范围：360°。

9.根据权利要求1所述的一种无人机侦测防御系统，其特征在于，所述基站式干扰设备其作用范围为小于等于3KM，作用范围：60°。

10.一种无人机侦测防御方法，其特征在于，包含以下步骤：

防空预警追踪系统侦测区域内活动目标特征信息，所述活动目标特征信息，包含:活动目标无线电信号频率、活动目标速度、活动目标方位信息；即在侦测区域内监测活动目标发射的电磁波信号进行分析处理，得到活动目标特征信息，并进行判断是否为疑似目标；具体过程如下：

检测区域内活动目标图传信号和遥控信号，通过截取到的活动目标图传信号和遥控信号进行时频分析，从多维角度提取活动目标图传信号、遥控信号的时域特征、频域特征、调制域特征，再将图传信号和调制信号与WiFi信号进行对比，从而剔除其中的WiFi信号，对活动目标图传信号和遥控信号进行实时检测；提取图传信号和遥控信号的包络上升沿、包络下降沿、顶降，同时获取活动目标图传信号的双谱特征、循环谱特征，通过无人机频谱特征库进行对比，对活动目标进行无人机型号识别；

如果判断为疑似目标，则将疑似目标特征信息发送到网关系统，网关系统将采集到的疑似目标信息进行统一数据格式处理，得到报警信息，所述报警信息，包含：疑似目标型号、疑似目标无线电信号频率、疑似目标方位信息；

报警信息回传到中心管理平台，触发用户监控界面报警提醒，用户根据报警信息向光电侦测设备发出追踪指令，光电侦测设备利用图像识别技术和热成像追踪技术自动定位到触发报警目标的方位并进行追踪；

所述定位过程如下：截取疑似目标遥控信号，并进行放大、滤波、下变频为中频信号，并检测中频信号到达天线单位的时间差，采用TDOA算法得到无人机的方向、距离信息；

所述追踪过程如下：频谱侦测设备获取无人机方位信息后，引导光电侦测设备对准无人机，光电侦测设备的目标检测单元按照图像识别算法对范围内的无人机进行搜索，使目标锁定在视角中，完成对目标的捕捉，捕捉成功，进入自动跟踪状态；

中心控制平台实时展示无人机动态信息，并提供用户向干扰反制系统发送控制指令；

干扰反制系统接收控制指令，对疑似目标进行驱离、迫降；其中驱离过程为：通过云台式干扰设备向疑似目标所在空间持续发射电磁波，干扰无人机GPS的正常连接，即切断无人机GPS信号，无人机按照既定模式自动返航；迫降过程为：通过云台式干扰设备和基站式干扰设备向疑似目标所在空间持续发射电磁波，同时切断无人机GPS信号和遥控信号，无人机按照既定模式原地降落。