CN109164423A - 一种电子干扰装置、无人机及其自卫防护方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电子干扰装置、无人机及其自卫防护方法和装置，该方法通过对反无人机雷达的探测和分选，生成相应的干扰信号，使反无人机雷达不能对无人机进行捕捉和/或跟踪。该自卫防护装置包括射频收发模块、上下变频模块、数字接收机、信号处理模块及功放模块，该装置集成安装在无人机上实现无人机运行。该自卫防护装置体积小、重量轻，并且功耗低，克服了无人机自身载重和体积条件的限制。采用本发明的无人机自卫防护方法及自卫防护装置，可以有效保证无人机的飞行安全，实现无人机自卫防护，并且保证无人机顺利安全地执行任务。对于造价几百万的无人机，以及重要的军事任务的顺利完成，都有巨大的经济和军事意义。

Description

一种电子干扰装置、无人机及其自卫防护方法及装置

技术领域

本发明涉及无人机防护领域，特别是涉及一种电子干扰装置、无人机及其自卫防护方法及装置。

背景技术

目前，战斗机和轰炸机普遍带有电子干扰装置，用于飞机自身防卫，完成对探测雷达的电子干扰，保障自身安全和飞行任务的完成。

当前及今后军事任务中，大型无人机的应用越来越广泛，同时无人机也开始执行具有重大战略意义的任务。然而，各种防控雷达对无人机的探测和跟踪，成为无人机自身的安全以及执行任务的最大威胁。电子干扰无人机主要用于干扰对无人机进行探测和跟踪的无人机。雷达是探测无人机的主要技术手段之一，当雷达探测到无人机后，通常就会对无人机进行跟踪，或者进行针对性的干扰、捕获、或者打击。

因此，若能够在无人机上加装电子干扰装置，对探测和跟踪无人机的雷达进行电子干扰，可以有效探测雷达对无人机的侦察，并且对雷达实施电子干扰，进行反制，从而保证了无人机自身的安全，然而由于无人机自身载重和体积条件，限制了其自身防护装置或设备的重量、体积以及功耗。若要在无人机上加装电子干扰装置，其天线的外形必须满足和无人机机身匹配，即共形，同时要保证足够高的增益，这就使得共形天线的设计存在难点。

目前还没有带有电子干扰功能的无人机，该技术在国内外目前是一片空白。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种无人机自卫防护方法及自卫防护装置，用于解决现有技术中缺少无人机自卫防护技术的问题，以及克服无人机自卫防护装置体积小、重量轻和低功耗等的设计难点。

为实现上述目的及其他相关目的，根据本发明的一个方面，本发明提供一种无人机自卫防护方法，该方法至少包括以下步骤：

探测雷达信号；

确定探测到的雷达信号的方位和工作参数，完成所述雷达信号分选；以及

根据信号分选结果，分选所述雷达的雷达特性，并对所述雷达进行电子干扰。

优选地，分别在方位向和俯仰向上接收所述雷达发射的辐射信号，进行所述雷达信号的探测。

根据本发明的另一方面，本发明提供一种电子干扰装置，所述电子干扰装置包括：

探测模块，用于探测雷达信号；

信号分选模块，用于确定所述探测模块探测到的所述雷达信号的方位和工作参数，完成雷达信号分选；

电子干扰模块，用于根据所述信号分选结果，分选所述雷达的雷达特性，并对所述雷达进行电子干扰。

优选地，所述探测模块包括射频收发模块，所述信号分选模块包括上下变频模块及信号处理模块，所述电子干扰模块包括功放模块及所述射频收发模块；

所述上下变频模块与所述射频收发模块和所述信号处理模块彼此以信号传输的方式连接；

所述功放模块以信号传输的方式分别与所述信号处理模块和所述射频收发模块连接。

优选地，所述信号分选模块还包括数字接收机，所述数字接收机与所述信号处理模块彼此以信号传输的方式连接；

所述功放模块通过所述上下变频模块及所述数字接收机与所述信号处理模块连接，所述功放模块与所述上下变频模块彼此以传输信号的方式连接。

优选地，所述信号处理模块包括模数转换器和鉴相器，

所述模数转换器与所述数字接收机连接，接收来自所述数字接收机的雷达脉冲信号；

所述鉴相器与所述模数转换器连接，接收来自所述模数转换器的数字信号，并将生成的相位差信号传送至所述信号处理模块。

根据本发明的第三方面，本发明提供一种无人机自卫防护装置，所述无人机自卫防护装置包括电子干扰装置以及共形天线，所述无人机自卫防护装置设置在无人机中；

所述共形天线包括基底和金属部，所述基底与所述无人机共形地设置在所述无人机上，所述金属部设置在所述基底上以接收或发射信号。

优选地，所述共形天线包括发射天线和接收天线，所述接收天线以向所述电子干扰装置传输信号的方式与所述电子干扰装置连接；所述发射天线以从所述电子干扰装置接收信号的方式与所述电子干扰装置连接。

根据本发明的第四方面，本发明提供一种无人机，所述无人机包括本发明的上述无人机自卫防护装置。

优选地，所述共形天线共形设置在所述无人机的机翼部位及机头部位，所述电子干扰装置设置在所述无人机的内部；

其中，所述共形天线中的接收天线共形设置在所述无人机的机翼部位；

所述共形天线中的发射天线共形设置在所述无人机的机头部位。

如上所述，本发明的无人机及其自卫防护方法和装置，具有以下有益效果：

本发明提供的无人机及其自卫防护方法及装置，能够实现自身防护功能填补了国内外无人机自卫防护领域的空白。无人机自身能够释放电子干扰信号，能够摆脱敌方雷达的探测和跟踪，保护自身安全，或者保障无人机编队的侦察和打击任务的完成。

本发明提供的自卫防护装置其体积小、重量轻，并且功耗低，克服了无人机自身载重和体积条件的限制，实现了无人机机载作业。

采用本发明的无人机自卫防护方法及自卫防护装置，可以有效保证无人机的飞行安全，对于造价几百万的无人机，以及重要的军事任务的顺利完成，都有巨大的经济和军事意义。

附图说明

图1显示为本发明实施例一中无人机自卫防护方法的流程图。

图2显示为图1所示的实施例一中无人机自卫防护方法中雷达分选过程的示意图；

图3显示为本发明实施例二提供的无人机自卫防护装置的示意图；

图4显示为本发明实施例三提供的无人机自卫防护装置的示意图。

图5显示为本发明实施例四提供的无人机的立体示意图。

图6显示为图5所示实施例四提供的无人机的仰视示意图。

附图标记说明

1 无人机

2 共形天线

21 接收天线

22 发射天线

3 电子干扰装置

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例一

参照图1-2，在本实施例中，本发明提供一种无人机自卫防护方法。如图1所示，该方法包括如下步骤：

探测雷达信号；

在本实施例中，分别在方位向和俯仰向上接收雷达发射的辐射信号，进行雷达的探测。

确定探测到的雷达信号的方位和工作参数，完成雷达信号分选；

在本实施例中，该步骤进一步包括以下步骤：

接收雷达发射的辐射信号；

对所述辐射信号进行低噪声放大、滤波，并且生成中频信号；

对所述中频信号进行数字下变频，提取出雷达脉冲信号；

进行鉴相处理，输出所述雷达脉冲信号所对应的相位差信号；

对所述雷达脉冲信号及相位差信号进行采样、处理，给出雷达脉冲描述字，完成雷达脉冲信号分选。

在本实施例的进一步实施例中，进行鉴相处理，输出所述雷达脉冲信号所对应的相位差信号进一步包括以下步骤：

将所述雷达脉冲信号转换成数字信号；

对所述数字信号进行相位差鉴别，得出所述数字信号的相位差，所述数字信号的相位差即是所述数字信号对应的雷达脉冲信号的相位差信号。

参照附图2，在本发明的另一优选实施例中，雷达信号分选进一步包括以下步骤：

通过所述相位差信号计算所述雷达脉冲信号对应的雷达方位；

测量和记录所述雷达脉冲信号的到达时间及脉冲宽度；

记录所述雷达脉冲信号内部的幅度起伏特性；

将上述信息综合在一起创建所述雷达脉冲描述字；以及

对所述雷达脉冲描述字进行分选，建立多个雷达数据库。如图2所示的雷达数据库1、雷达数据库2……雷达数据库N。

所述雷达脉冲描述字PDW包括：辐射源到达角度、脉冲到达时间、脉冲宽度、脉冲幅度起伏特性所组成的群组中的至少之一个特征。

根据信号分选结果，分选所述雷达的雷达特性，并对所述雷达进行电子干扰。

在本发明的进一步实施例中，该步骤具体包括以下步骤：

根据分选出的雷达的雷达特性，产生干扰信号；

将所述干扰信号进行功率放大；以及

将放大后的所述干扰信号发射出去，针对所述雷达形成干扰。

在本发明的另一进一步实施例中，在将干扰信号进行功率放大之前，先将所述干扰信号进行上变频。

在本发明的进一步实施例中，电子干扰可以以下干扰方式所组成的群组中至少一种：

1)假目标干扰

将接收的雷达脉冲进行存储，并且重复发射出去，使得雷达接收到多个回波脉冲，从而产生大量假目标。

2)距离欺骗

根据目标雷达的脉冲重复周期，将接收到的雷达脉冲延时发送，并且发送的延时逐渐延长，从而诱骗目标雷达的距离跟踪波门逐渐变化，失去跟踪目标。

3)多普勒欺骗

根据目标雷达的脉冲重复周期，以及无人机自身的飞行速度，将接收到的雷达脉冲的相位进行调制后转发，从而发送了错误的多普勒信号，诱骗目标雷达的多普勒跟踪波门逐渐变化，失去跟踪目标。

4)距离-多普勒欺骗

同时发送假的距离信息和多普勒信息，从而诱骗目标雷达的距离波门和多普勒跟踪波门逐渐变化，失去跟踪目标。

本实施例的无人机自卫防护方法，通过探测雷达，并对雷达进行分选，根据分选出的雷达的雷达特性，对雷达进行电子干扰，使其无法对无人机进行捕捉和/或跟踪。该方法实现了无人机的自我防护，填补了国内外这一技术领域的空白。

实施例二

本实施例提供一种电子干扰装置，该电子干扰装置包括：

探测模块，用于探测雷达信号；

信号分选模块，用于确定所述探测模块探测到的所述雷达信号的方位和工作参数，完成雷达信号分选；

电子干扰模块，用于根据所述信号分选结果，分选所述雷达的雷达特性，并对所述雷达进行电子干扰。

参照图3并继续参考图2，电子干扰装置3的探测模块包括射频收发模块，信号分选模块包括上下变频模块及信号处理模块，电子干扰模块包括功放模块及所述射频收发模块，另外，在本实施例的优选实施例中，信号分选模块还包括数字接收机。

在本实施例的优选实施例中，射频收发模块能够接收雷达信号，并对该雷达信号进行低噪声放大、滤波等处理。本实施例的射频收发模块采用小型化的射频收发模块，该射频收发模块集成度高，体积小，在一定程度上满足了无人机对自卫防护装置体积小、重量轻、低功耗的要求。

上下变频模块与射频收发模块和信号处理装置连接，并且与二者之间彼此能够传输信号。例如，上下变频模块可以接收经射频收发模块处理并传送的雷达信号，对该雷达信号进行下变频，生成中频信号。然后上下变频模块将该中频信号传送至信号处理模块。

在本实施例的优选实施例中，上下变频模块首先将该中频信号传送至数字接收机，数字接收机对该中频信号进行处理，完成数字下变频，提取出零中频信号，即雷达脉冲信号。数字接收机与信号处理模块连接，二者彼此能够进行信号传输。例如，在数字接收机中提取出的雷达脉冲信号被传送至信号处理模块。由信号处理模块进行一系列的处理后，完成信号的分选，分选雷达特性并且选择对应的干扰方式，然后生成干扰信号。

功放模块与信号处理模块和射频收发模块连接，例如，信号处理装置能够将生成的干扰信号传送至功放模块，经由所述功放模块进行功率放大并传送至射频收发模块，由射频收发模块向反无人机雷达发射经功率放大的干扰信号，对其实施电子干扰。在本实施例的一优选实施例中，如图1所示，功放模块经上下变频模块及数字接收机与信号处理模块连接，因此，信号处理模块生成的干扰信号首先经由数字接收机传送至上下变频模块，先进行上变频，然后由上下变频模块传送至功放模块进行功率放大。

信号处理模块主要完成对雷达脉冲信号的信号分选。参照附图2，本实施例示出的信号处理模块包括模数转换器(ADC)及鉴相器。模数转换器与所述数字接收机通信连接，接收来自所述数字接收机的雷达脉冲信号，实现数字接收机与信号处理模块的连接。鉴相器与模数转换器连接，接收来自所述模数转换器的数字信号，并将生成的相位差信号传送至所述信号处理模块。如图2所示，在本实施例的另一优选实施例中，模数转换器包括高速模ADC。

在本实施例中，信号处理模块接收来自数字接收机的雷达脉冲信号对其进行采样。通过信号处理模块的计时电路测量并记录该雷达脉冲信号的到达时间(TOA)及脉冲宽度(PW)；通过信号处理模块中的AD采集电路记录该雷达脉冲信号内部的幅度起伏特性(PA)。

同时，信号处理模块中的高速ADC对接收到的雷达脉冲信号进行模数转换，将雷达脉冲信号转换成数字信号，并将该数字信号传送至鉴相器，由鉴相器进行鉴相处理，得到该数字信号的相位差信号，进而获得该数字信号对应的雷达脉冲信号的相位差。然后信号处理模块根据该相位差信号计算该雷达脉冲信号对应的雷达的方位(DOA)。

最后，信号处理模块将上述TOA、PW、PA及DOA信息综合在一起，创建描述该雷达脉冲信号的脉冲描述字(PDW)，由此完成雷达脉冲信号的信号分选。该PDW可以具体描述为：

PDW//脉冲描述字

{

DOA//辐射源到达角度

TOA//脉冲到达时间

PW//脉冲宽度

PA//脉冲幅度起伏特性

}

完成上述信号分选后，信号处理模块根据分选结果分选雷达特性并选择相应的干扰方式，然后生成干扰信号。如上所述该干扰信号经放大等处理后最终传送至发射天线22，由发射天线22向反无人机雷达发射干扰信号，对其实施电子干扰。

信号处理模块可选择的干扰方式包括以下示例：

1)假目标干扰

将接收的目标反无人机雷达的辐射信号进行存储，并且重复发射出去，使得所述目标反无人机雷达接收到多个回波脉冲，从而产生大量假目标；

2)距离欺骗

根据所述目标反无人机雷达的辐射信号的重复周期，将接收到的辐射信号延时发送，并且发送的延时逐渐延长，从而诱骗所述目标反无人机雷达的距离跟踪波门逐渐变化，失去跟踪目标；

3)多普勒欺骗

根据所述目标反无人机雷达的辐射信号的重复周期，以及无人机自身的飞行速度，将接收到的辐射信号的相位进行调制后转发，从而发送错误的多普勒信号，诱骗所述目标反无人机雷达的多普勒跟踪波门逐渐变化，失去跟踪目标；

4)距离-多普勒欺骗

同时发送假的距离信息和多普勒信息，从而诱骗所述目标反无人机雷达的距离波门和多普勒跟踪波门逐渐变化，失去跟踪目标。

另外，在本实施例的一优选实施例中，信号处理装置还可以对生成的脉冲描述字进行分选，建立多个雷达参数库。如图2所示的雷达参数库1、雷达参数库2……雷达参数库N等。这样在后续探测到相同或相似的反无人机雷达时，可以快速准确地生成相应的干扰信号。

在本实施例中，电子干扰装置3可直接接入无人机1的内部供电装置，采用无人机1的内部供电装置供电。

实施例三

本实施例同样提供一种电子干扰装置，本实施例与上述实施例二的相同之处在此不再赘述。与实施例二的不同之处在于，如图4所示，本实施例提供的无人机自卫防护装置中的电子干扰装置3还设置有二次电源模块，电子干扰装置3通过该二次电源模块从无人机获得供电。

实施例四

一种无人机自卫防护装置，其特征在于，所述无人机自卫防护装置包括实施例二所述的电子干扰装置以及共形天线，所述无人机自卫防护装置设置在无人机中；

所述共形天线包括基底和金属部，所述基底与所述无人机共形地设置在所述无人机上，所述金属部设置在所述基底上以接收或发射信号。

参照附图4和5，其中，共形天线2包括接收天线21和发射天线22。接收天线21通过射频收发模块以接收雷达信号的方式与电子干扰装置3连接，共形天线2中的发射天线22以从射频收发模块接收干扰信号的方式与电子干扰装置3连接。具体地，如图1所示，共形天线2中的接收天线21与射频收发模块连接以向其传送接收到的雷达的雷达信号，发射天线 22与射频收发模块连接以从其接收需要发射的干扰信号。

在本实施例的优选实施例中，共形天线2包括基底和金属部，基底与无人机共形地设置在所述无人机上，所述金属部设置在基底上并实现信号的接收或发射。本实施例的共形天线 2的基底采用经过超高温处理的玻璃纤维，从而实现与无人机机身匹配。同时在该基底上设置金属部，保证天线足够高的增益，满足发射或接受信号的射频要求。

实施例五

如图5和6所示，本实施例提供一种无人机1，该无人机1包括上述实施例四所述的自卫防护装置。如图5所示，自我防护装置中的共形天线2分别设置在无人机1的机翼部位及机头部位，电子干扰装置3设置在无人机1的内部。共形天线2与所述电子干扰装置3以彼此传输信号的方式通信连接。具体地，设置在机翼部位的共形天线2以向电子干扰装置3传输信号的方式与电子干扰装置3通信连接，设置在无人机1的机头部位的共形天线2以从电子干扰装置接收信号的方式与电子干扰装置3通信连接。

在本实施例中，共形天线2包括用于接收反无人机雷达发射的雷达信号的接收天线21和向反无人机雷达发射干扰信号的发射天线22。两个接收天线21分别设置在无人机1两侧的机翼部位，例如，在本实施例的一优选实施例中，设置在机翼的远端部的一侧。在本实施例进一步的优选实施例中，如图5和6所示，两个接收天线21分别设置在机翼的远端部靠近机头部位的一侧。发射天线22设置在机头部位的下方。在本实施例中，无人机1具有内部供电系统，无人机自卫防护系统直接连接至无人机1的内部供电系统，有无人机1的内部供电系统直接供电。

实施例六

本实施例同样提供一种无人机，该无人机具有实施例四所述的无人机自卫防护装置。该无人机与实施例五中的无人机的相同之处不再赘述，其不用之处在于，无人机自卫防护装置的电子干扰装置及共形天线集成设置在所述无人机上，例如，可以通过吊舱的形式设置在所述无人机机身下方。其中的无人机自卫防护装置通过二次电源模块连接至无人机的内部供电系统，该二次电源模块获得无人机的内部供电系统的电能然后向无人机自卫防护系统供电。

本发明的实施例提供了电子干扰装置及无人机自卫防护装置，其中所涉及的软件操作使用公知的技术均可实现，在此不再进行详细描述。

综上所述，本发明提供的无人机及其自卫防护方法及装置，能够实现自身防护功能填补了国内外无人机自卫防护领域的空白。无人机自身能够释放电子干扰信号，能够摆脱敌方雷达的探测和跟踪，保护自身安全，或者保障无人机编队的侦察和打击任务的完成。

本发明提供的自卫防护装置其体积小、重量轻，并且功耗低，克服了无人机自身载重和体积条件的限制，实现了无人机机载作业。

采用本发明的无人机自卫防护方法及自卫防护装置，可以有效保证无人机的飞行安全，对于造价几百万的无人机，以及重要的军事任务的顺利完成，都有巨大的经济和军事意义。

综上，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种电子干扰方法，其特征在于，所述方法至少包括以下步骤：

探测雷达信号；

确定探测到的雷达信号的方位和工作参数，完成所述雷达信号分选；以及

根据信号分选结果，分选所述雷达的雷达特性，并对所述雷达进行电子干扰。

2.根据权利要求1所述的无人机自卫防护方法，其特征在于，所述探测雷达信号包括：

分别在方位向和俯仰向上接收所述雷达发射的辐射信号，进行所述雷达信号的探测。

3.一种电子干扰装置，其特征在于，所述电子干扰装置包括：

探测模块，用于探测雷达信号；

信号分选模块，用于确定所述探测模块探测到的所述雷达信号的方位和工作参数，完成雷达信号分选；

电子干扰模块，用于根据所述信号分选结果，分选所述雷达的雷达特性，并对所述雷达进行电子干扰。

4.根据权利要求3所述的电子干扰装置，其特征在于，所述探测模块包括射频收发模块，所述信号分选模块包括上下变频模块及信号处理模块，所述电子干扰模块包括功放模块及所述射频收发模块；

所述上下变频模块与所述射频收发模块和所述信号处理模块彼此以信号传输的方式连接；

所述功放模块以信号传输的方式分别与所述信号处理模块和所述射频收发模块连接。

5.根据权利要求4所述的电子干扰装置，其特征在于，所述信号分选模块还包括数字接收机，所述数字接收机与所述信号处理模块彼此以信号传输的方式连接；

所述功放模块通过所述上下变频模块及所述数字接收机与所述信号处理模块连接，所述功放模块与所述上下变频模块彼此以传输信号的方式连接。

6.根据权利要求5所述的电子干扰装置，其特征在于，所述信号处理模块包括模数转换器和鉴相器，

所述模数转换器与所述数字接收机连接，接收来自所述数字接收机的雷达脉冲信号；

所述鉴相器与所述模数转换器连接，接收来自所述模数转换器的数字信号，并将生成的相位差信号传送至所述信号处理模块。

7.一种无人机自卫防护装置，其特征在于，所述无人机自卫防护装置包括电子干扰装置以及共形天线，所述无人机自卫防护装置设置在无人机中；

所述共形天线包括基底和金属部，所述基底与所述无人机共形地设置在所述无人机上，所述金属部设置在所述基底上以接收或发射信号。

8.根据权利要求7所述的无人机自卫防护装置，其特征在于，所述共形天线包括发射天线和接收天线，所述接收天线以向所述电子干扰装置传输信号的方式与所述电子干扰装置连接；所述发射天线以从所述电子干扰装置接收信号的方式与所述电子干扰装置连接。

9.一种无人机，其特征在于，所述无人机包括权利要求7或8所述的无人机自卫防护装置。

10.根据权利要求9所述的无人机，其特征在于，所述共形天线共形设置在所述无人机的机翼部位及机头部位，所述电子干扰装置设置在所述无人机的内部；

其中，所述共形天线中的接收天线共形设置在所述无人机的机翼部位；

所述共形天线中的发射天线共形设置在所述无人机的机头部位。