发明内容
为了解决上述问题之一,根据本公开的一个方面,提供了一种飞行目标侦测干扰系统,包括无线电收发单元、信号处理单元、干扰信号生成单元以及控制单元,其中无线电收发单元包括彼此布置成环形的至少三个无线电天线组件,每个无线电天线组件用于接收飞行目标发射的目标无线电信号或向特定空域的飞行目标发射无线电干扰信号;信号处理单元用于接收并处理来自所述无线电天线组件之一的目标无线电信号,并确定距离飞行目标最近的无线电天线组件的编号;干扰信号生成单元,用于生成无线电干扰信号,以便发送给无线电天线组件之一进行发射;以及控制单元,基于信号处理单元确定的距离飞行目标最近的无线电天线组件的编号,控制对应编号的无线电天线组件接收干扰信号生成单元生成无线电干扰信号以便向飞行目标发射无线电干扰信号。
根据本公开的飞行目标侦测干扰系统,其中所述无线电收发单元包括六个无线电天线组件,每个无线电天线组件具有无线电信号接收元件和无线电信号发射元件,无线电信号接收元件接收特定空域中一个或多个飞行目标自身发射的目标无线电信号,无线电信号发射元件向特定空域内的一个或多个飞行目标发射无线电干扰信号,并且相邻布置的无线电天线组件的扫描角度范围彼此部分重叠。
根据本公开的飞行目标侦测干扰系统,其中所述信号处理单元可接收并处理同时从所述无线电收发单元转发来的所述一个或多个目标无线电信号,其包括:目标识别组件,提取多个目标无线电信号进行频率和方位特征,将具有相同频率和相同方位角的目标无线电信号识别为同一飞行目标同时发射出的并被不同无线电天线组件接收到的目标无线电信号,并基于不同无线电天线组件接收到同一飞行目标的目标无线电信号的方位角,确定该飞行目标的位置;以及目标无线电信号强度比较组件,比较来同时自于同一目标的多个目标无线电信号的强度或幅值,由此标识飞行目标的多个目标无线电信号中信号强度最强的目标无线电信号,从而获取转发该最强目标无线电信号的无线电天线组件的编号。
根据本公开的飞行目标侦测干扰系统,其中所述信号处理单元还包括:目标跟踪组件,基于目标识别组件的目标识别结果,根据预定时间段内连续来自同一飞行目标的定位位置形成飞行目标的运行轨迹,并基于该运行轨迹和相对时间获取飞行目标的在轨迹上每个定位位置的运行速度和方向,从而进一步持续跟踪所述飞行目标。
根据本公开的飞行目标侦测干扰系统,其中所述信号处理单元还包括:目标轨迹预测组件,基于目标跟踪组件所获得的飞行目标的运行轨迹以及所述飞行目标在当前定位位置处运行速度和方向,预测该飞行目标在未来预定时间段的预测运行轨迹,从而获取该飞行目标在预定时间段内的方位。
根据本公开的飞行目标侦测干扰系统,其中所述控制单元基于目标轨迹预测组件所预测的飞行目标在预定时间段内的方位,进行控制以便在切断一个无线电天线组件所发射的无线干扰信号之前开启另一个相邻的无线电天线组件进行发射无线干扰信号。
根据本公开的另一个方面,提供了一种飞行目标侦测干扰方法,包括:信号接收步骤,采用无线电收发单元的无线电天线组件接收飞行目标发射的目标无线电信号或向特定空域的飞行目标发射无线电干扰信号;信号处理步骤,接收并处理来自所述无线电天线组件之一的目标无线电信号,并确定距离飞行目标最近的无线电天线组件的编号;以及干扰控制步骤,基于信号处理单元确定的距离飞行目标最近的无线电天线组件的编号,并控制对应编号的无线电天线组件接收干扰信号生成单元生成无线电干扰信号以便向飞行目标发射无线电干扰信号。
根据本公开的飞行目标侦测干扰方法,其中所述无线电收发单元六个无线电天线组件,每个无线电天线组件具有无线电信号接收元件和无线电信号发射元件,无线电信号接收元件接收特定空域中一个或多个飞行目标自身发射的目标无线电信号,无线电信号发射元件向特定空域内的一个或多个飞行目标发射无线电干扰信号,且相邻布置的无线电天线组件的扫描角度范围彼此部分重叠。
根据本公开的飞行目标侦测干扰方法,其中所述信号处理步骤可接收并处理同时从所述无线电收发单元转发来的所述一个或多个目标无线电信号,还包括:目标识别步骤,提取多个目标无线电信号进行频率和方位特征,将具有相同频率和相同方位角的目标无线电信号识别为同一飞行目标同时发射出的并被不同无线电天线组件接收到的目标无线电信号,并基于不同无线电天线组件接收到同一飞行目标的目标无线电信号的方位角,确定该飞行目标的位置;以及目标无线电信号强度比较步骤,比较来同时自于同一目标的多个目标无线电信号的强度或幅值,由此标识飞行目标的多个目标无线电信号中信号强度最强的目标无线电信号,从而获取转发该最强目标无线电信号的无线电天线组件的编号。
根据本公开的飞行目标侦测干扰方法,其中所述信号处理步骤还包括:目标跟踪步骤,基于目标识别组件的目标识别结果,根据预定时间段内连续来自同一飞行目标的定位位置形成飞行目标的运行轨迹,并基于该运行轨迹和相对时间获取飞行目标的在轨迹上每个定位位置的运行速度和方向,从而进一步持续跟踪所述飞行目标。
根据本公开的飞行目标侦测干扰方法,其中所述信号处理步骤还包括:目标轨迹预测步骤,基于目标跟踪组件所获得的飞行目标的运行轨迹以及所述飞行目标在当前定位位置处运行速度和方向,预测该飞行目标在未来预定时间段的预测运行轨迹,从而获取该飞行目标在预定时间段内的方位。
根据本公开的飞行目标侦测干扰方法,其中所述干扰控制步骤还包括:于目标轨迹预测步骤所预测的飞行目标在预定时间段内的方位,进行控制以便在切断一个无线电天线组件所发射的无线干扰信号之前开启另一个相邻的无线电天线组件进行发射无线干扰信号。
根据本公开,人们可以实现对特定空域的全方位侦测和无缝干扰,并且能够对一定范围的飞行目标进行双重干扰,提供了一种有力地消除飞行安全和消除泄密危险的解决方案。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的,而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解,本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解,尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息,但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如,在不脱离本公开范围的情况下,第一无线电天线组件也可以被称为第二无线电天线组件,类似地,第二无线电天线组件也可以被称为第一无线电天线组件。取决于语境,如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
为了使本领域技术人员更好地理解本公开,下面结合附图和具体实施方式对本公开作进一步详细说明。
图1所示的是根据本公开的无人机侦测干扰系统的示意图。
如图1所示,无人机侦测干扰系统100包括无线电收发单元110、天线切换开关120、干扰信号生成单元130以及信号处理单元140。总体而言,无线电收发单元110探测特定空域内飞行目标所发射的目标无线电信号。信号处理单元120接收无线电收发单元110所转发来的目标无线电信号,并对目标无线电信号进行处理,获得目标在所述特定空域中的方位,随后控制单元170指令干扰信号生成单元130生成无线电干扰信号,并控制天线切换开关140执行切换操作,以便将无线电收发单元110中的正对目标的天线切换到无线电干扰信号的发射模式下,从而对目标发射无线电干扰信号,从而影响无人机的正常工作状态、驱离无人机或者使其迫降,从而消除无人机对特定空域内正常秩序的不利影响。
具体而言,如图1所示,无线电收发单元110通常包括至少3个无线电天线组件,例如天线组件111、112、113、114、115、116。这些天线组件111-116一般布置成环形,平均分配360度的角度范围。
图2A和2B所示的是无线电收发单元110的一个具体布置实施方式的结构示意图。如图2A所示,无线电收发单元110围绕中间安装轴118布置。如图所示,围绕安装轴118均匀布置有六个无线电天线组件111-116。在无线电收发单元110的6个无线电天线组件111-116的中,每个天线组件的发射和接收角度范围在60。-90。之间比较好,更好的是在70。-80。之间。通过使得相邻天线组件的无线电发射或接收的角度范围彼此重叠,从而消除了探测死角,从而能够实现对特定空域的全方位探测或全方位接力干扰。如图2B所示,这6个天线组件沿着安装轴118的轴向错开位置分布在不同高度,从而将彼此之间的影响降到最低。可选择地,6个天线组件沿着安装轴118的轴向分布在相同高度。
可选择地,无线电收发单元110可以包括3个无线电天线组件,例如天线组件111-113,这三个天线组件每个所管理的角度范围通常大于120。,以便相邻的两个天线组件的发射和接收角度范围彼此之间存在重合部分。由此,每个天线组件的发射和接收角度范围在120。-140。之间比较好,更好的是在125。-135。之间。或者,无线电天线组件的数量也可以为4个、5个、8个。
无线电收发单元110中的无线电天线组件111-116,每个无线电天线组件111-116都具有无线电信号接收元件和无线电信号发射元件,无线电信号接收元件接收特定空域中一个或多个目标自身发射的目标无线电信号,例如包括图传信号或飞控信号。图传信号通常是飞行目标向其自身的地面接收站发送的飞行目标上的图像传感器所获取的特定空域内的一些图片过程中所发射的无线电信号。飞控信号是飞行目标在飞行过程中与其所属的地面控制站进行飞行调整过程中进行信号交互所发射的信号。这些信号都具有其固定的频率、幅度以及方位角特征。而无线电信号发射元件可以向特定空域内的一个或多个目标发射无线电干扰信号。
可选择地,尽管上述实施例中仅仅给出了一层环形布置的无线电天线组件111-116,还可以沿着垂直方向布置两层或三层。每层的无线电天线组件的数量可以不同。由此,可以使得处于无线电收发单元110的第一层的用于扫描第一角度范围的无线电天线组件处于无线电干扰信号发射状态时,可以利用无线电收发单元110的第二层的包含有第一扫描角度范围的无线电天线组件进行飞行目标探测扫描,从而消除在某些时间段内扫描缺失的情况。并且在第二层的包含有第一扫描角度范围的无线电天线组件扫描到第一层的用于扫描第一角度范围的无线电天线组件所干扰的飞行目标时,系统并不会对第二层的包含有第一扫描角度范围的无线电天线组件扫描到同一飞行目标的目标无线电信号进行处理,直到该飞行目标飞离第一扫描角度范围为止。
返回参见图1,与无线电收发单元110相连的是天线切换开关120,天线切换开关120另一端经由接收通道150与在后面说明的信号处理单元140进行通信,以及经由发射通道160与干扰信号生成单元130进行通信。天线切换开关120的控制接口与后面将说明的控制单元170进行通信。在控制单元170的控制下,使得无线电收发单元110执行与各个天线组件之间通信切换,从而使得各个天线组件处于不同工作模式,使各个天线组件处于无线电信号探测模式以接收特定空域内飞行目标所发射的目标无线电信号,或使各个天线组件处于无线电干扰信号发射模式下,以便将干扰信号生成单元130所生成的无线电干扰信号发射到预定角度范围内的空域中。
无线电天线组件111-116中同时处于无线电信号探测模式下的多个无线电天线组件的对应多个无线电信号接收元件可以同时接收到同一飞行目标发射的目标无线电信号,并且无线电天线组件111-116中同时处于无线电信号探测模式下的一个无线电天线组件的对应无线电信号接收元件可以同时接受多个飞行目标发送的多个目标无线电信号。
所述接收通道150通常包含有一些信号预处理单元,用于预处理从诸如无人机等飞行目标接收到的图传和/或飞控信号。这些信号预处理单元例如信号分离器、低噪声放大器、滤波器以及数模转换器等,以便对图传和/或飞控信号滤除噪声,放大幅值等,优化所接收到的图传或飞控信号。所述接收通道150的通道数量通常与天线组件的数量对应,也可以少于或多于天线组件的数量。可选择地,信号分离器也可以包含在后面说明的信号处理单元140中。信号分离器主要对一个无线电天线组件的对应无线电信号接收元件同时接受多个飞行目标发送的多个目标无线电信号进行分离,使得所接收到的多个飞行目标的目标无线电信号分离成为独立的目标无线电信号。这种信号分离多采用盲信号分离方式进行分离。
信号处理单元140接收并处理同时从所述无线电收发单元110经由所述接收通道150转发来的所述一个或多个目标无线电信号,并记录下所有目标无线电信号的频率、幅值以及方位角。信号处理单元140的目标识别组件141对同时来自接收通道150的多个通道的飞行目标的目标无线电信号进行频率和方位特征提取,将具有相同频率和相同方位角的目标无线电信号识别为同一飞行目标同时发射出的并被不同无线电天线组件接收到的目标无线电信号。目标识别组件141基于不同无线电天线组件接收到同一飞行目标的目标无线电信号的方位角,确定该飞行目标的位置,从而实现对飞行目标的实时定位。
信号处理单元140还包括目标无线电信号强度比较组件142,比较来同时自于同一目标的多个目标无线电信号的强度或幅值,由此标识飞行目标的多个目标无线电信号中信号强度最强的目标无线电信号,从而获取转发该最强目标无线电信号的无线电天线组件的编号。通常,对于同一飞行目标的信号源,多个无线电天线组件中,距离飞行目标越近或越正对的无线电天线组件,其接收到的目标无线电信号的信号强度越强。因此,在对飞行目标进行信号干扰时,如果从距离该飞行目标最近的无线电天线组件发射出干扰信号,则该飞行目标接收到的干扰信号也最强,对该飞行目标造成的干扰也最强。
信号处理单元140包括目标跟踪组件143,基于目标识别组件141的目标识别结果,根据预定时间段内连续来自同一飞行目标的定位位置形成飞行目标的运行轨迹,并基于该运行轨迹和相对时间获取飞行目标的在轨迹上每个定位位置的运行速度和方向,从而进一步持续跟踪所述飞行目标。
信号处理单元140包括目标轨迹预测组件144,基于目标跟踪组件143所获得的飞行目标的运行轨迹以及所述飞行目标在当前定位位置处运行速度和方向,预测该飞行目标在未来预定时间段的预测运行轨迹,从而获取该飞行目标在预定时间段内的方位(高度和方向)。通过获取未来预定时间段内的飞行目标的方位,可以预测飞行目标将在何时远离当前正在发射无线电干扰信号的第一无线电天线组件并更靠近相邻的第二无线电天线组件。为了实现更好的干扰效果,控制单元140可以进行控制以便在关闭第一无线电天线组件发射无线干扰信号之前,同时开启第二无线电天线组件进行发射无线干扰信号。当在所述预定时间段内所述飞行目标确实进入更靠近第二无线电天线组件时,才关闭第一无线电天线组件以停止发射无线干扰信号,从而实现无线干扰信号发射的无缝衔接。
可选择地,信号处理单元140可以包括信号排除单元(未示出),对于特定空域内自己管理和控制的飞行目标所发送的目标无线电信号,直接排除掉。具体而言,在信号处理单元140的存储单元中预先存储属于特定空域的自己管理的飞行目标的无线电信号的特征值。当接收到的具有所存储的特征值的目标无线电信号时,将其识别为内部飞行目标,从而丢弃所获得内部飞行目标的无线电信号。可选择地,为了识别己方的飞行目标,可以在己方飞行目标所发射的无线电信号中加入特定信号特征,以便信号处理单元140便于识别或接收通道150能够通过预先处理将其排除。
如图1所示,控制单元170基于信号处理单元140的目标无线电信号强度比较组件142获取的距离飞行目标最近的无线电天线组件的编号,向干扰信号生成单元130发送生成无线电干扰信号的指令,同时向天线切换开关120发出切换信号,从而使得天线切换开关120执行切换操作,使得与飞行目标最近的无线电天线组件从接收飞行目标的目标无线电信号的工作模式切换以便接收干扰信号生成单元130所发送的无线电干扰信号,并将该无线电干扰信号发送到飞行目标,从而干扰飞行目标的正常飞行或捕获该飞行目标。
干扰信号生成单元130可以有多个。当存在多个飞行目标需要进行干扰时,不同的干扰信号生成单元130会针对不同的飞行目标生成不同频率的无线电干扰信号,并分别发送到对应的无线电天线组件,从而可以同时向对应跟踪飞行目标进行无线电干扰。
可选择地,当目标识别组件141识别飞行目标处于相邻的两个无线电天线组件的扫描角度的重叠区域时,控制单元170控制天线切换开关120同时开启所述相邻两个无线电天线组件与干扰信号生成单元130之间的发射通道160的联通,从而使得所述相邻两个无线电天线组件同时向所述飞行目标发射无线电干扰信号。
在本发明的无人机侦测干扰系统100开机工作时,控制单元170直接控制天线切换开关120开启所有无线电天线组件111-116与接收通道150的联通通道从而启动所有无线电天线组件111-116的接收元件进入接收目标无线电信号的状态。
由于无线电天线组件111-116呈环形布置,因此,无线电收发单元110能够同时探测特定空域内所有方位上的飞行目标。一旦接收到特定空域内的飞行目标,接收到目标飞行器的目标无线电信号的无线电天线组件,例如无线电天线组件111,就将所目标无线电信号发送到接收通道150。接收通道150对目标无线电信号进行预处理后发送到信号处理单元140。信号处理单元140对所有信号进行处理。如上所述,将来自同一无线电天线组件的混合无线电信号进行分离,将属于同一飞行目标的目标无线电信号按照时序进行归类存储,确定每个飞行目标的位置,以及每个飞行目标距离最近的无线电天线组件等等。最后,控制单元170基于信号处理单元140提供的信息以及无线电天线组件111-116的当前工作状态,确定采用具体的无线电天线组件111-116对具体飞行目标进行无线电干扰,并且可以在飞行目标飞离第一无线电天线组件111的干扰范围并进入第二无线电天线组件112的干扰范围时,控制第一无线电天线组件111和第二无线电天线组件112同时发射无线电干扰信号直到飞行目标从第一无线电天线组件111和第二无线电天线组件112之间的重叠干扰区域完全进入第二无线电天线组件112的非重叠干扰区域为止。之后,控制单元170才控制天线切换开关120切断第一无线电天线组件111与发射通道160的联通,并开启第一无线电天线组件111与接收通道150的联通进入飞行目标探测状态。
以上结合具体实施例描述了本公开的基本原理,但是,需要指出的是,对本领域的普通技术人员而言,能够理解本公开的方法和装置的全部或者任何步骤或者部件,可以在任何计算装置(包括处理器、存储介质等)或者计算装置的网络中,以硬件、固件、软件或者它们的组合加以实现,这是本领域普通技术人员在阅读了本公开的说明的情况下运用他们的基本编程技能就能实现的。
因此,本公开的目的还可以通过在任何计算装置上运行一个程序或者一组程序来实现。所述计算装置可以是公知的通用装置。因此,本公开的目的也可以仅仅通过提供包含实现所述方法或者装置的程序代码的程序产品来实现。也就是说,这样的程序产品也构成本公开,并且存储有这样的程序产品的存储介质也构成本公开。显然,所述存储介质可以是任何公知的存储介质或者将来所开发出来的任何存储介质。
还需要指出的是,在本公开的装置和方法中,显然,各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本公开的等效方案。并且,执行上述系列处理的步骤可以自然地按照说明的顺序按时间顺序执行,但是并不需要一定按照时间顺序执行。某些步骤可以并行或彼此独立地执行。
上述具体实施方式,并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是,取决于设计要求和其他因素,可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等,均应包含在本公开保护范围之内。