CN109373821A - 反无人机设备、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种反无人机设备，包括：雷达装置，所述雷达装置适于对目标定位；光电探测装置，所述光电探测装置接收来自雷达装置传输的目标方位信息以对所述目标实时跟踪和成像；以及反制装置，所述反制装置用于反制基于光电探测装置确定为非法目标的非法无人机，所述反制装置包括干扰部、击毁部、捕获部中的至少一种，所述干扰部用于干扰、迫降或者驱离非法无人机，所述击毁部用于击落或者击毁非法无人机，所述捕获部用于机械捕获或者反向控制非法无人机。本发明还涉及一种反无人机系统和一种反无人机的方法，以及一种无人机识别设备和方法。

Description

反无人机设备、系统及方法

技术领域

本发明涉及无人机管制领域，尤其涉及一种反无人机设备、一种反无人机系统和一种反无人机的方法、一种无人机识别设备和方法。

背景技术

随着低空空域管理改革不断深化，目前全国通用航空器保有量持续增加。特别是“低、慢、小”航空器通常飞行高度在1000米以下、飞行速度低于200公里/小时，且具有获取便利、造价较低等特点，易被别有用心人操纵利用从事破坏活动。

随着这些航空器制造技术门槛不断降低，拥有者数量剧增。在难以侦测其飞行的情况下，每年全国仍能发现数十万批，这些航空器带来的治安风险不容小觑，更是成为低空空域管理改革防范的重大安全问题。

然而，国家重点危化品生产经营企业、大型化工园区等重大危险源单位，以及政府部门或者要害单位对于此类低空空域威胁防范能力还不具备，存在着巨大的安全隐患，极易给犯罪分子以可乘之机。

而目前针对这种威胁，还没有系统的反无人机系统解决方案，有的反无人机武器也是采用目视发现，目视识别距离有限，存在安全警戒距离短，效果不佳的问题。

发明内容

为解决或缓解上述技术问题的至少一个方面，提出本发明。

根据本发明实施例的一个方面，提出了一种反无人机设备，包括：

雷达装置，所述雷达装置适于对目标定位；

光电探测装置，所述光电探测装置接收来自雷达装置传输的目标方位信息以对所述目标实时跟踪和成像；以及反制装置，所述反制装置用于反制基于光电探测装置确定为非法目标的非法无人机，所述反制装置包括干扰部、击毁部、捕获部中的至少一种，所述干扰部用于干扰、迫降或者驱离非法无人机，所述击毁部用于击落或者击毁非法无人机，所述捕获部用于机械捕获或者反向控制非法无人机。

可选的，所述雷达装置适于探测距离5km-10km、反射面≥0.001m²的目标。

可选的，所述雷达装置输出方位角、仰角和距离给光电探测装置，所述光电探测装置基于从所述雷达装置接收到的信号联动从而以对应的方位角、仰角和焦距指向所述目标。

可选的，所述光电探测装置集成了红外探测器用于夜间使用。

可选的，所述击毁部包括微波炮。

可选的，上述设备中，所述干扰部包括高增益干扰天线和大功率干扰主机，所述干扰主机产生功率信号，所述功率信号被传输给所述干扰天线。

进一步可选的，所述干扰天线支持的频段包括WIFI 5.8G、WIFI2.4G、GPS或者北斗。

进一步可选的，所述干扰天线为定向干扰天线。

可选的，所述定向干扰天线与所述光电探测装置同轴布置，使得在非法无人机处于光电探测装置的视场内时，所述定向干扰天线对准非法无人机。

可选的，上述设备还包括控制装置，用于控制所述雷达装置、所述光电探测装置和所述反制装置的操作。进一步的，所述设备还包括人机交互界面。

可选的，反无人机设备还包括跟踪用无人机，用于跟踪被干扰的非法无人机的返回路线，并报告或者传输非法无人机的操作人员的大体位置。

根据本发明的实施例的另一方面，提出了一种反无人机系统，包括至少三个上述的反无人机设备，围绕保护区域外围分开设置。

根据本发明的实施例的再一方面，提出了一种反无人机系统，包括：

至少三个反无人机设备，围绕保护区域外围分开设置，每一个所述反无人机设备包括：雷达装置，所述雷达装置适于对目标定位；光电探测装置，所述光电探测装置接收来自雷达装置传输的目标方位信息以对所述目标实时跟踪和成像；定向干扰部，所述定向干扰部用于定向干扰、迫降或者驱离基于光电探测装置确定的作为非法目标的非法无人机；以及

全向干扰部，设置在所述保护区域内。

本发明的实施例还提出了一种反无人机的方法，包括步骤：

步骤1：利用雷达装置将目标定位；

步骤2：将光电探测装置与雷达装置联动以对所述目标实时跟踪和成像；

步骤3：基于光电探测装置获得的信息确定所述目标是否为非法无人机；

步骤4：利用反制装置对非法无人机进行反制，所述反制装置包括干扰部、击毁部、捕获部中的至少一种，所述干扰部用于干扰、迫降或者驱离非法无人机，所述击毁部用于击落或者击毁非法无人机，所述捕获部用于机械捕获或者反向控制非法无人机。

可选的，在步骤3中，基于光电探测装置获得的所述目标的图像判断该目标是否为非法无人机。

可选的，当雷达装置搜索到的非法无人机进入预警半径5km以内时，提供预警信号。

进一步的，在步骤4中，当步骤3中确认的非法无人机进入安全警戒半径2km及以内时，利用反制装置对非法无人机进行反制。

进一步的，在步骤4中，所述反制装置包括干扰部，所述干扰部包括高增益定向干扰天线和大功率干扰主机，所述定向干扰天线与所述光电探测装置同轴，使得在非法无人机处于光电探测装置的视场内时，所述定向干扰天线对准非法无人机。

可选的，上述方法中，在步骤2中，所述雷达装置输出方位角、仰角和距离给光电探测装置，所述光电探测装置基于从所述雷达装置接收到的信号联动从而以对应的方位角、仰角和焦距指向所述目标。

根据本发明的实施例的另外方面，还提出了一种无人机识别方法，包括：

步骤1：利用雷达装置搜索、定位目标；

步骤2：利用雷达装置引导光电探测装置实时跟踪所述目标和获得所述目标的图像；

步骤3：基于光电探测装置获得的信息判断所述目标是否为无人机。

可选的，无人机识别方法的步骤2中，所述雷达装置输出方位角、仰角和距离给光电探测装置，所述光电探测装置基于从所述雷达装置接收到的信号联动从而以对应的方位角、仰角和焦距指向所述目标。

本发明的实施例还提出了一种无人机识别设备，包括：

雷达装置，所述雷达装置适于对目标定位；

光电探测装置，所述光电探测装置接收来自雷达装置传输的目标方位信息以对所述目标实时跟踪和成像，其中基于光电探测装置获得的信息适于判断所述目标是否为无人机。

附图说明

以下描述与附图可以更好地帮助理解本发明所公布的各种实施例中的这些和其他特点、优点，图中相同的附图标记始终表示相同的部件，其中：

图1为根据本发明的一个示例性实施例的反无人机设备的结构示意图；

图2为根据本发明的另一个示例性实施例的反无人机设备的结构示意图；

图3为根据本发明的一个示例性实施例的反无人机设备的示意图；

图4为根据本发明的另一个示例性实施例的反无人机设备的示意图；

图5为根据本发明的一个示例性实施例的反无人机的方法的流程图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。

图1为根据本发明的一个示例性实施例的反无人机设备的结构示意图。

如图1所示，反无人机设备100包括：

雷达装置10，所述雷达装置适于对目标定位；

光电探测装置20，所述光电探测装置接收来自雷达装置10传输的目标方位信息以对所述目标实时跟踪和成像；以及

反制装置30，反制装置30用于反制基于光电探测装置20确定为非法目标的非法无人机，反制装置30包括干扰部32、击毁部(未示出)、捕获部(没有示出)中的至少一种，所述干扰部32用于干扰、迫降或者驱离非法无人机，所述击毁部用于击落或者击毁非法无人机，所述捕获部用于机械捕获或者反向控制非法无人机。

在本发明中，实时跟踪和成像表明雷达装置与光电探测装置实现了雷达-光电联动定位的功能。具体的，在本发明中，雷达装置10输出方位角、仰角和距离给光电探测装置20，光电探测装置20基于从雷达装置10接收到的信号联动从而以对应的方位角、仰角和焦距指向目标无人机。

这里的联动，简而言之，就是利用雷达装置10引导光电探测装置20。

联动时，可以通过在光电探测装置20内置的控制单位内设置接收和计算功能，然后将基于接收的信号计算出的方位角、仰角和焦距控制光电探测装置20。

联动也可以是专门设置一个控制装置40，其控制光电探测装置20以及雷达装置10，从而可以从雷达装置10接收有关方位角、仰角和距离的信号，然后基于这些信号计算出对应的方位角、仰角和焦距，再以对应的方位角、仰角和焦距控制光电探测装置20。

击毁部除了可以是微波炮之外，还可以是现有的反无人机枪等，甚至包括激光枪。

捕获部可以是发射或者布置的网状捕捉器，或者是可以阻断无人机的控制通信链路后对无人机进行反向劫持的任何装置。

所述雷达装置可以为低空探测雷达。

下面的表1公开了雷达装置的一个示例性实施例。

表1

所述雷达装置适于探测距离5km-10km、反射面≥0.001m²的目标。如本领域技术人员能够理解的，雷达装置当然也可以探测距离小于5km的无人机目标。这里讲雷达装置的探测距离限定为5-10km，是为了增加针对非法无人机的应对时间。

光电探测装置20可以集成了高倍率的变焦镜头，且最大视距与雷达装置的最大探测距离对应，不小于10km。为了便于在夜间成像，光电探测装置20还可以配备红外探测器。

下面的表2示出了光电探测装置的一个示例性实施例。

表2

所述干扰部32包括不小于16db的高增益干扰天线322和不小于100W的大功率干扰主机324(例如参见图2)，所述干扰主机324产生功率信号，所述功率信号被传输给干扰天线322。在可选的示例中，干扰天线为定向干扰天线，其支持的频段包括WIFI 5.8G、WIFI2.4G、GPS或者北斗。利用干扰主机和定向干扰天线，可以切断无人机的遥控、通信、导航等信号，从而迫使无人机迫降或者返航(也起到驱离的作用)。

参见图2，定向干扰天线322与所述光电探测装置20同轴布置，使得在非法无人机处于光电探测装置的视场内时，所述定向干扰天线对准非法无人机。在图2中，干扰天线322与光电探测装置20同轴布置在二维转台70上。

反无人机设备的控制装置40可以仅控制雷达装置10和光电探测装置20，可选的，还可以控制反制设备30，例如控制干扰部32，从而在确定了非法无人机进入到需要干扰或者击落的范围内时，可以自动发动反制设备30或者干扰部32反制非法无人机。

反制设备30的启动也可以是人为控制的。

可以将没有得到控制装置40身份识别的无人机作为非法无人机，也可以通过操作人员在人机交互界面50查看光电探测装置20获得的图像来确定是否为非法无人机。人机交互界面可以本身是控制装置的一部分。

在某些情况下，可以认为只要识别为无人机，就是非法无人机。对于自动识别是否为无人机，可以对常用无人机建立特征库，光电信号的特征与该特征库进行匹配，若匹配，则认为是无人机。

结合上面的附图1和2，下面说明根据本发明的反无人机设备的具体实施。

根据本发明实施例的反无人机设备可以提供2-5km的防御半径，其中对于远距离接近需要防御的空域时，反无人机设备的雷达装置10会在在5km以上搜索并发现低空目标，搜索到目标后通过控制装置40可自动引导光电探测装置20对目标进行可见光和红外成像，由操作人员通过人机交互界面50对目标进行判定是否为需要监视的非法目标，如果是非法目标则设定为监视目标；当目标进入安全警戒半径2km，则启动反制装置30例如干扰部32对非法目标进行强制迫降或驱离。

在本发明中，可以提供2-5km的防御半径，远超目前常用的防护系统。

对于防御空域内直接起飞的无人机，反无人机设备的雷达装置10搜索发现低空目标后控制装置40可自动引导光电探测设备20对目标进行可见光和红外成像，由操作人员通过人机交互界面50对目标进行判定是否为非法目标，若为非法目标直接启动反制装置30例如干扰部32对非法目标进行强制迫降或驱离。

一个典型的工作流程是：雷达装置10持续扫描目标空域，直到扫描到目标信号后，通过三坐标雷达装置10反馈的信号引导光电探测装置20跟踪监视目标，由安全监控人员根据图像进行非法目标识别，如果不是非法目标，则跟踪雷达搜索到的下一个目标；确认为非法目标后，根据是否进入安全范围进行不同的处置。未进行安全范围则进行警戒跟踪观测，进入安全范围则启动无线电攻击对准目标方向进行攻击，强制非法无人机迫降或返航。

为了发现非法无人机的操作人员在哪里，还可以设置跟踪用无人机，用于跟踪被干扰的非法无人机的返回路线，并报告或者传输非法无人机的操作人员的大体位置。

基于以上，本发明也提出了一种反无人机的方法，包括步骤：

步骤1：利用雷达装置将目标定位；

步骤2：将光电探测装置与雷达装置联动以对所述目标实时跟踪和成像；

步骤3：基于光电探测装置获得的信息确定所述目标是否为非法无人机；

步骤4：利用反制装置对非法无人机进行反制，所述反制装置包括干扰部、击毁部、捕获部中的至少一种，所述干扰部用于干扰、迫降或者驱离非法无人机，所述击毁部用于击落或者击毁非法无人机，所述捕获部用于机械捕获或者反向控制非法无人机。

在步骤3中，可以基于光电探测装置获得的所述目标的图像判断该目标是否为非法无人机。当然也可以基于说明书中提到的特征匹配信息判断。

当雷达装置搜索到的非法无人机进入预警半径5km以内时，可以提供预警信号。

在步骤4中，当步骤3中确认的非法无人机进入安全警戒半径2km及以内时，可以利用反制装置对非法无人机进行反制。

在步骤4中，所述反制装置可以采用干扰部，所述干扰部包括高增益定向干扰天线和大功率干扰主机，所述定向干扰天线与所述光电探测装置同轴，使得在非法无人机处于光电探测装置的视场内时，所述定向干扰天线对准非法无人机。

在步骤2中，所述雷达装置输出方位角、仰角和距离给光电探测装置，所述光电探测装置可以基于从所述雷达装置接收到的信号联动从而以对应的方位角、仰角和焦距指向所述目标。

在本发明的实施例中，雷达装置与光电探测装置联动，从而可以在追踪低空目标时，可以通过图像来判断该目标是否为无人机(当然也可以通过前文提到的特征匹配来自动识别)，这样，综合了雷达与光电探测技术，具体的，采用雷达搜索定位，采用光电探测装置跟踪识别。这不仅可以大大提高非法无人机的发现距离，从而提供了充足的预警时间和预警空间，而且可以实现自动搜索，可便捷的发现目标并且跟踪锁定，从而大大降低了安保人员的工作负担。

相应的，根据本发明的实施例，本发明还提出了一种无人机识别方法，包括：

步骤1：利用雷达装置搜索、定位目标；

步骤2：利用雷达装置引导光电探测装置实时跟踪所述目标和获得所述目标的图像；

步骤3：基于光电探测装置获得的信息判断所述目标是否为无人机。

可选的，无人机识别方法的步骤2中，所述雷达装置输出方位角、仰角和距离给光电探测装置，所述光电探测装置基于从所述雷达装置接收到的信号联动从而以对应的方位角、仰角和焦距指向所述目标。

本发明的实施例还提出了一种无人机识别设备，包括：

雷达装置，所述雷达装置适于对目标定位；

光电探测装置，所述光电探测装置接收来自雷达装置的信号以对所述目标实时跟踪和成像，其中基于光电探测装置获得的信息适于判断所述目标是否为无人机。

在本发明的示例性实施例中，不仅实现了雷达与光电探测技术的结合，而且因为所述定向干扰天线与所述光电探测装置同轴布置以使得在非法无人机处于光电探测装置的视场内时所述定向干扰天线对准非法无人机，所以实现了光电探测技术与反制技术(例如干扰)的结合。具体的，反无人机设备因为集成了高增益大功率定向干扰装置，可以在2km内可以对非法目标进行强制驱离或迫降。这样，在一个具体的实施例中，首先采用雷达搜索定位，同时光电探测器联动跟踪识别，然后干扰器精确定向干扰迫降或驱离。

如图3所示，本发明也提出了一种反无人机系统，该系统包括至少三个前面提到的反无人机设备100，围绕保护区域A外围分开设置。这样，多个反无人机设备100可以组成一个防护网，如本领域技术人员容易理解的，这多个反无人机设备100可以相互配合以限定各自管辖区域。

如图4所示，本发明还提出了一种反无人机系统，包括：

至少三个反无人机设备100’，围绕保护区域外围分开设置，每一个所述反无人机设备100’包括：

雷达装置，所述雷达装置适于对目标定位，这里的雷达装置与图1和图2中的雷达装置相同；

光电探测装置，所述光电探测装置接收来自雷达装置传输的目标方位信息以对所述目标实时跟踪和成像，这里的光电探测装置与图1和图2中的光电探测装置相同；

定向干扰部，所述定向干扰部用于定向干扰、迫降或者驱离基于光电探测装置确定的作为非法目标的非法无人机；

全向干扰部60，设置在所述保护区域A内。

这样的反无人机系统采用定向干扰与全向干扰结合的方式，通过在保护区域A周边布置定向干扰部，建立阻隔非法无人机临近的电子围栏，同时在保护区域中心或者内布置全向干扰部60，可以扫除干扰盲区，保护要害要地不受非法无人飞行器侵害。

本发明提出的反无人机方案可实现重点防护区域如化工园区、政府部门、大型活动等地点2-5公里低空空域范围内“低、慢、小”无人飞行器的及时预警、监控、反制，用于保证区域范围内的安全。

本发明针对低空安全的发展需求，设计了反无人机方案。可以将有效的、远距离发现无人机目标、跟踪目标、打击目标一体化，用于满足低空空域安全的防护要求。

需要专门指出的是，在本发明中，虽然使用了无人机的表述，但是，低空飞行器也在本发明的保护范围之内。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变化，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (23)

1.一种反无人机设备，包括：

雷达装置，所述雷达装置适于对目标定位；

光电探测装置，所述光电探测装置接收来自雷达装置传输的目标方位信息以对所述目标实时跟踪和成像；以及

反制装置，所述反制装置用于反制基于光电探测装置确定为非法目标的非法无人机，所述反制装置包括干扰部、击毁部、捕获部中的至少一种，所述干扰部用于干扰、迫降或者驱离非法无人机，所述击毁部用于击落或者击毁非法无人机，所述捕获部用于机械捕获或者反向控制非法无人机。

2.根据权利要求1所述的设备，其中：

所述雷达装置适于探测距离5km-10km、反射面≥0.001m²的目标。

3.根据权利要求1所述的设备，其中：

所述雷达装置输出方位角、仰角和距离给光电探测装置，所述光电探测装置基于从所述雷达装置接收到的信号联动从而以对应的方位角、仰角和焦距指向所述目标。

4.根据权利要求1所述的设备，其中：

所述光电探测装置集成了红外探测器用于夜间使用。

5.根据权利要求1所述的设备，其中：

所述击毁部包括微波炮。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的设备，其中：

所述干扰部包括不小于16db的高增益干扰天线和不小于100W的大功率干扰主机，所述干扰主机产生功率信号，所述功率信号被传输给所述干扰天线。

7.根据权利要求6所述的设备，其中：

所述干扰天线支持的频段包括WIFI 5.8G、WIFI2.4G、GPS或者北斗。

8.根据权利要求6所述的设备，其中：

所述干扰天线为定向干扰天线。

9.根据权利要求8所述的设备，其中：

所述定向干扰天线与所述光电探测装置同轴布置，使得在非法无人机处于光电探测装置的视场内时，所述定向干扰天线对准非法无人机。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的设备，还包括：

控制装置，用于控制所述雷达装置、所述光电探测装置和所述反制装置的操作。

11.根据权利要求10所述的设备，还包括：

人机交互界面。

12.根据权利要求6-9中任一项所述的设备，还包括：

跟踪用无人机，用于跟踪被干扰的非法无人机的返回路线，并报告或者传输非法无人机的操作人员的大体位置。

13.一种反无人机系统，包括：

至少三个根据权利要求1-12中任一项所述的反无人机设备，围绕保护区域外围分开设置。

14.一种反无人机系统，包括：

至少三个反无人机设备，围绕保护区域外围分开设置，每一个所述反无人机设备包括：

雷达装置，所述雷达装置适于对目标定位；

光电探测装置，所述光电探测装置接收来自雷达装置传输的目标方位信息以对所述目标实时跟踪和成像；

定向干扰部，所述定向干扰部用于定向干扰、迫降或者驱离基于光电探测装置确定的作为非法目标的非法无人机；

全向干扰部，设置在所述保护区域内。

15.一种反无人机的方法，包括步骤：

步骤1：利用雷达装置将目标定位；

步骤2：将光电探测装置与雷达装置联动以对所述目标实时跟踪和成像；

步骤3：基于光电探测装置获得的信息确定所述目标是否为非法无人机；

步骤4：利用反制装置对非法无人机进行反制，所述反制装置包括干扰部、击毁部、捕获部中的至少一种，所述干扰部用于干扰、迫降或者驱离非法无人机，所述击毁部用于击落或者击毁非法无人机，所述捕获部用于机械捕获或者反向控制非法无人机。

16.根据权利要求15所述的方法，其中：

在步骤3中，基于光电探测装置获得的所述目标的图像判断该目标是否为非法无人机。

17.根据权利要求16所述的方法，其中：

当雷达装置搜索到的非法无人机进入预警半径5km以内时，提供预警信号。

18.根据权利要求15-17中任一项所述的方法，其中：

在步骤4中，当步骤3中确认的非法无人机进入安全警戒半径2km及以内时，利用反制装置对非法无人机进行反制。

19.根据权利要求15-18中任一项所述的方法，其中：

在步骤4中，所述反制装置包括干扰部，所述干扰部包括高增益定向干扰天线和大功率干扰主机，所述定向干扰天线与所述光电探测装置同轴，使得在非法无人机处于光电探测装置的视场内时，所述定向干扰天线对准非法无人机。

20.根据权利要求15-19中任一项所述的方法，其中：

在步骤2中，所述雷达装置输出方位角、仰角和距离给光电探测装置，所述光电探测装置基于从所述雷达装置接收到的信号联动从而以对应的方位角、仰角和焦距指向所述目标。

21.一种无人机识别方法，包括：

步骤1：利用雷达装置搜索、定位目标；

步骤2：利用雷达装置引导光电探测装置实时跟踪所述目标和获得所述目标的图像；

步骤3：基于光电探测装置获得的信息判断所述目标是否为无人机。

22.根据权利要求21所述的方法，其中：

步骤2中，所述雷达装置输出方位角、仰角和距离给光电探测装置，所述光电探测装置基于从所述雷达装置接收到的信号联动从而以对应的方位角、仰角和焦距指向所述目标。

23.一种无人机识别设备，包括：

雷达装置，所述雷达装置适于对目标定位；

光电探测装置，所述光电探测装置接收来自雷达装置的信号以对所述目标实时跟踪和成像，其中基于光电探测装置获得的信息适于判断所述目标是否为无人机。