CN109714114B - 一种无人机通信侦察系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无人机通信侦察系统，包括机载通信侦察天线吊舱、机载通信侦察接收机、地面卫星信号处理设备、地面L波段接收天线、显控模块和无人机测控链路模块。机载通信侦察天线吊舱截获目标信号，信号传送给机载通信侦察接收机进行处理，处理的结果由无人机测控链路模块传输至显控模块进行显示；地面L波段接收天线接收海事卫星电话通信信号，信号传送给地面卫星信号处理设备进行处理，处理的结果经由地面站网络传输至显控模块进行显示。本发明可实现无人机对100MHz‑2700MHz频率范围内的常规通信信号和海事卫星电话通信信号进行侦收、分析、解调、测向、定位等功能。

Description

一种无人机通信侦察系统

技术领域

本发明属于无人机通信侦察领域，设计一种无人机通信侦察系统。

背景技术

无人机系统包括无人机平台和地面站，地面站一般由地面数据终端和地面指挥控制站组成。无人机平台在空中执行任务，操作员在地面站的操作席位上对飞机和机上载荷进行控制，完成相应任务。

无人机与地面站之间的通信通过数据链完成，数据链分为视距链路和卫通链路。视距链路主要是在视距范围内完成无人机与地面站之间的遥控遥测信息的传输，一般最大作用距离为300km。卫通链路以通信卫星作为中继，不受视距范围的限制，只要在通信卫星的波束覆盖范围内，都能够完成无人机与地面之间的遥控遥测信息传输，作用距离可达数千公里。

传统的察打一体无人机的配备有光电侦察载荷，合成孔径雷达载荷、炸弹和导弹等武器，可以在任务区长时间驻留，对敌主要部署和重要目标区域持续、实时的侦察和监视、进行重要目标的搜寻、跟踪和定位。发现并确认目标后，对目标实施精确打击。在这种作战模式当中，使用的载荷类别单一，大多为图像识别类的，能够获取到的战场信息有限，在战场中能发挥的作用也有限。因此无人机需要加装通信侦察系统，实现对战场上的电磁频谱态势感知，实时截获、解调敌方各种通信终端发射的信号，对通信终端进行快速测向、定位，掌握敌方更多通信情报，在战场上发挥更大的作用。

目前舰载或陆基的通信侦察系统对于立体空间的覆盖范围有限，目标信号可能受到视距传输限制，无法被有效侦收，因此通常采用大型的阵列天线来保证侦察距离和信号增益。

发明内容

为解决现有技术的上述问题，本发明提供一种无人机通信侦察系统，可实现无人机在视距范围和超视距范围内对100MHz-2700MHz频率范围内的常规通信信号和海事卫星电话通信信号进行侦收、分析、解调、测向、定位等功能。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种无人机通信侦察系统，包括：机载通信侦察接收机、机载通信侦察天线吊舱、地面卫星信号处理设备、地面L波段接收天线、显控模块和无人机测控链路模块；

机载通信侦察天线吊舱侦收常规通信信号以及海事卫星电话终端的上行通信信号；机载通信侦察接收机接收机载通信侦察天线吊舱传输的信号，然后对其进行识别、分析、解调，并对信号发射源进行测向、定位，得到的侦察结果中包含信号的类别、调制样式、码速率和话音信息，以及信号发射源的地理位置信息，所述侦察结果经由无人机测控链路模块传输至显控模块；

地面卫星信号处理设备对地面L波段接收天线接收到的海事卫星电话终端的下行通信信号进行处理，得到的侦察结果包括下行话音信号、工作频率、电话号码以及点波束号，并发送给显控模块；

显控模块通过无人机测控链路模块发送遥控指令对机载通信侦察接收机和机载通信侦察天线吊舱进行控制，使其执行相应的功能；显控模块通过无人机测控链路模块接收机载通信侦察接收机和机载通信侦察天线吊舱回馈的遥测数据，包括设备状态和侦察结果；显控模块还接收地面卫星信号处理设备传输的侦察结果，将其与无人机测控链路模块传输的海事卫星电话终端的侦察结果进行整合，然后进行显示。

所述的机载通信侦察接收机包括信道单元、本振单元、采样及预处理单元、信号处理单元、监控单元、校准源及时钟单元、海事卫星电话处理模块和电源模块；

校准源及时钟单元发送频率校准信号给信道单元、采样及预处理单元、信号处理单元，本振单元给信道单元发送本振频率辅助其获得中频信号，信道单元接收到机载通信侦察天线吊舱传输的信号后进行变频处理，输出中频信号给采样及预处理单元；

采样及预处理单元对中频信号进行采样和下变频，预处理结果传输给信号处理单元或海事卫星电话处理模块，信号处理单元对信号进行分析、解调、测向和定位，将侦察结果通过监控单元发送出去；海事卫星电话处理模块对海事卫星电话上行信号进行数字滤波、解调、解码，并对卫星电话终端进行测向和定位，之后将侦察结果发送给监控单元；监控单元接收显控模块通过无人机测控链路模块发来的遥控指令，同时将机载通信侦察接收机和机载通信侦察天线吊舱的工作状态和侦察结果通过无人机测控链路模块传输给显控模块，电源模块给其他模块供电。

所述地面L波段接收天线包括电源模块、伺服模块、抛物面天线；电源模块给其他模块供电，伺服模块控制天线的俯仰角和方位角，抛物面天线接收海事卫星电话终端的下行通信信号，通过射频电缆将其传输给地面卫星信号处理设备。

地面卫星信号处理设备包括交换机、信号处理机、侦察接收机和电源模块；

电源模块给其他模块供电，侦察接收机收到地面L波段接收天线发来的信号之后，进行滤波、放大、变频后输出中频信号给信号处理机，信号处理机将模拟信号转换为数字信号，然后对数字信号进行滤波、解调、解码，最终得到的侦察结果包括下行话音信号、卫星电话终端类型以及点波束号，通过交换机将其传输至显控模块。

无人机测控链路模块包括机载卫通链路模块、机载视距链路模块、地面卫通链路模块以及地面视距链路模块；

机载视距链路模块和地面视距链路模块负责视距范围内地面指挥控制站与无人机之间包含通信侦察数据在内的遥控遥测信息的传输，机载卫通链路模块和地面卫通链路模块负责超视距范围的地面指挥控制站与无人机之间包含通信侦察数据在内的遥控遥测信息的传输。

所述机载通信侦察天线吊舱包括三组天线阵列、天线切换单元、电源模块以及功率放大器；

电源模块用于供电，天线切换单元接收指令后选择对应的天线阵列侦收其工作频段的外界信号，信号传输给功率放大器进行放大，之后传输给机载通信侦察接收机。

三个天线阵列分别为100MHz-500MHz频段，500MHz-2700MHz频段，1500MHz-1700MHz频段。

机载通信侦察天线吊舱侦收100MHz-2700MHz频率范围的常规通信信号，也侦收1500MHz-1700MHz频率范围内的海事卫星电话终端的上行通信信号。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、地面站与无人机之间的侦察结果数据传输不受视距范围限制，当无人机在超视距范围内通过卫通数据链飞行时，地面站仍能对无人机挂载的通信侦察系统进行控制。

2、本发明中，通信侦察系统覆盖的频段范围广，从100MHz至2700MHz。侦察目标种类多，包括定频和跳频电台、对讲机、海事卫星电话终端等，适应信号调制类型多，包括CW、AM、FM、2FSK、MSK、BPSK、QPSK、ASK等。

3、本发明中，通信侦察系统的接收机灵敏度高，侦察距离远；空域覆盖范围广，水平方向覆盖机身两侧共180°。

4、本发明中，通信侦察系统的机载通信侦察天线吊舱安装形式为外挂，与无人机平台物理结构接口简单有效，满足快装快卸的需求，重量和尺寸都比较小，且外形进行流线型设计，减小给无人机带来的气动阻力，可适用于载重和空间有限的无人机应用。

附图说明

图1为通信侦察系统的组成示意图。

图2为通信侦察接收机内部组成示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行进一步的详细描述。

目前舰载或陆基的通信侦察系统对于立体空间的覆盖范围有限，目标信号可能受到视距传输限制，无法被有效侦收，因此通常采用大型的阵列天线来保证侦察距离和信号增益；相比之下无人机平台灵活机动，覆盖范围广，在接收机灵敏度范围内可以通过提高平台飞行高度来增加信号探测距离，接收机天线阵列外形尺寸可以大大减小。海面、地面附近信号环境非常复杂，不仅包括目标信号，还有很多友方、中立方和非战斗方的信号，同时目标信号易受多径效应的影响，系统需要从大量信号中甄别目标信号；相比之下无人机平台所处的信号环境密度明显较小，有利于筛选出目标信号，还可以利用无人机长久滞空的特点，可以长时

目前无人机加装的通信侦察系统，功能与陆基、海基系统类似，可以对常规通信信号进行侦收、分析、测向、定位。本发明中，通信侦察系统除了侦察常规通信信号，还可以对海事卫星电话通信信号进行侦收、分析、测向、定位。海事卫星电话终端是国外反动武装力量经常使用的通讯工具，本发明可以对其进行侦察和监视，还可以与光电侦察吊舱和武器系统联动，帮助指挥人员利用无人机平台对其进行打击，提高了通信侦察系统对于作战体系的贡献度。

本发明提供了一种无人机通信侦察系统，可实现无人机在视距范围和超视距范围内对100MHz-2700MHz频率范围内的常规通信信号和海事卫星电话通信信号进行侦收、分析、解调、测向、定位等功能。

如图1所示，本发明提出的一种无人机通信侦察系统，机载通信侦察接收机、机载通信侦察天线吊舱、地面卫星信号处理设备、地面L波段接收天线、显控模块和无人机测控链路模块；

机载通信侦察天线吊舱侦收常规通信信号以及海事卫星电话终端的上行通信信号；机载通信侦察接收机接收机载通信侦察天线吊舱传输的信号，然后对其进行识别、分析、解调，并对信号发射源进行测向、定位，得到的侦察结果中包含信号的类别、调制样式、码速率和话音信息，以及信号发射源的地理位置信息，所述侦察结果经由无人机测控链路模块传输至显控模块；

地面卫星信号处理设备对地面L波段接收天线接收到的海事卫星电话终端的下行通信信号进行处理，得到的侦察结果包括下行话音信号、工作频率、电话号码以及点波束号，并发送给显控模块；

显控模块通过无人机测控链路模块发送遥控指令对机载通信侦察接收机和机载通信侦察天线吊舱进行控制，使其执行相应的功能；显控模块通过无人机测控链路模块接收机载通信侦察接收机和机载通信侦察天线吊舱回馈的遥测数据，包括设备状态和侦察结果；显控模块还接收地面卫星信号处理设备传输的侦察结果，将其与无人机测控链路模块传输的海事卫星电话终端的侦察结果进行整合，然后进行显示。

机载通信侦察天线吊舱包括三组天线阵列、天线切换单元、电源模块以及功率放大器；电源模块用于供电，所有侦察天线完成目标信号的接收,接收后的信号输入至天线切换单元，天线切换单元接收指令后选择对应的天线阵列侦收其工作频段的外界信号，信号传输给功率放大器进行放大，之后形成的射频信号传输给机载通信侦察接收机。

三个天线阵列分别为100MHz-500MHz频段，500MHz-2700MHz频段，1500MHz-1700MHz频段。机载通信侦察天线吊舱侦收100MHz-2700MHz频率范围的常规通信信号，也侦收1500MHz-1700MHz频率范围内的海事卫星电话终端的上行通信信号。

机载通信侦察接收机主要完成100MHz～2700MHz频率范围内常规通信信号和海事卫星电话终端的上行通信信号的侦收、分析、解调、测向、定位等功能。

如图2所示，机载通信侦察接收机包括信道单元、本振单元、采样及预处理单元、信号处理单元、监控单元、校准源及时钟单元、海事卫星电话处理模块和电源模块；

校准源及时钟单元发送频率校准信号给信道单元、采样及预处理单元、信号处理单元，本振单元给信道单元发送本振频率辅助其获得中频信号，信道单元接收到机载通信侦察天线吊舱传输的信号后进行变频处理，输出中频信号给采样及预处理单元；

采样及预处理单元对中频信号进行采样和下变频，预处理结果传输给信号处理单元或海事卫星电话处理模块，信号处理单元对信号进行分析、解调、测向和定位，将侦察结果通过监控单元发送出去；海事卫星电话处理模块接收到采样结果之后，对其进行数字滤波、解调、解码等处理。机载设备将处理后的数据通过无人机测控链路传送至地面指挥控制站的显控模块。监控单元接收显控模块通过无人机测控链路模块发来的遥控指令，同时将机载通信侦察接收机和机载通信侦察天线吊舱的工作状态和侦察结果通过无人机测控链路模块传输给显控模块，电源模块给其他模块供电。

地面L波段接收天线包括电源模块、伺服模块、抛物面天线；电源模块给其他模块供电，伺服模块控制天线的俯仰角和方位角，抛物面天线接收海事卫星电话终端的下行通信信号，通过射频电缆将其传输给地面卫星信号处理设备。

地面卫星信号处理设备包括交换机、信号处理机、侦察接收机和电源模块；电源模块给其他模块供电，侦察接收机收到地面L波段接收天线发来的信号之后，进行滤波、放大、变频后输出中频信号给信号处理机，信号处理机将模拟信号转换为数字信号，然后对数字信号进行滤波、解调、解码，最终得到的侦察结果包括下行话音信号、卫星电话终端类型以及点波束号，通过交换机将其传输至显控模块。显控模块将其与无人机测控链路发送的侦察结果进行整合，实现对海事卫星电话终端的信令信息的获取，以及双向话音的监听。

无人机测控链路模块包括机载卫通链路模块、机载视距链路模块、地面卫通链路模块以及地面视距链路模块；机载视距链路模块和地面视距链路模块负责视距范围内地面指挥控制站与无人机之间包含通信侦察数据在内的遥控遥测信息的传输，机载卫通链路模块和地面卫通链路模块负责超视距范围的地面指挥控制站与无人机之间包含通信侦察数据在内的遥控遥测信息的传输。

系统应用时，地面L波段接收天线需要展开并调整伺服模块，使其对准海事卫星波束，具备良好的接收信号信噪比。

系统应用时，任务操作员在显控模块对通信侦察系统的工作模式和配置参数进行设置，确定搜索频段范围和侦察天线。通信侦察系统根据配置参数对空域覆盖范围内的常规通信信号或海事卫星电话通信信号进行搜索检测，并实时返回侦察结果至地面指挥控制站，显控模块将侦察结果进行显示。

任务操作员在显控模块上对宽带频谱图中的疑似目标信号进行点选，查看，对信号进行窄带分析和解调，解调结果中的信号参数可以保存为文件。如果目标信号中包含话音信号，可以对语音实时播放和保存成文件。

任务操作员可以对目标信号进行测向和定位。系统执行定位功能开始时，任务操作员在态势地图上观察指向目标的示向线，如果示向线显示目标不在空域覆盖范围内，则需要重新规划航路，使得目标进入通信侦察系统的空域覆盖范围内；否则不需重新规划航路。随着飞行距离增加，示向线逐渐增多并且开始汇聚，任务操作员可以手动删除误差过大的示向线，最后目标位置逐渐收敛为一个点，得到目标与航向的夹角和经纬度。定位结果可以通过地面指挥控制站的网络传输给光电载荷和武器系统，用于无人机系统进一步侦察和打击。

机载通信侦察接收机与机载通信侦察天线吊舱之间通过一路射频电缆和一路异步422双向串口连接，传输射频信号、天线吊舱控制指令和状态回报。机载通信侦察接收机与无人机测控链路模块通过一路异步RS422双向串口和一路同步422串口连接，传输侦察结果、机载设备控制指令和机载设备状态回报。

地面L波段接收天线与地面卫星信号处理设备之间通过射频电缆连接，传输海事卫星下行信号。地面卫星信号处理设备与显控模块之间通过网络连接，传输处理之后的侦察结果和接收控制指令。

Claims (8)

1.一种无人机通信侦察系统，其特征在于包括：机载通信侦察接收机、机载通信侦察天线吊舱、地面卫星信号处理设备、地面L波段接收天线、显控模块和无人机测控链路模块；

机载通信侦察天线吊舱侦收常规通信信号以及海事卫星电话终端的上行通信信号；机载通信侦察接收机接收机载通信侦察天线吊舱传输的信号，然后对其进行识别、分析、解调，并对信号发射源进行测向、定位，得到的侦察结果中包含信号的类别、调制样式、码速率和话音信息，以及信号发射源的地理位置信息，所述侦察结果经由无人机测控链路模块传输至显控模块；

地面卫星信号处理设备对地面L波段接收天线接收到的海事卫星电话终端的下行通信信号进行处理，得到的侦察结果包括下行话音信号、工作频率、电话号码以及点波束号，并发送给显控模块；

显控模块通过无人机测控链路模块发送遥控指令对机载通信侦察接收机和机载通信侦察天线吊舱进行控制，使其执行相应的功能；显控模块通过无人机测控链路模块接收机载通信侦察接收机和机载通信侦察天线吊舱回馈的遥测数据，包括设备状态和侦察结果；显控模块还接收地面卫星信号处理设备传输的侦察结果，将其与无人机测控链路模块传输的海事卫星电话终端的侦察结果进行整合，然后进行显示。

2.根据权利要求1所述的一种无人机通信侦察系统，其特征在于：所述的机载通信侦察接收机包括信道单元、本振单元、采样及预处理单元、信号处理单元、监控单元、校准源及时钟单元、海事卫星电话处理模块和电源模块；

校准源及时钟单元发送频率校准信号给信道单元、采样及预处理单元、信号处理单元，本振单元给信道单元发送本振频率辅助其获得中频信号，信道单元接收到机载通信侦察天线吊舱传输的信号后进行变频处理，输出中频信号给采样及预处理单元；

采样及预处理单元对中频信号进行采样和下变频，预处理结果传输给信号处理单元或海事卫星电话处理模块，信号处理单元对信号进行分析、解调、测向和定位，将侦察结果通过监控单元发送出去；海事卫星电话处理模块对海事卫星电话上行信号进行数字滤波、解调、解码，并对卫星电话终端进行测向和定位，之后将侦察结果发送给监控单元；

监控单元接收显控模块通过无人机测控链路模块发来的遥控指令，同时将机载通信侦察接收机和机载通信侦察天线吊舱的工作状态和侦察结果通过无人机测控链路模块传输给显控模块，电源模块给其他模块供电。

3.根据权利要求1所述的一种无人机通信侦察系统，其特征在于：所述地面L波段接收天线包括电源模块、伺服模块、抛物面天线；电源模块给其他模块供电，伺服模块控制天线的俯仰角和方位角，抛物面天线接收海事卫星电话终端的下行通信信号，通过射频电缆将其传输给地面卫星信号处理设备。

4.根据权利要求1所述的一种无人机通信侦察系统，其特征在于：地面卫星信号处理设备包括交换机、信号处理机、侦察接收机和电源模块；

电源模块给其他模块供电，侦察接收机收到地面L波段接收天线发来的信号之后，进行滤波、放大、变频后输出中频信号给信号处理机，信号处理机将模拟信号转换为数字信号，然后对数字信号进行滤波、解调、解码，最终得到的侦察结果包括下行话音信号、卫星电话终端类型以及点波束号，通过交换机将其传输至显控模块。

5.根据权利要求1所述的一种无人机通信侦察系统，其特征在于：无人机测控链路模块包括机载卫通链路模块、机载视距链路模块、地面卫通链路模块以及地面视距链路模块；

机载视距链路模块和地面视距链路模块负责视距范围内地面指挥控制站与无人机之间包含通信侦察数据在内的遥控遥测信息的传输，机载卫通链路模块和地面卫通链路模块负责超视距范围的地面指挥控制站与无人机之间包含通信侦察数据在内的遥控遥测信息的传输。

6.根据权利要求1所述的一种无人机通信侦察系统，其特征在于：所述机载通信侦察天线吊舱包括三组天线阵列、天线切换单元、电源模块以及功率放大器；

电源模块用于供电，天线切换单元接收指令后选择对应的天线阵列侦收其工作频段的外界信号，信号传输给功率放大器进行放大，之后传输给机载通信侦察接收机。

7.根据权利要求6所述的一种无人机通信侦察系统，其特征在于：三个天线阵列分别为100MHz-500MHz频段，500MHz-2700MHz频段，1500MHz-1700MHz频段。

8.根据权利要求1所述的一种无人机通信侦察系统，其特征在于：机载通信侦察天线吊舱侦收100MHz-2700MHz频率范围的常规通信信号，也侦收1500MHz-1700MHz频率范围内的海事卫星电话终端的上行通信信号。

Images