CN109916226A - 新型智能网捕反无人机系统 - Google Patents
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Abstract
本发明是有关于一种安防装备，特别是一种防范与处置无人机干扰与威胁的新型智能网捕反无人机系统，包括底座、智能变速云台、发射单元、目标探测瞄准单元，所述智能变速云台安装于所述底座上，所述发射单元包括装有网捕弹的发射管和发射控制单元，所述发射单元固定于所述智能变速云台的顶部，所述目标探测瞄准单元设于所述智能变速云台的侧面，所述智能变速云台及所述目标探测瞄准单元电连接所述发射控制单元。优点是：(1)创新高效的处置方式；(2)系统智能化程度高；(3)可实现全天候抓捕；(4)系统使用安全高效；(5)使用维护便捷，勤务方便；(6)系统具有良好的适应性与通用性。
Description
技术领域
本发明涉及一种安防装备，特别是一种防范与处置无人机干扰与威胁的新型智能网捕反无人机系统。
背景技术
随着低空空域的逐步开放，无人机、航模等小型飞行器的活动日益增多，其具有飞行高度低、体积小、飞行速度慢的特点，很难用现有的空管体系进行探测、识别以及防御。针对此问题，通用的解决办法是采用人防加防空武器威慑，同时直接完全禁止低空飞行器飞行的传统方式来保障空中安全，例如2008年北京奥运会、2010年上海世博会等。但这些临时措施会给活动组织方带来巨大的经济压力，产生较大的社会不良影响。“低空开放”不等于“低空放开”，如果对其管理不当，低空航空器或不明飞行物就很难控制，甚至被国际各类恐怖分子用来进行恐怖活动，势必会对空中禁区、空中危险区、空中限制区、地面重要目标和国(边)境地带等重点区域上空的安全带来严重威胁。为了应对无人机越来越严峻的威胁，只有建立有效的防范措施来提高对无人机的防御能力才是解决这一问题的根本途径。
目前，国内还没有成熟的无人机目标防御手段，但在该领域的技术研发工作一直都是热点问题，国内单位也提出了多种防御手段，如采用武装直升机配备常规武器追击的方式、采用激光照射拦截的方式和采用遥控无人机拦截的方式等，还有采用无线电干扰方式，地面狙击手射击目标的方式等，但都无法实现有效地拦截目标。国外相关新闻报道美国曾经采用车载激光武器(激光复仇者)开展无人机拦截试验，但并无后续结论报道。上述国内外的相关防御手段多为探索性研究，均无有效应用，在工程应用方面还有待进一步研究。从现有公开报道了解，各国通用的办法是人防加防空武器威慑的方式，如2004年雅典奥运会、2008年北京奥运会和2012年伦敦奥运会，大型活动都调动了防空导弹武器系统和弹炮结合武器系统以增强威慑力量，但是给赛事主办方带来了巨大的经济压力，同时也容易造成较大的社会负面影响。针对可能出现的无人机的威胁，国际上提出了迫切的防范需求。
为了解决上述存在的问题，相关部门科研单位莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的防范无人机威胁的装备系统，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。
为此，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，融合军工产品的平台与技术，采用全新的安防装备设计念，提出一种新型智能网捕反无机系统。经过不断的研究、设计,并经反复试作及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的目的是提供一种全新的防范与处置无人机干扰与威胁的新型智能防护系统，即智能网捕反无人机系统，有效地弥补现有无人机目标防御手段的不足，实现无人机等飞行目标的有效拦截。该系统采用网弹抛射飞网的方式抓捕空中无人机目标，是一种线面交汇的拦截方式，拦截效率高，抓捕概率大，处置速度快，影响范围小，具有“一招制敌”的精准防护作用。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种智能网捕反无人机系统，其中包括底座、智能变速云台、发射单元、目标探测瞄准单元，所述智能变速云台安装于所述底座上，所述发射单元包括装有网捕弹的发射管和发射控制单元，所述发射单元固定于所述智能变速云台的顶部，所述目标探测瞄准单元设于所述智能变速云台的侧面，所述智能变速云台及所述目标探测瞄准单元电连接所述发射控制单元。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的智能网捕反无人机系统，其中所述智能变速云台的水平旋转角度为360°、俯仰转角为±70°。
前述的前述的智能网捕反无人机系统，其中所述目标探测瞄准单元包括图像探测装置及测距跟踪装置，所述图像探测装置是由热成像仪和视觉探测器所组成，所述热成像仪、视觉探测器分设于所述智能变速云台的两侧，所述测距跟踪装置安装于所述底座的四周。
前述的智能网捕反无人机系统，其中所述发射管由非金属材料模压成型，内装网捕弹，发射管前端和后端均设有发射管端盖，所述发射管端盖由非金属材料玻璃钢压制成型，其端面设有十字剪切槽。
前述的智能网捕反无人机系统，其中所述测距跟踪装置是雷达测距跟踪装置、或激光测距跟踪装置。
前述的智能网捕反无人机系统，其中所述网捕弹的内部装有捕网包及降落伞包。
前述的智能网捕反无人机系统，其中所述发射控制单元与网捕弹无线连接。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案,本发明智能网捕反无人机系统可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：
1、创新高效的处置方式：本发明是一种全新的防范与处置无人机干扰与威胁的新型智能防护系统，系统采用网弹抛射飞网的方式抓捕空中无人机目标，是一种线面交汇的拦截方式，拦截效率高，抓捕概率大，处置速度快，影响范围小，具有“一招制敌”的精准防护作用。
2、系统智能化程度高：是一套集目标探测跟踪、视觉识别与图像传输、目标信息融合、目标轨迹解算及预测、弹道解算、自动瞄准、自动发射控制、弹实时开仓和飞网抓捕等关键技术的高度智能化防护系统，智能变速云台采用自动控制技术，能够水平360°、俯仰±70°范围内快速转动，自动跟踪与锁定目标，系统根据目标信息进行解算，预测目标轨迹，瞄准系统自动瞄准目标，火控系统自动发射网捕弹拦截无人机目标。本发明智能化程度高，可实现无人值守。
3、可实现全天候抓捕：系统采用雷达或激光探测与光电跟踪相结合的方式，不受天气、昼夜的影响，实现全天候探测与防护。
4、系统使用安全高效：网捕弹采用无光、无烟、无焰、微声的无后座力设计，对周围人群影响小，适合城市环境使用。拦截网采用火药抛射方案，没有炸药，安全性好，拦截网“网”获目标后缓降到地面，避免二次毁伤。
5、使用维护便捷，勤务方便：系统采用储藏、运输、发射一体化设计，无需临时装填网捕弹，使用维护便捷，结构紧凑、体积小、重量轻，勤务方便。
6、系统具有良好的适应性与通用性：该系统机动性好，环境适应性强，不易受现场救援环境因素的影响，既可用于车载移动平台，也可用于固定站点，既可用于民用安防领域，也可用于军用武器装备，是一种典型的军民融合系统。
本发明提供了一种智能网捕反无人机系统的作用原理和总体结构，能够有效地弥补现有无人机目标防御手段的不足，实现无人机等飞行目标的有效拦截，如果能够在安防领域得到应用，具有巨大的经济效益和社会效益。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。
附图说明
图1是本发明智能网捕反无人机系统的组合结构外观立体图。
图2是本发明智能网捕反无人机系统的立体分解图。
图3是本发明智能网捕反无人机系统的网捕弹立体图。
图4是本发明控制系统方框图。
图5是本发明智能网捕反无人机系统的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作进一步详细描述。
图1、图2、图3是本发明智能网捕反无人机系统的一种实施例，其中包括底座1、智能变速云台2、发射单元3、目标探测瞄准单元4，所述智能变速云台2安装于所述底座1上，所述发射单元3包括装有网捕弹31(见图3)的发射管32和发射控制单元33，所述发射单元3固定于所述智能变速云台2的顶部，所述目标探测瞄准单元4设于所述智能变速云台的侧面，所述智能变速云台2及所述目标探测瞄准单元4电连接所述发射控制单元33。
所述智能变速云台2通过螺钉安装固定在底座1上，采用自动控制技术，能够水平360°、俯仰±70°范围内快速转动，自动跟踪与锁定目标。
所述目标探测瞄准单元4包括图像探测装置41及测距跟踪装置42，所述图像探测装置41是由热成像仪411和视觉探测器412所组成，所述热成像仪411、视觉探测器412分设于所述智能变速云台2的两侧。在本实施例中，热成像仪411位于智能变速云台2的左侧，通过螺钉固定在智能变速云台2的左侧向连接板上；视觉探测器412则位于智能变速云台2的右侧，通过螺钉固定在智能变速云台2的右侧向连接板上,用于自动探测与识别空中无人机目标，不受昼夜的影响，实现全天候的可靠探测与识别，并将图像信息传输至控制单元。视觉探测器412与热成像仪411共同构成智能网捕反无人机系统的光电探测系统，二者信息实时融合实现对目标的光电跟踪。
所述测距跟踪装置42是雷达测距跟踪装置、或激光测距跟踪装置。安装固定在底座1的四周，组成距离探测系统，可向四周发射电磁波或激光束，实时探测与跟踪目标位置。图像探测装置41与测距跟踪装置42相结合，共同实现无人机目标的全天候探测与跟踪。
底座1位于智能变速云台2的底部，通过螺钉与智能变速云台2的安装板连接，用于支撑与固定整个智能网捕反无人机系统。
所述发射管32内装网捕弹31，发射管32和网捕弹31采用储藏、运输、发射一体化设计，一次性使用后即更换，无需临时装填，操作便捷，系统作用时发射管起发射器的作用，勤务时起到包装和保护网捕弹1的作用,勤务方便。发射管32前端和后端均设有发射管端盖321，所述发射管32及发射管端盖321均由非金属材料玻璃钢压制成型，其结构紧凑、体积小、重量轻、成本低廉。所述发射管端盖321端面中心设有十字剪切槽，网捕弹31发射时冲破发射管端盖321的端面飞向目标。
网捕弹31采用平衡抛射原理发射，发射时无光、无烟、无焰、无后座力、微声，对周围人群影响小，适合城市环境使用。
所述位于智能变速云台2的顶部的发射单元3为箱式发射单元，二者采用螺栓连接固定，其内部包含发射控制单元33。发射单元3采用箱式结构定位与锁紧发射管32，结构紧凑，外形美观，同时还具有防水密封功能，可有效保护发射单元内部的电器元件。
如图4所示，所述发射控制单元33电连接所述智能变速云台2、目标探测瞄准单元4中的测距跟踪装置42和图像探测装置41、发射管32与网捕弹31，所述安装于智能变速云台2上的测距跟踪装置42与图像探测装置41将所探测到的无人机目标信息传送给发射控制单元33，发射控制单元33融合目标方位、距离及图像信息进行解算，预测目标轨迹，控制智能变速云台跟踪瞄准目标，并向发射管32发出发射指令，发射管发射网捕弹31，当探测瞄准单元4检测到网捕弹到达与目标的交汇位置，立即向网捕弹发出引爆开仓指令进行实时开仓，抛射飞网，将无人机目标捕获。
所述网捕弹31的内部装有捕网包及降落伞包。
本发明的智能网捕反无人机系统其工作过程如图5所示：
一、雷达或激光测距跟踪装置实时探测，发现并跟踪无人机目标并向发射控制单元传回目标方位及距离信息；
二、图像探测装置联动获取目标图像信息并向发射控制单元传回图像信息；
三、发射控制单元融合目标方位、距离及图像信息进行解算，预测目标轨迹；
四、发射控制单元控制瞄准目标并发出发射指令；
五、发射一枚或多枚网捕弹；
六、网捕弹飞向目标，发射控制单元实时解算网捕弹与目标的交汇位置，并计算网捕弹药的最佳开仓时间，并将开仓时间发送至网捕弹，网捕弹根据开仓时间及引爆开仓指令进行实时开仓，抛射飞网，飞网直径可达5～10m，甚至更大，形成了一个巨大的拦截捕捉面，将无人机目标捕获。
本发明发射单元3内所装网捕弹31内部装有捕网包及降落伞包，在抛出抓捕网包抓捕无人机的同时还抛出与弹壳体相连的降落伞包，安全回收被抓捕的无人机以及与网相连接的弹体，避免坠落物对地面人员的伤害。
本发明的智能网捕反无人机系统是针对日益严重的无人机干扰与威胁而提出的一套新型智能防护系统，既可应用于军事站点，也可应用于民用单位的防护，是具有代表性的军民融合系统。系统配备八发无人机网捕弹，雷达系统实时探测与跟踪无人机目标，并回传无人机目标信息，视觉探测器和热成像仪组成的光电系统根据雷达提供的目标信息联动，获取目标的图像信息并回传至系统，雷达系统与光电系统同时跟踪与采集目标信息，并进行信息融合，系统根据目标信息进行解算，预测目标轨迹，瞄准系统自动瞄准目标，发射控制单元发出弹发射指令，发射一枚或多枚无人机网捕弹，弹飞向目标，并根据目标交汇位置进行实时开仓，抛射飞网，将无人机目标捕获。智能网捕反无人机系统是一套集目标探测跟踪、视觉识别与图像传输、目标信息融合、目标轨迹解算及预测、弹道解算、自动瞄准、自动发射控制、弹实时开仓和飞网抓捕等关键技术的高度智能化防护装备，具有智能化程度高、抓捕效率高、作用可靠、适应性和通用性强、可无人值守等特点，可广泛应用于军事站点及各种民用重要场所的防护。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种智能网捕反无人机系统，其特征在于包括底座、智能变速云台、发射单元、目标探测瞄准单元，所述智能变速云台安装于所述底座上，所述发射单元包括装有网捕弹的发射管和发射控制单元，所述发射单元固定于所述智能变速云台的顶部，所述目标探测瞄准单元设于所述智能变速云台的侧面，所述智能变速云台及所述目标探测瞄准单元电连接所述发射控制单元。
2.根据权利要求1所述的智能网捕反无人机系统，其特征在于所述智能变速云台的水平旋转角度为360°、俯仰转角为±70°。
3.根据权利要求1所述的智能网捕反无人机系统，其特征在于所述目标探测瞄准单元包括图像探测装置及测距跟踪装置，所述图像探测装置是由热成像仪和视觉探测器所组成，所述热成像仪、视觉探测器分设于所述智能变速云台的两侧，所述测距跟踪装置安装于所述底座的四周。
4.根据权利要求1所述的智能网捕反无人机系统，其特征在于所述发射管由非金属材料模压成型，内装网捕弹，发射管前端和后端均设有发射管端盖，所述发射管端盖由非金属材料玻璃钢压制成型，其端面设有十字剪切槽。
5.根据权利要求4所述的智能网捕反无人机系统，其特征在于所述测距跟踪装置是雷达测距跟踪装置、或激光测距跟踪装置。
6.根据权利要求1所述的智能网捕反无人机系统，其特征在于所述网捕弹述网捕弹的内部装有捕网包及降落伞包。
7.根据权利要求1所述的智能网捕反无人机系统，其特征在于所述发射控制单元与网捕弹无线连接。
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