CN109921874A - 无人机电磁反制装置 - Google Patents

Abstract

本案涉及一种无人机电磁反制装置，包括：干扰信号发射单元、干扰信号整理单元、反馈控制单元、控制器单元和供电单元，所述干扰信号发射单元设于干扰信号整理单元内侧中部，所述反馈控制单元设于所述干扰信号整理单元的外侧底部；所述控制器单元集成于供电单元内，并与干扰信号发射单元、干扰信号整理单元和反馈控制单元信号连接；所述干扰信号整理单元为抛物面状的信号反射面，抛物面状的信号反射面两侧对称的设有反射板；本发明的定向干扰信号所覆盖范围的水平宽度受到限制，形成狭长的干扰信号覆盖区域，与普通无人机反制装置的面状信号干扰覆盖区域相比，本发明有效减少了对非黑飞无人机方向上的信号干扰，大大降低了对附近居民生活的影响。

Description

无人机电磁反制装置

技术领域

本发明属于无人机管控领域，具体涉及一种无人机电磁反制装置。

背景技术

无人机，即无人驾驶飞机，随着科技的发展，无人机技术得到了极大的发展，目前，我国在无人机领域的研究处于世界领先地位。

无人机除军用外，在民用领域也有着广泛的应用；例如，在测绘、航拍、农业、快递运输、灾难救援、疾控、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄等领域都发挥着巨大的作用。

随着无人机技术的发展，无人机数量的持续增长，引发了人们对无人机使用安全事故和社会治安等风险问题的担忧，也引起了国家监管层与社会各界的极大关注。特别是在城市人口建筑密集的地方。新闻上也时常见到一些报道，无人机因操作失误等原因伤害到民众、损坏公共设施、干扰民航起飞使航班延误，甚至一些别有用心的人可能还会利用无人机运送违禁物品或侵犯他人隐私。

为了规范无人机的使用，相关部门近期也出台了关于民用无人机实名登记注册的政策，来管束无人机机主。然而，即使实名登记也存在较大的局限。目前一般无人机的续航时间普遍在30分钟左右甚至更短，当一架无人机出现安全隐患，从发现情况，到通知警务人员，再到警务人员感到现场，如果无人机没有损坏，那早就返航回到机主那里了。根据现场无人机残骸上的标识，警务人员通过实名登记较容易的查找到无人机机主，而对于那些返航的无人机，警务人员要再去追查则需要花费巨大的人力物力，而且最终的结果还不一定找到。

由于个人拥有的无人机数量越来越多，随意起飞泛滥，经常会存在黑飞的现象，例如，在机场附近，经常有未经相关部门的批准在无人机飞行，严重影响机场的正常起飞和降落秩序，另外，无人机由于没有飞行员的操作和判断，对地面无线控制系统的要求程度较高，当出现故障时，很容易出现机场瘫痪的情况，会造成较大的影响；此外，对于政府、港口、军事管制区等涉及国家安全和机密的区域，黑飞无人机会造成极大的安全隐患，因此，必须对相关区域进行无人机管控。

无人机管控主要依靠覆盖和阻断干扰控制信号、数据传输信号、GPS信号，使无人机变成聋子和瞎子，从而达到使无人机迫降、无法起飞、被捕获的目的，以及发现并锁定无人机操控者。

对于阻断干扰型的无人机管控，该类型是比较适用于目前无人机泛滥、应用在广的反无人机方式。干扰阻断型反无人机策略应用较为广泛的主要是向目标无人机发射定向的声波或射频，干扰无人机的硬件或切断无人机与遥控器之间的通讯，从而迫使无人机自行降落或者返航。 对于GPS信号干扰型的无人机管控，目前市面上大多数无人机均采用GPS卫星导航系统与惯性导航系统相结合的方式，要想让GPS信号受到干扰并不是一件难事，反无人机系统只需向目标无人机发射一定功率的定向射频即可，无人机GPS信号受到干扰后无法获得精确的自身坐标数据，就会导致无人机在一定程度上失控，以至于作业失败。不过这种方式也是诸多“围剿”无人机方式中最温和的一种，不至于让无人机坠落，是一种通过干扰降低无人机“有害目的性”的方式。

无人机管控主要依靠无人机无源侦测设备、分布式无人机反制设备、无人机打击枪等设备。

无人机打击枪是目前比较被接受的主流无人机反制工具之一，通常是以枪为外形，重量较轻，易拆卸，可双手操作，其优势在于便携性强、成本低；劣势在于工作持续时间短、打击距离近且需耗费大量的人力配置。无人机反制枪通常只是作为一种打击无人机的工具，同样还有固定式、车载式等不同形式的无人机反制设备，所适应的情况场景均有不同。如果要建立一个完整的无人机反制系统，还需要雷达、光电等设备实现发现、识别及跟踪无人机的需求。

对于无人机反制设备往往需要较大的功率，可对周围数十平方公里区域内正常使用的电子设备产生较大干扰，副作用较大，另周围的居民苦不堪言。

有鉴于此，亟需一种能解决上述问题的无人机电磁反制装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种能有效反制无人机、反制距离远、指向性较好的电磁干扰装置。

本发明的另一个目的是提供一种能减少对周围居民影响的无人机电磁反制装置。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种无人机电磁反制装置，包括：干扰信号发射单元、干扰信号整理单元、反馈控制单元、控制器单元和供电单元，所述干扰信号发射单元设于干扰信号整理单元内侧中部，所述反馈控制单元设于所述干扰信号整理单元的外侧底部；所述控制器单元集成于供电单元内，并与干扰信号发射单元、干扰信号整理单元和反馈控制单元信号连接；

所述干扰信号整理单元包括抛物面状的信号反射面，抛物面状的信号反射面两侧对称的设有反射板；

所述反射板内侧垂直设有若干平行于干扰信号发射单元轴向的信号吸收翼板；

所述无人机电磁反制装置向存在无人机区域发射定向干扰信号，所述定向干扰信号覆盖的区域呈带状，定向干扰信号的有效波束宽度为水平面10°-30°，垂直面80°-110°。

优选的是，所述反射板为平面或曲面，反射板为两块或以上子反射板上下套接或拼接而成；反射板的长度可调节，所述信号吸收翼板设于最上方的子反射板上；所述反射板外侧设有由步进电机控制的调节螺杆，所述最上方的子反射板外侧设有与调节螺杆相匹配的套筒；所述调节螺杆设于所述套筒内，并通过调节螺杆旋转来控制最上方子反射板的升降。

优选的是，所述干扰信号发射单元为强指向性天线，所述强指向性天线包括八木天线、对数周期天线、鱼骨型天线、同向天线阵或菱形天线。

优选的是，所述干扰信号发射单元所发射的定向干扰信号频率为915MHz-1250MHz、2400-2483MHz、5725-5850MHz；定向干扰信号的等效辐射功率不小于45dBm。

优选的是，所述干扰信号整理单元包括抛物面金属平面天线或抛物面栅格天线。

优选的是，还包括无人机侦测设备，所述无人机侦测设备与所述控制器单元信号连接，用于接收并分析自由空间中的无线电信号，判断是否存在符合无人机图传或遥控信号特征的信号，并迅速对黑飞无人机进行侦测识别和定位。

优选的是，所述无人机侦测设备为可侦测无人机方位的无人机无源侦测设备。

优选的是，所述反馈控制单元为三轴伺服跟踪装置。

优选的是，所述干扰信号发射单元所发射的干扰信号类型包括伪GPS信号或电磁阻断干扰信号。

优选的是，所述无人机电磁反制装置可用于车载、机载或塔台平台。

本发明的无人机电磁反制装置，具有诸多优点：

1. 定向干扰信号所覆盖范围的水平宽度受到干扰信号整理单元的限制，使定向干扰信号形成狭长的信号干扰覆盖区域，黑飞无人机在被反制降落的过程中，始终处于该狭长的信号干扰覆盖区域内；与普通无人机反制装置形成的面状信号干扰覆盖区域相比，本发明有效减少了对非黑飞无人机方向上的信号干扰，大大降低了对附近居民生活的影响。

2. 定向干扰信号所覆盖范围的水平宽度可调，有利于提高干扰信号强度，增加对于不同距离黑飞无人机的反制效果。

3. 三轴伺服跟踪装置同无人机无源侦测设备联动，可测定黑飞无人机的大致方位，并自动向黑飞无人机所在区域发射定向干扰信号，提高了对黑飞无人机的反制效率。

4.最远有效反制距离可达4000m以上，可对周围数十平方公里的区域进行黑飞无人机管制。

附图说明

图1为一种干扰信号整理单元结构示意图。

图2为一种无人机电磁反制装置结构示意图。

图3为一种无人机电磁反制装置的干扰信号覆盖范围示意图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”，“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

实施例1

如图1、2所示，一种无人机电磁反制装置，包括：干扰信号发射单元1、干扰信号整理单元2、反馈控制单元3、控制器单元和供电单元（未在图中示出），所述干扰信号发射单元1设于干扰信号整理单元2内侧中部，所述反馈控制单元3设于所述干扰信号整理单元2的外侧底部；所述控制器单元集成于供电单元内，并与干扰信号发射单元1、干扰信号整理单元2和反馈控制单元3信号连接；

所述干扰信号整理单元2包括抛物面状的信号反射面201，抛物面状的信号反射面两侧对称的设有反射板202；抛物面状的信号反射面可将干扰信号发射单元发射的部分向其他方向传播的信号反射为向黑飞无人机方向传播，需要注意的是，抛物面状的信号反射面的曲率、安装位置等应与干扰信号发射单元所发射的干扰信号特征相匹配，以使干扰信号起到增益的效果。反射板则能将干扰信号发射单元所发射干扰信号的两侧信号向抛物面状的信号反射面正前方，即黑飞无人机方向聚拢，从而达到增强干扰信号辐射功率、提高干扰距离的效果。

所述反射板202内侧垂直设有若干平行于干扰信号发射单元轴向的信号吸收翼板203；信号吸收翼板对于向水平方向散射的干扰信号有吸收作用，可有效减少干扰信号对周围居民生活的影响。

所述无人机电磁反制装置向存在无人机区域发射定向干扰信号，所述定向干扰信号覆盖的区域呈带状，定向干扰信号的有效波束宽度为水平面10°-30°，垂直面80°-110°。现在的无人机多内置有安全迫降程序，在被反制迫降时，通常是垂直或小角度斜向飞落，迫降时的飞行轨迹为一条接近与地面垂直的直线或曲线，因此，狭长的干扰信号覆盖区域完全可以满足对黑飞无人机迫降的信号覆盖需求。

所述反射板202为平面或曲面，反射板为两块或以上子反射板上下套接或拼接而成；反射板的长度可调节，所述信号吸收翼板设于最上方的子反射板202a上；所述反射板外侧设有由步进电机控制的调节螺杆204，所述最上方的子反射板外侧设有与调节螺杆相匹配的套筒205；所述调节螺杆204设于所述套筒205内，并通过调节螺杆204旋转来控制最上方子反射板202a的升降。

所述干扰信号发射单元为强指向性天线，所述强指向性天线包括八木天线、对数周期天线、鱼骨型天线、同向天线阵或菱形天线。

所述干扰信号发射单元1所发射的定向干扰信号频率为915MHz-1250MHz、2400-2483MHz、5725-5850MHz；定向干扰信号的等效辐射功率不小于45dBm。目前，无人机的控制信号频率多集中在1.2G、2.4G、5.8G附近，因此，发射多频率的干扰信号是一种常用的无人机反制方法。

所述干扰信号整理单元包括抛物面金属平面天线或抛物面栅格天线。

还包括无人机侦测设备4，所述无人机侦测设备4与所述控制器单元信号连接，用于接收并分析自由空间中的无线电信号，判断是否存在符合无人机图传或遥控信号特征的信号，并迅速对黑飞无人机A进行侦测识别和定位。所述无人机侦测设备为可侦测无人机方位的无人机无源侦测设备。无人机无源侦测设备本身并不发射信号，只是被动的接收无人机所发射的数据信号或GPS信号，以及无人机控制器所发射的控制信号，通过对所收到信号的特征分析，可大致确定黑飞无人机当前所处方位。

所述反馈控制单元3为三轴伺服跟踪装置。三轴伺服跟踪装置在船用卫星天线、车载卫星天线中都经常用到，是一种精度较好的自动寻位、定位装置；无人机侦测设备将黑飞无人机A当前所处的大致方位发送至控制器单元，控制器单元控制三轴伺服跟踪装置带动干扰信号发射单元和干扰信号整理单元转向黑飞无人机所在区域并开始发射干扰信号，可以自动、快速、准确、高效的进行反制。

所述干扰信号发射单元1所发射的干扰信号类型包括伪GPS信号或电磁阻断干扰信号。此为无人机反制技术领域中常用的技术手段。

所述无人机电磁反制装置可用于车载、机载或塔台平台。

实施例2

如图3所示，示出了一种无人机电磁反制装置信号覆盖范围，其覆盖范围水平方向较窄，垂直方向较高，为一狭长区域。

实施例3

为了弥补无人机侦测设备对黑飞无人机A定位精度的不足，需要使本发明的无人机电磁反制装置所发射的干扰信号到达黑飞无人机A时，至少在水平方向上有不小于50m的覆盖范围，但是，在水平方向上的干扰信号覆盖范围过宽又会对周围居民产生较大影响，因此，当黑飞无人机A距离较近时，可通过转动调节螺杆，缩短反射板的整体长度，来达到近距离较宽水平范围的信号覆盖；当黑飞无人机A距离较远时，可通过转动调节螺杆，加长反射板的整体长度，使干扰信号更加聚拢，以此来达到远距离一定水平范围的信号覆盖。

实施例4

使用方法：

无人机侦测设备全天候工作，当收到黑飞无人机发出的信号后，对其方位进行分析，并将分析结果发送至无人机电磁反制装置的控制器单元，控制器单元控制三轴伺服跟踪装置转动调节，使干扰信号发射单元和干扰信号整理单元正对黑飞无人机所在区域；同时，通过分析黑飞无人机与无人机电磁反制装置的距离，调整发射板的长度，使其在黑飞无人机位置附近的信号水平覆盖范围在50-200m之间，启动无人机电磁反制装置，发射定向干扰信号，达到迅速反制无人机的目的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (10)

1.一种无人机电磁反制装置，其特征在于，包括：干扰信号发射单元、干扰信号整理单元、反馈控制单元、控制器单元和供电单元，所述干扰信号发射单元设于干扰信号整理单元内侧中部，所述反馈控制单元设于所述干扰信号整理单元的外侧底部；所述控制器单元集成于供电单元内，并与干扰信号发射单元、干扰信号整理单元和反馈控制单元信号连接；

所述干扰信号整理单元包括抛物面状的信号反射面，抛物面状的信号反射面两侧对称的设有反射板；

所述反射板内侧垂直设有若干平行于干扰信号发射单元轴向的信号吸收翼板；

所述无人机电磁反制装置向存在无人机区域发射定向干扰信号，所述定向干扰信号覆盖的区域呈带状，定向干扰信号的有效波束宽度为水平面10°-30°，垂直面80°-110°。

2.如权利要求1所述的无人机电磁反制装置，其特征在于，所述反射板为平面或曲面，反射板为两块或以上子反射板上下套接或拼接而成；反射板的长度可调节，所述信号吸收翼板设于最上方的子反射板上；所述反射板外侧设有由步进电机控制的调节螺杆，所述最上方的子反射板外侧设有与调节螺杆相匹配的套筒；所述调节螺杆设于所述套筒内，并通过调节螺杆旋转来控制最上方子反射板的升降。

3.如权利要求1所述的无人机电磁反制装置，其特征在于，所述干扰信号发射单元为强指向性天线，所述强指向性天线包括八木天线、对数周期天线、鱼骨型天线、同向天线阵或菱形天线。

4.如权利要求3所述的无人机电磁反制装置，其特征在于，所述干扰信号发射单元所发射的定向干扰信号频率为915MHz-1250MHz、2400-2483MHz、5725-5850MHz；定向干扰信号的等效辐射功率不小于45dBm。

5.如权利要求1所述的无人机电磁反制装置，其特征在于，所述干扰信号整理单元包括抛物面金属平面天线或抛物面栅格天线。

6.如权利要求1所述的无人机电磁反制装置，其特征在于，还包括无人机侦测设备，所述无人机侦测设备与所述控制器单元信号连接，用于接收并分析自由空间中的无线电信号，判断是否存在符合无人机图传或遥控信号特征的信号，并迅速对黑飞无人机进行侦测识别和定位。

7.如权利要求6所述的无人机电磁反制装置，其特征在于，所述无人机侦测设备为可侦测无人机方位的无人机无源侦测设备。

8.如权利要求1所述的无人机电磁反制装置，其特征在于，所述反馈控制单元为三轴伺服跟踪装置。

9.如权利要求1所述的无人机电磁反制装置，其特征在于，所述干扰信号发射单元所发射的干扰信号类型包括伪GPS信号或电磁阻断干扰信号。

10.如权利要求1所述的无人机电磁反制装置，其特征在于，所述无人机电磁反制装置可用于车载、机载或塔台平台。