CN110943753A - 一种便携式无人机干扰器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种便携式无人机干扰器，通过在天线组件和信号处理组件之间设置射频收发组件，能实时接收外界环境中的射频信号，并通过信号处理组件可以根据射频接收组件接收的射频信号检测无人机信号，以及产生干扰无人机的干扰信号，解决了现有技术无法提前预警无人机的技术问题，实现了无人机的自动识别，从而能提取预警无人机，且根据射频接收组件接收的射频信号能产生定向干扰无人机的干扰信号，实现了对无人机的精准有效干扰，同时还可拍摄无人机入侵画面，有效辅助后期定责。

Description

一种便携式无人机干扰器
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，特别涉及一种便携式无人机干扰器。
背景技术
目前为应对越来越多的小型无人机的安全隐患，很多厂家设计了便携式无人机干扰器，来干扰驱离无人机。在实际环境中，携带便携式无人机干扰器的执勤人员只能靠眼睛和耳朵发现周围入侵的无人机，效率很低。大部分情况下，当无人机离执勤人员200米范围以内，才有可能发现无人机，但这时已没有意义，从而导致不能提前预警。
且由于现有无人机干扰器无法获知入侵无人机的通信频率使得只能干扰无人机标准的所有通信频段，从而导致干扰器无法对无人机精准打击，只能盲打，同时由于干扰无人机标准的所有通信频段将导致对外辐射大，从而对附近人的安全造成一定影响。此外，针对不法无人机干扰的过程中，现有由于没有无人机被干扰的摄像画面，不利于后期违法行为定性。
发明内容
本发明提供的一种便携式无人机干扰器，解决了现有技术无法提前预警无人机的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提出的一种便携式无人机干扰器包括：
天线组件，与天线组件依次连接的射频收发组件、信号处理组件，以及操作终端，其中：
射频收发组件包括用于通过天线组件发送射频信号的射频发射组件和用于通过天线组件接收射频信号的射频接收组件；
信号处理组件，用于根据射频接收组件接收的射频信号检测无人机信号，以及产生干扰无人机的干扰信号，并将干扰信号发送给射频发射组件；
操作终端，用于与用户进行交互。
进一步地，射频发射组件包括依次连接的DAC转换单元、上变频电路以及功率放大器。
进一步地，射频接收组件包括依次连接的一级低噪声放大器、一级滤波器、二级低噪声放大器、下变频电路以及ADC转换单元。
进一步地，信号处理组件包括FPGA单元以及与FPGA单元连接的ARM单元，其中：
FPGA单元，用于采集射频接收单元发送的射频信号，获得采集数据，以及在ARM单元检测到无人机信号后产生与采集数据对应的干扰信号，并将干扰信号发送给射频发送单元；
ARM单元，用于接收FPGA单元发送的采集数据，并根据采集数据检测无人机信号。
进一步地，ARM单元包括采集数据接收子单元以及与采集数据接收子单元连接的无人机信号检测子单元，其中：
采集数据接收子单元，用于接收FPGA单元发送的采集数据；
无人机信号检测子单元，用于分析采集数据的频谱特征，并将采集数据的频谱特征与预设的特征库进行匹配，从而判断采集数据是否为无人机信号，并在判定采集数据为无人机信号后，建立与FPGA单元之间的通讯连接，并给FPGA单元发送产生与采集数据对应的干扰信号输出的控制命令。
进一步地，便携式无人机干扰器还包括与操作终端连接的光电组件，其中：
光电组件，用于拍摄无人机图像，并将无人机图像发送给操作终端。
进一步地，便携式无人机干扰器还包括USB集线器，USB集线器用于建立信号处理组件、光电组件以及操作终端之间的通讯连接。
进一步地，操作终端包括无人机图像接收单元、与无人机图像接收单元依次连接的无人机图像识别单元以及无人机图像显示单元，其中：
无人机图像接收单元，用于接收光电组件发送的无人机图像；
无人机图像识别单元，用于采用无人机深度学习识别算法识别无人机图像中的无人机；
无人机图像显示单元，用于在射频接收组件确认无人机的方位后，光电显示无人机入侵方位的背景图像。
进一步地，操作终端还包括干扰信号命令发送单元以及用户交互单元，其中：
干扰信号命令发送单元，用于发送使FPGA单元产生干扰信号的干扰信号命令。
进一步地，便携式无人机干扰器还包括连接天线组件与射频收发组件的双工器。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明提供的便携式无人机干扰器，通过在天线组件和信号处理组件之间设置射频收发组件，能实时接收外界环境中的射频信号，并通过信号处理组件可以根据射频接收组件接收的射频信号检测无人机信号，以及产生干扰无人机的干扰信号，解决了现有技术无法提前预警无人机的技术问题，实现了无人机的自动识别，从而能提取预警无人机，且根据射频接收组件接收的射频信号能产生定向干扰无人机的干扰信号，实现了对无人机的精准有效干扰。
附图说明
图1是本发明实施例一的便携式无人机干扰器的结构框图；
图2是本发明实施例一的射频发射组件结构框图；
图3是本发明实施例一的射频接收组件结构框图。
附图标记：
10、天线组件；20、射频发射组件；30、射频接收组件；40、信号处理组件；50、操作终端；60、光电组件；70、USB集线器；80、双工器；201、DAC转换单元；202、上变频电路；203、功率放大器；301、一级低噪声放大器；302、一级滤波器；303、二级低噪声放大器；304、下变频电路；305、ADC转换单元。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例一
参照图1，本发明实施例提供的便携式无人机干扰器，包括天线组件10，与天线组件10依次连接的射频收发组件、信号处理组件40，以及操作终端50，其中：
射频收发组件包括用于通过天线组件10发送射频信号的射频发射组件20和用于通过天线组件10接收射频信号的射频接收组件30；
信号处理组件40，用于根据射频接收组件30接收的射频信号检测无人机信号，以及产生干扰无人机的干扰信号，并将干扰信号发送给射频发射组件20；
操作终端50，用于与用户进行交互。
本发明实施例提供的便携式无人机干扰器，通过在天线组件10和信号处理组件40之间设置射频收发组件，能实时接收外界环境中的射频信号，并通过信号处理组件40可以根据射频接收组件30接收的射频信号检测无人机信号，以及产生干扰无人机的干扰信号，解决了现有技术无法提前预警无人机的技术问题，实现了无人机的自动识别，从而能提取预警无人机，且根据射频接收组件30接收的射频信号能产生定向干扰无人机的干扰信号，实现了对无人机的精准有效干扰。
可选地，本实施例中的射频发射组件20包括依次连接的DAC(Digital-to-AnalogConverter数模转换器)转换单元、上变频电路202以及功率放大器203，具体参照图2。
由图2可知，本实施例通过射频发射组件20发射射频信号的具体过程为：DAC转换单元201把接收到调制信号转换为中心频率为f1的调制信号，在通过频率为f0的上变频电路202单元后,输出中心频率为f＝f0+f1的高频信号，并在通过功率放大器203后，产生大功率的具体频段的干扰信号。
此外，本实施例中的射频接收组件30包括依次连接的一级低噪声放大器301、一级滤波器302、二级低噪声放大器303、下变频电路304以及ADC(Analog-to-DigitalConverter模数转换器)转换单元，具体参照图3。
由图3可知，本实施例通过射频接收组件30接收射频信号的具体过程为：接收天线输出的信号经过一级低噪声放大器301，提高信号的信噪比，在经过滤波器，选取有用频段信号(中心频率为f1信号)，在进行二级放大，放大信号后经过下变频电路304(频率为f0)电路，得到中心频率为f＝f1-f0的中频信号，在经过ADC转换单元305把中频模拟信号转为数字信号。
本实施例的接收组件通过放大器，滤波，提高信号信噪比，从而可识别微弱无线电信号；发射组件通过数模转换，产生信号多样调制源，从而经过功放放大器产生强的干扰信号。
可选地，信号处理组件40包括FPGA单元以及与FPGA单元连接的ARM单元，其中：
FPGA单元，用于采集射频接收单元发送的射频信号，获得采集数据，以及在ARM单元检测到无人机信号后产生与采集数据对应的干扰信号，并将干扰信号发送给射频发送单元；
ARM单元，用于接收FPGA单元发送的采集数据，并根据采集数据检测无人机信号。
具体地，本实施例的信号处理组件40由FPGA(Field Programmable Gate Array现场可编程门阵列)和ARM处理器(Advanced RSIC Machine高级精简指令集计算机)单元组成，具体由集成SOC芯片ZC7020实现，其中FPGA负责接收通道的数据采集以及发射通道的调制干扰信号序列产生。FPGA把采集到数据通过AXI(Advanced extensible interface高级可扩展接口)总线给ARM，通过ARM分析采集数据的频谱特征并与特征库匹配，判断是否为无人机信号，如果判断出无人机信号，ARM和FPGA通信，可让FPGA产生对应干扰频率的调制干扰信号输出。
可选地，ARM单元包括采集数据接收子单元以及与采集数据接收子单元连接的无人机信号检测子单元，其中：
采集数据接收子单元，用于接收FPGA单元发送的采集数据；
无人机信号检测子单元，用于分析采集数据的频谱特征，并将采集数据的频谱特征与预设的特征库进行匹配，从而判断采集数据是否为无人机信号，并在判定采集数据为无人机信号后，建立与FPGA单元之间的通讯连接，并给FPGA单元发送产生与采集数据对应的干扰信号输出的控制命令。
本实施例的ARM单元通过分析接收的采集数据，可提取采集数据的频谱特征，并通过将该频谱特征与预设的无人机特征库进行匹配，可以精准识别FPGA采集的信号是否为无人机信号，从而精准识别无人机，相比于现有人工识别无人机，能在较远距离就对执勤人员预警无人机，从而实现了无人机的提取预警。此外，本实施例中的ARM单元在识别当前信号为无人机信号后，能根据无人机信号的频谱特征，给FPGA单元发送产生与采集数据对应的调制干扰信号输出的控制命令，从而对无人机进行精准干扰和打击。
可选地，便携式无人机干扰器还包括与操作终端50连接的光电组件60，其中：
光电组件60，用于拍摄无人机图像，并将无人机图像发送给操作终端50。
由于现有无人机入侵时，执勤人员手持设备对设备进行干扰过程中，无法同时操作拍摄取证设备，从而无法为事故定责提供有效的证据。
针对该问题，本实施例在便携式无人机干扰器上设置用于拍摄无人机图像，并将无人机图像发送给操作终端50的光电组件60，从而能实时拍摄无人机入侵画面，有效辅助后期定责。本实施例的光电组件60采用200万像素，30fps，支持30倍光学变焦机芯组成，标准输出USB3.0接口。
可选地，便携式无人机干扰器还包括USB集线器70，USB集线器70用于建立信号处理组件40、光电组件60以及操作终端50之间的通讯连接。
本实施例在的USB集线器70用于建立信号处理组件40、光电组件60以及操作终端50之间的通讯连接。USB Hub(USB集线器70)，指的是一种可以将一个USB接口扩展为多个，并可以使这些接口同时使用的装置。USB HUB根据所属USB协议可分为USB2.0 HUB、USB3.0HUB与USB3.1 HUB，本实施例采用USB3.0 HUB。
可选地，操作终端50包括无人机图像接收单元、与无人机图像接收单元依次连接的无人机图像识别单元以及无人机图像显示单元，其中：
无人机图像接收单元，用于接收光电组件60发送的无人机图像；
无人机图像识别单元，用于采用无人机深度学习识别算法识别无人机图像中的无人机；
无人机图像显示单元，用于在射频接收组件30确认无人机的方位后，光电显示无人机入侵方位的背景图像。
可选地，操作终端50还包括干扰信号命令发送单元以及用户交互单元，其中：
干扰信号命令发送单元，用于发送使FPGA单元产生干扰信号的干扰信号命令。
可选地，便携式无人机干扰器还包括连接天线组件10与射频收发组件的双工器80。
本实施例采用便携式无人机干扰器实现无人机干扰的具体过程为：
在发现周围出现无人机信号后，执勤人员举起干扰抢，对着天空，慢慢旋转一周，待干扰抢指向无人机大致方位后，接收组件接收的信号幅度最高，可以确定无人机的入侵方位，同时操作终端50会发出确认声音报警信息。
光电组件60实现图像拍摄功能，通过USB hub直接与操作终端50相连，可以在操作终端50app上查看光电拍摄图像，在射频接收组件30确认无人机的方位后，光电显示无人机入侵方位的背景图像，操作终端50内置app上内置无人机深度学习识别算法，可以实时识别图像内出现的无人机。
当图像内识别到无人机后，信息处理组件按照接收的信号产品发射信号序列输出个射频发射组件20，从而实现精准干扰。
本实施例在启动发射干扰后，操作终端50会自动开始录像存储，从而实现提前预警，智能干扰，自动录像取证的功能。操作终端50作为整个设计的信息交汇处，终端app内可直接显示周围电磁环境的接收的信号强度，显示光电图像，实时识别图像内无人机并存储图像。同时可单独控制射频发射组件20发射电磁波信号。
本实施例提出的便携式智能干扰器，实现了执勤安保过程中的提前预警，无线电测向，并能对超过人的视距外(300米外)的无人机进行精准有效干扰，并同时可拍摄无人机入侵画面，有效辅助后期定责，具体包括以下有益效果：
1、便携式干扰器集成预警功能，可给出入侵无人机的方位；
2、根据入侵无人机的频谱特征，可输出相似的干扰序列信号，提高干扰效率；
3、具有光电辅助确认无人机功能，扩大人的可视范围，同时具备拍摄取证功能。
实施例二
本实施例的便携式智能干扰器包括射频发射组件20，射频接收组件30，信号处理组件40，天线组件10，双工组件，光电组件60，操作终端50。本实施例以无人机2.4GHz(2.4-2480GHz)，5.8Ghz(5.7-5.850GHz)两个频段为前提来阐述具体的实施方式。
天线组件10由两幅定向天线组成，分别覆盖2.4GHz和5.8GHz，天线波束宽度为30°至45°，保证覆盖范围的有效性。
射频接收组件30由一级低噪声放大器301、一级滤波器302、二级低噪声放大器303，下变频电路304，ADC转换单元305组成。射频发射组件20由DAC转换单元201，上变频电路202，功率放大器203组成。功率放大器203为10w。本实施例中，射频接收组件30中的下变频电路304和ADC转换单元305，射频发射组件20中的DAC转换单元201和上变频电路202由集成射频芯片AD9361来实现，该芯片支持2个发射通道，2个接收通道，分别对应2.4GHz，5.8GHz两个频段。
信号处理组件40由FPGA和ARM架构组成，具体由集成SOC芯片ZC7020实现，其中FPGA负责接收通道的数据采集以及发射通道的调制干扰信号序列产生。FPGA把采集到数据通过AXI总线给ARM，通过ARM分析采集数据的频谱特征并与特征库匹配，判断是否为无人机信号，如果判断出无人机信号，ARM和FPGA通信，可让FPGA产生对应干扰频率的调制干扰信号输出。
双工器80实现天线组件10分别和射频接收组件30，射频发射组件20的连接。实现2.4GHz，5.8GHz天线和后一级的连接，需要对应2个双工器80。
光电组件60采用200万像素，30fps，支持30倍光学变焦机芯组成，标准输出USB3.0接口。
信号处理组件40和光电组件60USB hub和操作终端50通信，USB Hub，指的是一种可以将一个USB接口扩展为多个，并可以使这些接口同时使用的装置。USB HUB根据所属USB协议可分为USB2.0 HUB、USB3.0 HUB与USB3.1 HUB。这里我们采用USB3.0 HUB。
本实施例的操作终端50选用安卓手机，体现便携性，具体安卓手机终端2GB内存，四核A53。内置安卓app，整个操作终端50通过USB线直接和信号处理组件40，光电组件60通信。
本实施例提出的便携式智能干扰器，实现了执勤安保过程中的提前预警，无线电测向，并能对超过人的视距外(300米外)的无人机进行精准有效干扰，并同时可拍摄无人机入侵画面，有效辅助后期定责，具体包括以下有益效果：
1、便携式干扰器集成预警功能，可给出入侵无人机的方位；
2、根据入侵无人机的频谱特征，可输出相似的干扰序列信号，提高干扰效率；
3、具有光电辅助确认无人机功能，扩大人的可视范围，同时具备拍摄取证功能。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种便携式无人机干扰器，其特征在于，包括：天线组件(10)，与所述天线组件(10)依次连接的射频收发组件、信号处理组件(40)，以及操作终端(50)，其中：
所述射频收发组件包括用于通过所述天线组件(10)发送射频信号的射频发射组件(20)和用于通过所述天线组件(10)接收射频信号的射频接收组件(30)；
所述信号处理组件(40)，用于根据所述射频接收组件(30)接收的射频信号检测无人机信号，以及产生干扰无人机的干扰信号，并将所述干扰信号发送给所述射频发射组件(20)；
所述操作终端(50)，用于与用户进行交互。
2.根据权利要求1所述的便携式无人机干扰器，其特征在于，
所述射频发射组件(20)包括依次连接的DAC转换单元(201)、上变频电路(202)以及功率放大器(203)。
3.根据权利要求2所述的便携式无人机干扰器，其特征在于，
所述射频接收组件(30)包括依次连接的一级低噪声放大器(301)、一级滤波器(302)、二级低噪声放大器(303)、下变频电路(304)以及ADC转换单元(305)。
4.根据权利要求1所述的便携式无人机干扰器，其特征在于，所述信号处理组件(40)包括FPGA单元以及与所述FPGA单元连接的ARM单元，其中：
所述FPGA单元，用于采集所述射频接收单元发送的射频信号，获得采集数据，以及在所述ARM单元检测到无人机信号后产生与所述采集数据对应的干扰信号，并将所述干扰信号发送给所述射频发送单元；
所述ARM单元，用于接收所述FPGA单元发送的采集数据，并根据所述采集数据检测无人机信号。
5.根据权利要求4所述的便携式无人机干扰器，其特征在于，所述ARM单元包括采集数据接收子单元以及与所述采集数据接收子单元连接的无人机信号检测子单元，其中：
所述采集数据接收子单元，用于接收所述FPGA单元发送的采集数据；
所述无人机信号检测子单元，用于分析所述采集数据的频谱特征，并将所述采集数据的频谱特征与预设的特征库进行匹配，从而判断所述采集数据是否为无人机信号，并在判定所述采集数据为无人机信号后，建立与所述FPGA单元之间的通讯连接，并给所述FPGA单元发送产生与所述采集数据对应的干扰信号输出的控制命令。
6.根据权利要求1-5任一所述的便携式无人机干扰器，其特征在于，所述便携式无人机干扰器还包括与所述操作终端(50)连接的光电组件(60)，其中：
所述光电组件(60)，用于拍摄无人机图像，并将所述无人机图像发送给所述操作终端(50)。
7.根据权利要求6所述的便携式无人机干扰器，其特征在于，
所述便携式无人机干扰器还包括USB集线器(70)，所述USB集线器(70)用于建立所述信号处理组件(40)、所述光电组件(60)以及所述操作终端(50)之间的通讯连接。
8.根据权利要求7所述的便携式无人机干扰器，其特征在于，所述操作终端(50)包括无人机图像接收单元、与所述无人机图像接收单元依次连接的无人机图像识别单元以及无人机图像显示单元，其中：
所述无人机图像接收单元，用于接收所述光电组件(60)发送的无人机图像；
所述无人机图像识别单元，用于采用无人机深度学习识别算法识别所述无人机图像中的无人机；
所述无人机图像显示单元，用于在所述射频接收组件(30)确认无人机的方位后，光电显示无人机入侵方位的背景图像。
9.根据权利要求8所述的便携式无人机干扰器，其特征在于，所述操作终端(50)还包括干扰信号命令发送单元以及用户交互单元，其中：
所述干扰信号命令发送单元，用于发送使所述FPGA单元产生干扰信号的干扰信号命令。
10.根据权利要求9所述的便携式无人机干扰器，其特征在于，所述便携式无人机干扰器还包括连接所述天线组件(10)与所述射频收发组件的双工器(80)。
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