CN111510243B - 基于软件无线电平台的无人机察打一体防御系统和防御方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于软件无线电平台的无人机察打一体防御系统和防御方法，防御系统包括控制器，控制器连接有射频收发器，射频收发器连接有侦测接收天线、压制发射天线和诱骗发射天线；所述射频收发器用于通过侦测接收天线检测设定区域内的无线电波并将其发送给控制器；所述控制器用于：通过从射频收发器接收到的无线电波判断设定区域内是否有无人机；如果设定区域内有无人机，则判断其的身份是否合法；如果无人机的身份不合法，则控制压制发射天线发出压制无线电波对其进行压制，或者控制诱骗发射天线向其发射诱骗信号对其进行诱骗。本发明所提供的技术方案，能够防止对合法无人机的误打击，提高无人机防御系统的可靠性。

Description

基于软件无线电平台的无人机察打一体防御系统和防御方法

技术领域

本发明属于无人机防御技术领域，具体涉及一种基于软件无线电平台的无人机察打一体防御系统和防御方法。

背景技术

随着技术的不断进步，以“无人机”为典型代表的低空慢速小目标无人驾驶飞行器，由于具备成本低廉、操控简单、起降方便、用途广泛等优点，无人机被广泛应用于军民各领域。然而这也给不法分子以可乘之机，通过操控无人机可入侵机场、边境、监所、油库、核电站、军事禁区和大型集会现场，甚至运送武器毒品、投掷生化物和危险品、侦察窃取军事情报等非法活动。

针对上述问题，反无人机系统应运而生。目前常用的反无人机系统主要包括物理攻击、强压制干扰和导航诱骗三种类型，其中物理攻击的成本高、难度大，且容易造成地面附带伤害；强压干扰主要是采用发射强电磁信号干扰无人机与其地面控制站之间的数据链路以使其失去控制，这种方法的成本比较低，但是强电磁信号会对周围环境造成电磁污染；导航诱骗是通过天线将大于真实导航卫星信号的虚假导航卫星信号发射出去，遮断真实的卫星导航信号，使得无人机接收到虚假的导航信号，从而对其飞行状态进行控制。

在对无人机进行察打时，需要先侦察区域内是否有无人机。目前常用的方法有：无线电频谱监测法、雷达检测方法、声波识别方法和可见光/红外线侦测方法。声波识别法是通过检测无人机电机和旋翼工作时由于振动产生的噪声来侦测无人机；可见光/红外线侦测方法是利用可见光或目标的热红外反射，采用超视距、高清、透雾的可见光摄像机和红外热像仪传感器组合来进行无人机侦察；无线电频谱监测法是通过侦测无人机与地面遥控者之间的无线电信号来侦测无人机。

上述三种侦测方式中，无线电频谱检测法是切实可行的侦测手段，且比另外两种的检测结果更加准确并且侦测范围广。很多场景中，不仅会有入侵的无人机，还可能有合法的用于进行侦测、航拍的无人机，而在无人机察打防御系统对所防御区域内的无人机都是进行无差别的察打，如此便会造成防御系统可靠性差的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于软件无线电平台的无人机察打一体防御系统和防御方法，以解决现有技术中无人机防御系统可靠性差的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于软件无线电平台的无人机察打一体防御系统，包括控制器，控制器连接有射频收发器，射频收发器连接有侦测接收天线、压制发射天线和诱骗发射天线；所述射频收发器用于通过侦测接收天线检测设定区域内的无线电波并将其发送给控制器；所述控制器用于：

通过从射频收发器接收到的无线电波判断设定区域内是否有无人机；

如果设定区域内有无人机，则判断其的身份是否合法；

如果无人机的身份不合法，则控制压制发射天线发出压制无线电波对其进行压制，或者控制诱骗发射天线向其发射诱骗信号对其进行诱骗。

进一步的，所述控制器为全可编程器件Zynq-7000SoC，所述射频收发器为AD9371射频收发器。

进一步的，所述系统还包括时钟模块，时钟模块连接控制器和射频收发器的时钟接口，用于同步控制器和射频收发器的时钟。

进一步的，判断无人机身份是否合法的方法包括如下步骤：

当检测到设定区域内有无人机时，获取其位置坐标；

获取所有合法无人机的位置坐标，判断是否有合法无人机与所检测到的无人机位置坐标一致，如果有，则判断所检测到的无人机身份合法。

进一步的，当判断出有合法无人机与所检测到的无人机的位置坐标一致时，控制该合法无人机按照设定轨迹移动；控制器获取所检测到的无人机的运行轨迹，判断其是否与所述设定轨迹一致，如果一致则判断所检测到的无人机为合法无人机。

一种基于软件无线电平台的无人机察打一体的防御方法，包括如下步骤：

通过从射频收发器接收到的无线电波判断设定区域内是否有无人机；

如果设定区域内有无人机，则判断其的身份是否合法；

如果无人机的身份不合法，则控制压制发射天线发出压制无线电波对其进行压制，或者控制诱骗发射天线向其发射诱骗信号对其进行诱骗。

进一步的，判断无人机身份是否合法的方法包括如下步骤：

当检测到设定区域内有无人机时，获取其位置坐标；

获取所有合法无人机的位置坐标，判断是否有合法无人机与所检测到的无人机位置坐标一致，如果有，则判断所检测到的无人机身份合法。

进一步的，当判断出有合法无人机与所检测到的无人机的位置坐标一致时，控制该合法无人机按照设定轨迹移动；控制器获取所检测到的无人机的运行轨迹，判断其是否与所述设定轨迹一致，如果一致则判断所检测到的无人机为合法无人机。

本发明的有益效果：本发明所提供的技术方案，当检测到设定区域内有无人机时，首先判断其合法性，当其身份不合法后再对其进行压制或诱骗，从而防止对合法无人机的误打击，提高无人机防御系统的可靠性。

附图说明

图1是本发明系统实施例中基于软件无线电平台的无人机察打一体防御系统的结构示意图；

图2是本发明系统实施例中基于软件无线电平台的无人机察打一体防御系统的防御方法的流程图。

具体实施方式

系统实施例：

本实施例所提供的基于软件无线电平台的无人机察打一体防御系统，用于对无人机的侦察、诱骗和压制，解决现有技术中无人机防御系统可靠性差的问题。

本实施例所提供的基于软件无线电平台的无人机察打一体防御系统，其结构如图1所示，包括控制器、射频收发器、侦测接收天线、压制发射天线和诱骗发射天线；控制器与射频收发器连接，两者之间进行信息交互；侦测接收天线、压制发射天线和诱骗发射天线与射频收发器连接，射频收发器通过侦测接收天线接收设定区域内的无线电信号，通过压制发射天线向设定区域内的无人机发出压制无线电波，通过诱骗发射天线向设定区域内的无人机发出诱骗信号。

本实施例中控制器采用的是型号为Zynq-7000 SoC的全可编程器件，射频收发器采用的是型号为AD9371的射频收器。

Zynq-7000 SoC芯片是基于Xilinx全可编程的可扩展处理平台结构，将ARM处理器的软件可编程性与FPGA的硬件可编程性有机结合，不仅可用以实现重要分析与硬件加速，而且为复杂嵌入式系统的软硬件协同工作方案提供平台结构支持。

Zynq-7000 SoC芯片包括ARM处理器资源(Processing System，PS)和FPGA逻辑资源(Programmable Logic，PL)，也就是芯片的系统控制部分和FPGA逻辑计算功能；其中ARM处理器资源用于运行嵌入式系统、跟踪用户配置启动相应程序模块、完成模拟的初始化配置以及与上位机的接口、人际交互界面等软件功能；FPGA逻辑资源用于实现自定义IP模块，完成星历、伪码、时序等高速逻辑计算功能，生成中频基带信号，控制诱骗信号和压制信号的产生。接收测向中频基带信号，解调计算目标方位。使用时在FPGA逻辑资源侧开发所有模块，通过内置AXI高速接口(最高吞吐量达到9.6Gbit/s)来与ARM进行数据交互。

AD9371射频收发器是ADI公司推出的高集成度射频解决方案，其结构集成了AD/DA变换器、滤波、放大、增益控制、频率合成器等模块，工作频段为300MHz～6GHz之间，支持最高100MHz接收器带宽。另外，它还支持带宽高达250MHz的观测接收器和发送频率合成，能够适应数字校正算法。AD9371射频收发器通过FMC接口与控制器相连，具有无缝FPGA连接能力，通过该集成收发器上预留的SPI接口即可完成射频收发模块参数配置和状态信息读取。

AD9371射频收发器的一个接收端连接侦测接收天线，一个输出端连接压制信号发射天线，一个输出端连接诱骗信号发射天线。

AD9371射频收发器为软件无线电的平台的核心部分，主要用来实现中频信号的上变频、功率调控，将模拟信号转为射频信号，将基带控制信号转变为指定频带和带宽的压制信号，将指定模式的卫星导航诱骗基带信号转变为诱骗信号。接收解调侦测信号，转变为数字中频信号，发送给基带板。AD9371射频收发器通过JESD204B高速接口与控制器通讯连接。

本实施例所提供的基于软件无线电平台的无人机察打一体防御系统，将无人机无线电侦测技术、导航诱骗技术、通讯压制技术，集成到Zynq-7000SoC全可编程器件和AD9371软件无线电平台上，实现侦察、诱骗、压制的察打一体综合系统。该系统具有高度集成化、复用化、微型化、智能化的优点，并且经济高效、便于便携使用。

本实施例所提供的基于软件无线电平台的无人机察打一体防御系统，其防御方法为：

(1)射频收发器通过侦测接收天线接收设定区域内的无线电波，并将其发送给控制器。

(2)控制器根据从射频收发器接收到的无线电波信息判断设定区域内是否存在无人机。

无人机在飞行时需要接收地面的控制指令以及与地面的控制站进行数据传输、图像传输等信息交互。无人机遥控系统通常采用的是频率为2.4GHz的信号进行操作指令传输，进行图像传输时通常采用5.8GHz的信号。因此采用侦测接收天线接收设定区域内的无线电波后，控制器对其进行识别，判断其中是否存在频率为2.4GHz或5.8GHz的无线电波，如果存在，则判断为设定区域内存在无人机。

(3)当控制器判断出设定区域内存在无人机时，对其身份的合法性进行验证，判断其身份是否合法；

如果无人机的身份不合法，则向其发送压制无线电波对其进行压制，或者通过诱骗发射天线发出诱骗信号对其进行诱骗，从而实现对该无人机进行防御。

本实施例中判断无人机身份是否合法的方法为：

控制器根据侦测接收天线接收到的无人机所发出的无线电波得到无人机的位置坐标；

控制器与合法无人机系统通讯连接，向合法无人机系统发送查询各合法无人机位置坐标的信息；

合法无人机系统接收到控制器发送过来的信息后，将各合法无人机的位置坐标发送给控制器，控制器判断是否有合法无人机与所检测到的无人机位置坐标一致；

如果有，则判断为所检测到的无人机身份合法；

如果没有，则判断为所检测到的无人机身份不合法。

进一步的，在防御系统中还设置有时钟模块，时钟模块是基于型号为A9528的时钟芯片，连接控制器和射频收发器的时钟接口，从而使控制器和射频收发器的时钟同步。

进一步的，当判断出有与所检测到无人机位置一致的合法无人机后，向合法无人机系统发送控制该合法无人机按照设定轨迹运动的指令；控制器通过定位装置检测无人机的位置坐标以得到其运行轨迹，判断其是否与设定轨迹一致；如果一致则判断身份是否合法。

方法实施例：

本实施例提供一种基于软件无线电平台的无人机察打一体防御方法，与上述系统实施例中基于软件无线电平台的无人机察打一体防御系统的防御方法相同，该防御方法在上述系统实施例中做了详细介绍，本实施例中不多做说明。

以上公开的本发明的实施例只是用于帮助阐明本发明的技术方案，并没有尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种基于软件无线电平台的无人机察打一体防御系统，包括控制器，控制器连接有射频收发器，射频收发器连接有侦测接收天线、压制发射天线和诱骗发射天线；所述射频收发器用于通过侦测接收天线检测设定区域内的无线电波并将其发送给控制器；其特征在于，所述控制器用于：

通过从射频收发器接收到的无线电波判断设定区域内是否有无人机；

如果设定区域内有无人机，则判断其的身份是否合法；判断无人机身份是否合法的方法包括如下步骤：

当检测到设定区域内有无人机时，获取其位置坐标；

获取所有合法无人机的位置坐标，判断是否有合法无人机与所检测到的无人机位置坐标一致；

当判断出有合法无人机与所检测到的无人机的位置坐标一致时，控制该合法无人机按照设定轨迹移动；

控制器获取所检测到的无人机的运行轨迹，判断其是否与所述设定轨迹一致，如果一致则判断所检测到的无人机为合法无人机；

如果无人机的身份不合法，则控制压制发射天线发出压制无线电波对其进行压制，或者控制诱骗发射天线向其发射诱骗信号对其进行诱骗。

2.根据权利要求1所述的基于软件无线电平台的无人机察打一体防御系统，其特征在于，所述控制器为全可编程器件Zynq-7000SoC，所述射频收发器为AD9371射频收发器。

3.根据权利要求1或2所述的基于软件无线电平台的无人机察打一体防御系统，其特征在于，所述系统还包括时钟模块，时钟模块连接控制器和射频收发器的时钟接口，用于同步控制器和射频收发器的时钟。

4.一种如权利要求1所述基于软件无线电平台的无人机察打一体防御系统的防御方法，其特征在于，包括如下步骤：

通过从射频收发器接收到的无线电波判断设定区域内是否有无人机；

如果设定区域内有无人机，则判断其的身份是否合法；判断无人机身份是否合法的方法包括如下步骤：

当检测到设定区域内有无人机时，获取其位置坐标；

获取所有合法无人机的位置坐标，判断是否有合法无人机与所检测到的无人机位置坐标一致；

当判断出有合法无人机与所检测到的无人机的位置坐标一致时，控制该合法无人机按照设定轨迹移动；

控制器获取所检测到的无人机的运行轨迹，判断其是否与所述设定轨迹一致，如果一致则判断所检测到的无人机为合法无人机；

如果无人机的身份不合法，则控制压制发射天线发出压制无线电波对其进行压制，或者控制诱骗发射天线向其发射诱骗信号对其进行诱骗。