CN112278273A

CN112278273A - 一种反无人机系统的多用途靶机及其工作方法

Info

Publication number: CN112278273A
Application number: CN201910684243.4A
Authority: CN
Inventors: 罗志深; 孙久元; 梁子西
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-07-26
Filing date: 2019-07-26
Publication date: 2021-01-29

Abstract

本发明涉及反无人机系统的多用途靶机及其工作方法，涉及的技术领域包括该靶机具有同时携带多种无人机无线电通信频率特征，以及模拟多种无人机的飞行特性，有智能化的迫降系统，本发明采用动力电机、燃料电池、机载通信接收模块和机身一体化设计，方便运输携带，模块化的设计能短时间内完成维修任务，适合外场使用，最终地面控制端能实时查看靶机通信链路的状态，并记录在黑匣子内。

Description

一种反无人机系统的多用途靶机及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种反无人机系统的多用途靶机及其工作方法，其所属的技术领域包括该靶机具有多种无线电通信频率，可以模拟多种无人机的飞行特征，有智能化的迫降系统。

背景技术

在目前无人机具有巨大的商用价值，被广泛应用在航拍、电力巡线、遥感测绘等领域，但是随之而来的问题也与日俱增。无人机入侵民用机场给民航客机带来了巨大隐患，为了应对无人机带来的危害，各个研究单位和企业都设计了自家的反无人机设备来应对此问题，但是在测试反无人机设备的功能性和可靠性时，需要携带大量的无人机来参与测试，给户外测试人员带来极大不便。并且常见的无人机只携带至多两种通信频率，通信功率不可调节，只能模拟一种飞行器的飞行特性，且当受到反无人机设备干扰时，容易造成坠机产生财产损失。

因此，基于上述问题，需要设计一种反无人机系统的多用途靶机及其工作方法。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明的要解决的技术问题是：使用一台多用途多旋翼式靶机可以完成多种测试任务，其通信频段的功率是可调节的，靶机使用燃料电池供电；地面控制端能实时显示反无人机设备对靶机通信链路的干扰情况，可以选择性的启停不同的通信频段，地面控制端每个通信频段都能接收靶机导航卫星的数据。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种反无人机系统的多用途靶机及其工作方法，包括：

多旋翼式靶机和地面控制端组成；其中

所述多旋翼式靶机包括：导航模块，燃料电池，动力电机，迫降模块和机载接收模块；

所述地面控制端包括：通信频道选择模块，靶机和地面控制端的电量显示器和靶机坐标显示模块；

通过对市面上商用无人机的频谱识别，得出其重要的频率分围为433MHZ、915MHZ、1.5GHZ、2.4GHZ、5.8GHZ，极少数的采用200MHZ。所述的多旋翼式靶机携带的通信模块，具有模拟以上飞行器通信特性的功能，满足反无人机设备的测试要求，通过地面控制端的在线设置，可以选择所需的通信频段和发射功率。

多旋翼式靶机采用高力效比的动力电机，能模拟市面上商业化的“低小慢”飞行器的飞行速度，飞行姿态。多旋翼式靶机采用燃料电池，燃料电池相比于锂电池数小时的充电时间，其数分钟就可以完成能源补充的优势，在靶机上应用具有极大的优势，尤其是在户外工作期间，能满足连续工作的要求。靶机装载智能化的迫降模块，它通过CAN总线与飞行控制单元通信，当所有通信链路和导航信号都被反无人机设备干扰时，它能接收到飞行控制单元提供的飞行数据，依据合适的高度数据，停转所有动力电机，打开迫降系统，大幅降低靶机的损毁程度。

地面控制端可以实时调节与靶机的通信频段和功率，来配合反无人机设备的测试。每个通信频段都能传输靶机实时的导航信息，并呈现在靶机坐标显示模块，可以根据测试要求调整靶机的飞行距离和飞行高度，也可以在靶机坠毁时，可以根据经纬度信息寻找残骸。

本发明的有益效果

本发明采用一架的靶机携带多种通信频段且通信的功率可调的方式，减小了反无人机设备户外测试的工作负荷，拥有模拟多目标的能力，便于检测反无人机设备的功能性和可靠性，该发明拥有智能化的迫降模块，有效提高了靶机在反无人机设备强干扰下的安全能力，靶机使用燃料电池便于户外使用；地面发射端采用一体化的设计，便于外场携带。

附图说明：

图1是本发明的无人机整体硬件结构示意图

图2是本发明的地面发射端整体结构示意图

具体实施方式：

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本发明的总体结构方案的确定以某长寿命多旋翼式靶机设备为基础，开展结构模块化、一体化、紧凑化设计工作。总体结构采用轻型复合材料。机载通信接收模块采用LoRa扩频调制技术，拥有更强的抗干扰能力。地面控制端具有外置的LNA及其独立的抗噪电路，提升接收和发射的灵敏度、传输距离和抗干扰能力。

具体而言，如图1所示，本发明提出的一种反无人机系统的多用途靶机：GPS导航模块1、北斗导航模块2、燃料电池3、螺旋桨4、迫降模块5、动力电机6、电机指示灯7、通信接收模块棒状天线8、通信接收模块指示灯9、靶机工作状态指示灯10、机载通信接收模块11；

如图2所示，本发明提出的一种反无人机系统的多用途靶机的地面控制端：地面控制端供电口12、通信频道指示器13、通信频道选择模块14、地面控制端发射天线15、靶机和地面控制端的电量显示器16、靶机坐标显示模块17；

图1描述了靶机的硬件构成。硬件体系包括：1）多旋翼式的碳纤维机身，高力效比的动力电机，燃料电池，智能迫降模块；2）其中智能迫降模块能根据无人机控制单元的指令，按照当时的飞行高度选择合适的时机触发迫降模块；3）通信接收模块，包含200MHZ、433MHZ、915MHZ、1.5GHZ、5.8GHZ天线；4）双冗余的导航天线和燃料电池的电量指示灯；

图2描述了地面控制端的硬件构成。其中包括：1）高亮度的显示屏；2）通过选择开关可以调节不同通信频段的功率和通道的启停；3）导航数据传输模块，可以显示靶机实时的位置；

分系统设计过程中，减少零件总数，简化附件以及安装工序，增加系统可靠性，主要如下：

1)动力电机6与靶机采用模块化插拔式的设计，当电机出现异常时，仅松开一颗固定螺栓就可以实现电机的替换，满足靶机在外场维护的要求，减少维护工序；

2)燃料电池3与靶机机身采用插拔式连接，在固定处使用手拧螺栓锁止，燃料电池的充气口在电池的底部，防止飞行过程中被太阳暴晒；

3)GPS导航模块1与北斗导航模块2是并行工作的，同时给飞行控制单元提供导航数据，当其中一个模块出现故障时，另外一个模块就能接替，保证靶机的导航数据稳定；

4)电机指示灯7能实时显示动力电机6的工作状态，当靶机在待机状态下，电机指示灯7能获得飞行控制单元发出的指令，以不同的颜色和频率显示动力电机6是否需要更换或继续工作；

5)迫降模块5是靶机的最后一个安全保障模块，按照预定程序，飞行控制单元会收集靶机的工作情况，通过对通信链路与导航信息的分析，若判断得出靶机已经失控，那么飞行控制单元会停转动力电机6以及螺旋桨4，通过靶机内置的气压计判断飞行高度，择时打开迫降模块5，迫降模块5通过内置的二氧化碳气体推开密封盖，打开降落伞完成紧急迫降，降落后当靶机的通信链路恢复正常时，GPS导航模块1与北斗导航模块2会自动地把靶机的坐标信息发送至地面控制端的靶机坐标显示模块17；

6)通信频道指示器13能实时显示当前采用的通信频段，其指示器能显示通信链路的状态，用不同闪烁频率来通知管理人员，此时的工作情况，同时它也会存储靶机的通信链路断开的时间、位置等信息；通信频道选择模块14负责选择通信频段和功率调整，根据反无人机设备的要求可同时选择多路或者一路通信频段；靶机和地面控制端的电量显示器16可以实时反馈剩余电量，增加靶机的安全性，提前预防靶机飞行途中断电坠机的风险；

以上依据本发明的实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的技术人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书的内容，必须要结合权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims

1.一种反无人机系统的多用途靶机及其工作方法，其特征在于，包括GPS导航模块1、北斗导航模块2、燃料电池3、螺旋桨4、迫降模块5、动力电机6、电机指示灯7、通信接收模块棒状天线8、通信接收模块指示灯9、靶机工作状态指示灯10、机载通信接收模块11、地面控制端供电口12、通信频道指示器13、通信频道选择模块14、地面控制端发射天线15、靶机和地面控制端的电量显示器16、靶机坐标显示模块17；

所述GPS导航模块1和北斗导航模块2作为飞行控制单元的导航信息接收模块，负责发送靶机的实时位置；当靶机受到反无人机设备干扰或其他因素发生坠机时，飞行控制单元优先停转动力电机6，并在靶机的合适高度开启迫降模块5，此时GPS导航模块1和北斗导航模块2会不间断的发送靶机所在位置，靶机工作状态指示灯10会以标准的SOS频率闪烁，直至工作人员找到靶机；

所述通信频道选择模块14可以根据反无人机设备的测试要求调节频段的数量和功率，通信频道指示器13会实时显示当前状态下，靶机于地面控制端的通信频段，当受到干扰时，通信频道指示器13会以不同的频率闪烁，若通信频段被切断会则其会以明显的颜色提醒工作人员，并把数据记录至黑匣子；

所述靶机坐标显示模块17，在靶机正常工作时会实时显示靶机的所在位置，当受到干扰时，其会不间断地唤醒GPS导航模块1和北斗导航模块2，直到接收到靶机的位置信息；靶机坠机时，可以根据靶机坐标显示模块17的信息寻找靶机。

2.如权利要求1所述的多用途靶机，其特征在于，迫降模块5采用二氧化碳或其他一般的压缩气体推开盖板，展开降落伞。

3.如权利要求1所述的多用途靶机，其特征在于，地面控制端供电口12内置智能识别模块，能接入直流电10V至48V或交流电100V至220V。

4.如权利要求1所述的多用途靶机，其特征在于，机载通信接收模块11、通信接收模块棒状天线8与地面控制端发射天线15，不局限于200MHZ、433MHZ、915MHZ、1.5GHZ、5.8GHZ通信频段，可以根据需求做增减。

5.如权利要求1所述的多用途靶机，其特征在于，靶机和地面控制端的电量显示器16，可以实时显示靶机的剩余电量，并提示工作人员是否选择靶机返航。

6.如权利要求1所述的多用途靶机，其特征在于，动力电机6与靶机机身采用插拔式的模块化设计，工作人员仅需松开一枚固定螺栓即可完成更换。

7.如权利要求1所述的多用途靶机，其特征在于，动力电机6的状态会通过电机指示灯7提示工作人员，适时更换动力电机6。