CN112564850A - 一种宽频带全方位无人机通信信号阻断装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种宽频带全方位无人机通信信号阻断装置及方法，该装置包括六根信号发射天线，六根天线由电子开关切换选择，360°全方位覆盖，并具备产生干扰激励信号完成对目标信号的阻断的能力。本发明通过合理布局天线阵列流形，可以进行全方位或任一方向信号发射，且具备快速切换发射方位的能力。系统可产生任意频段或任意频段的组合的干扰信号，能够根据侦测到的无人机通信信号频率形成对应的干扰信号频段，从而阻断无人机的通信信号，可以有效地消除无人机入侵引发的隐患。

Description

一种宽频带全方位无人机通信信号阻断装置及方法
技术领域
本发明涉及无人机反制和无线电通信干扰技术领域，具体是一种无人机通信阻断装置及方法。
背景技术
由于低价格，强可操控性，消费级无人机市场迎来了井喷式的增长。但与此同时，无人机市场的快速增长也带来了严重的安全与隐私隐患，无人机的“黑飞”、“滥飞”事件频发。通常这些无人机由于体积小，导致雷达反射截面积小，不易被发现和拦截。一些无人机厂商在敏感地区设置了禁飞区，禁止在这些区域飞行。然而设置禁飞区仅对特定厂商的飞机起约束作用，无法完全避免无人机“黑飞”。在所有区域限制所有无人机飞行显然是不现实的，因此在特定区域部署反无人机系统，对入侵无人机进行及时有效的探测，就显得尤为必要。因此，反无人机系统应运而生。无线电通信干扰技术因为具有拦截效果明显、附带损伤小等优点，得到了最为广泛的应用，成为反无人机系统的最主要手段之一。目前，反无人机系统无线电通信干扰方式主要分为欺骗式干扰和压制式干扰。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种宽频带全方位无人机通信信号阻断装置和方法。对具有某一通信频率的无人机进行通信干扰以达到反无人机“黑飞”的目的。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种宽频带全方位无人机通信信号阻断装置，该装置包括宽频功放模块、干扰天线选择模块和宽频天线阵列模块。
所述宽频天线阵列模块包括6根信号发射天线，每根信号发射天线覆盖至少60°的范围，干扰波束俯仰角为30°，所述6根信号发射天线均匀朝向，实现360°范围的全向干扰能力；
所述干扰天线选择模块通过电子开关切换器件与宽频天线阵列模块中的信号发射天线相连接，选择任意根信号发射天线是否发射干扰信号，实现特定方向或者全方向的信号干扰；
所述宽频功放模块包括若干个射频收发器，用于产生任意频段或多种频段范围的组合，实现任意带宽范围的信号干扰。
进一步地，所述宽频功放模块还包括频率合成元件、激励器、功率放大器、多滤波器组和噪声发生器；射频收发器、频率合成元件、激励器、功率放大器和多滤波器组依次连接，最终将滤波后的信号通过天线发射；所述噪声发生器与频率合成元件连接，用于信号产生过程中的降噪。
进一步地，若干个射频收发器产生任意频段或多种频段范围的组合，包括但不限于无人机下行遥测与信息传输链路1430-1444MHz频段、无人机上行遥控、下行遥测与信息传输链路的备份频段2408-2440MHz频段以及无人机上行遥控链路的840.5-845MHz频段，从而可进行压制性干扰和瞄准式干扰。并可调制频移键控FSK、码分多址CDMA等不同样式的信号，从而获得无人机通信信号的调制方式，实现针对性干扰。
进一步地，所述射频收发器为射频(RF)捷变收发器件，单颗射频(RF)捷变收发器件支持的通道带宽范围为小于200kHz至56MHz，具备频分双工模式FDD和时分双工模式TDD。满足无人机通信干扰所需的带宽和能量要求，从而实现扫频或特定频段干扰无人机通信信号。
本发明还提供一种宽频带全方位无人机通信信号阻断装置的信号阻断方法，该方法包括如下步骤：
(1)干扰天线选择模块通过电子开关切换器件选择宽频天线阵列模块中的信号发射天线是否发射干扰信号；
(2)发射干扰信号的天线通过宽频功放模块中若干个射频收发器产生任意频段或多种频段范围的组合，实现任意带宽范围的信号干扰。
本发明采用压制式干扰的通信干扰原理，利用无线通信的信道具有开放性特点来进行通信干扰，使得无人机信号的接收端无法接收或者仅能接收到信息量较低的信号，从而阻断无人机的通信。在未检测到目标信号时，装置可根据屏幕显示控制指令对干扰频段和干扰的样式进行配置，干扰样式分为自动干扰模式和手动干扰模式，自动干扰模式在得到电磁侦测的结果后可以自行发起干扰，而手动干扰模式可以配合雷达工作，继续下发干扰频段和干扰样式。
与现有技术相比，本发明具有如下优势：
1.传统的压制式干扰方法或者为窄带瞄准式干扰，即对一个很窄的频率带进行干扰，优点为能量利用率高，缺点为要求频率重合性好，或者为阻塞式干扰，覆盖无人机通信的整个工作频段，干扰频谱很宽，但干扰功率因分布在整个频段内所以效率不高。本发明采用了一种综合方案，提供了干扰模式自适应切换装置，可以根据无人机信号自适应选择瞄准式干扰和阻塞式干扰方案，当干扰装置收到电磁侦测的方向结果时可以切换为瞄准式干扰，并且可以定向干扰并在装置中硬件实现。所述装置综合了两种方法的优点，实现了宽带频谱阻断和特定干扰频段针对干扰的功能。
2.传统的压制式干扰方法使用定向天线进行干扰信号发射，所述装置通过布局六个扇区的天线构成复杂的阵列流形，实现了360°全向信号发射的能力，而且可以根据实际情况来自适应选择任意扇区或全向发射干扰信号，解决了无人机来向不确定导致定向天线发射的信号难以有效干扰无人机的难题。通过装置的结构设计，实现了方位的快速切换，解决了无人机来向快速变化时，传统的转台式结构难以及时旋转到指定方向来发射干扰信号的问题。相较于传统的转台带动定向天线切换方位的办法响应速度大幅增强。
3.本发明采用AD9361射频(RF)收发器，针对无人机通信信号阻断应用优化了无线电配置。本装置涵盖大部分特许执照和免执照频段，支持的通道带宽范围为小于200kHz至56MHz，通过若干AD9361射频(RF)收发器组合，产生起始频率最高可达448MHz。
附图说明
图1是本发明的一种宽频带全方位无人机通信信号阻断装置图。
图2是本发明所述装置的器件构成工作原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明具体实施方式作进一步详细说明。
如图1和图2所示，本发明提供的一种宽频带全方位无人机通信信号阻断装置，该装置包括宽频功放模块、干扰天线选择模块和宽频天线阵列模块。
所述宽频天线阵列模块包括6根信号发射天线，每根信号发射天线覆盖至少60°的范围，干扰波束俯仰角为30°，所述6根信号发射天线均匀朝向，实现360°范围的全向干扰能力；
所述干扰天线选择模块通过电子开关切换器件与宽频天线阵列模块中的信号发射天线相连接，选择任意根信号发射天线是否发射干扰信号，实现特定方向或者全方向的信号干扰；
所述宽频功放模块包括若干个射频收发器、频率合成元件、激励器、功率放大器、多滤波器组和噪声发生器；射频收发器、频率合成元件、激励器、功率放大器和多滤波器组依次连接，最终将滤波后的信号通过天线发射；所述噪声发生器与频率合成元件连接，用于信号产生过程中的降噪。若干个射频收发器用于产生任意频段或多种频段范围的组合，实现任意带宽范围的信号干扰。
所述射频收发器为射频(RF)捷变收发器件，单颗射频(RF)捷变收发器件支持的通道带宽范围为小于200kHz至56MHz，具备频分双工模式FDD和时分双工模式TDD。满足无人机通信干扰所需的带宽和能量要求，从而实现扫频或特定频段干扰无人机通信信号。
若干个射频收发器产生任意频段或多种频段范围的组合，包括但不限于无人机下行遥测与信息传输链路1430-1444MHz频段、无人机上行遥控、下行遥测与信息传输链路的备份频段2408-2440MHz频段以及无人机上行遥控链路的840.5-845MHz频段，从而可进行压制性干扰和瞄准式干扰。并可调制频移键控FSK、码分多址CDMA等不同样式的信号，从而获得无人机通信信号的调制方式，实现针对性干扰。
本发明还提供了一种宽频带全方位无人机通信信号阻断装置的信号阻断方法，该方法包括如下步骤：
(1)干扰天线选择模块通过电子开关切换器件选择宽频天线阵列模块中的信号发射天线是否发射干扰信号；
(2)发射干扰信号的天线通过宽频功放模块中若干个射频收发器产生任意频段或多种频段范围的组合，实现任意带宽范围的信号干扰。
具体实施例如下：
以大疆精灵4Pro V2.0为靶机，飞行高度100米，悬停，通视无遮挡，郊区较干净电磁环境，有正常移动基站信号。当未检测到目标时，所述装置将工作在所需的设定状态，即干扰频段和干扰样式由人为设置，在此场景下可以设定为对大疆精灵4Pro的通信频段进行全向干扰。当飞机起飞并被电磁侦测到结果时，由于可以准确得到测得频段和方向信息，若处在自动模式，所述装置可以自适应地切换到特定的频段，然后根据设定好的干扰策略发送干扰信号。发射干扰信号方式为多颗捷达收发器件协同产生所需的频率和带宽，覆盖频段可以满足无人机通信信号干扰的需要。并且干扰信号由天线发射出去，发射策略为当设置的是自动模式时，根据得到的方向结果按既定的干扰策略发送干扰信号，既定策略可设置为全方向或一个扇区方向。当工作在手动模式时，一切上述策略方案都可由人为进行设定，以手动方式进行无人机通信信号干扰。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效变换，或直接或间接运用附属在其他相关产品的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种宽频带全方位无人机通信信号阻断装置，其特征在于，该装置包括宽频功放模块、干扰天线选择模块和宽频天线阵列模块。
所述宽频天线阵列模块包括6根信号发射天线，每根信号发射天线覆盖至少60°的范围，干扰波束俯仰角为30°，所述6根信号发射天线均匀朝向，实现360°范围的全向干扰能力；
所述干扰天线选择模块通过电子开关切换器件与宽频天线阵列模块中的信号发射天线相连接，选择任意根信号发射天线是否发射干扰信号，实现特定方向或者全方向的信号干扰；
所述宽频功放模块包括若干个射频收发器，用于产生任意频段或多种频段范围的组合，实现任意带宽范围的信号干扰。
2.根据权利要求1所述的一种宽频带全方位无人机通信信号阻断装置，其特征在于，所述宽频功放模块还包括频率合成元件、激励器、功率放大器、多滤波器组和噪声发生器；射频收发器、频率合成元件、激励器、功率放大器和多滤波器组依次连接，最终将滤波后的信号通过天线发射；所述噪声发生器与频率合成元件连接，用于信号产生过程中的降噪。
3.根据权利要求1所述的一种宽频带全方位无人机通信信号阻断装置，其特征在于，若干个射频收发器产生任意频段或多种频段范围的组合，包括但不限于无人机下行遥测与信息传输链路1430-1444MHz频段、无人机上行遥控、下行遥测与信息传输链路的备份频段2408-2440MHz频段以及无人机上行遥控链路的840.5-845MHz频段，从而可进行压制性干扰和瞄准式干扰。并可调制频移键控FSK、码分多址CDMA等不同样式的信号，从而获得无人机通信信号的调制方式，实现针对性干扰。
4.根据权利要求1所述的一种宽频带全方位无人机通信信号阻断装置，其特征在于，所述射频收发器为射频(RF)捷变收发器件，单颗射频(RF)捷变收发器件支持的通道带宽范围为小于200kHz至56MHz，具备频分双工模式FDD和时分双工模式TDD。满足无人机通信干扰所需的带宽和能量要求，从而实现扫频或特定频段干扰无人机通信信号。
5.一种权利要求1-4任一项所述的宽频带全方位无人机通信信号阻断装置的信号阻断方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)干扰天线选择模块通过电子开关切换器件选择宽频天线阵列模块中的信号发射天线是否发射干扰信号；
(2)发射干扰信号的天线通过宽频功放模块中若干个射频收发器产生任意频段或多种频段范围的组合，实现任意带宽范围的信号干扰。
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