CN112666555B - 一种基站式小型无人机分布式探测系统及探测方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于无人机技术领域，具体涉及一种基站式小型无人机分布式探测系统及探测方法。本发明中，所述通用射频阵列前端负责发送探测信号对作用区域的目标进行扫描探测，并对相应的回波信号进行处理，将处理结果回传给综合信息处理设备；所述综合信息处理设备统筹分配各节点雷达探测频率并接收通用射频阵列前端的对各作用区域探测信号的回波信号，进行综合处理，获取目标的大小、距离、速度、位置、方位信息，在电子地图上进行标绘和显示；所述配套设备为通用射频阵列前端和综合信息处理设备提供供电和通信设备。本发明解决现有产品中难以有效覆盖遮挡区域、设备发射功率受限、雷达设备造价高等问题，满足要地防御、反恐维稳等任务对“低慢小”目标的探测管控需求。

Description

一种基站式小型无人机分布式探测系统及探测方法

技术领域

本发明属于无人机技术领域，具体涉及一种基站式小型无人机分布式探测系统及探测方法。

背景技术

目前国内外也具有对“低慢小”无人机的探测、识别、跟踪能力的相关技术及研究成果，如美国、俄罗斯、英国、法国、以色列和意大利等国家均具有相应产品，例如美国R8SS-3D无人机探测雷达、意大利Black Knight无人机探测雷达、法国

500/1000安全雷达、荷兰ELVIRA无人机探测雷达、英国A400系列雷达等。

但是现有无人机雷达探测产品主要存在以下问题：(1)在城市等复杂地形条件下，遮挡严重，难以有效覆盖防护区域；(2)城市环境下发射功率受限，通常不允许大功率雷达使用；(3)雷达价格高，用户难以承受。且现有产品中还没有一种采用并实现了本发明专利中涉及到的“小型节点+联网部署”的分布式雷达探测技术。

发明内容

本发明的目的在于：为满足城市复杂环境下，利用雷达探测手段探测小型无人机等低空目标的需要，本发明提供一种基站式小型无人机分布式探测系统，通过分布式、小型化、基站式雷达探测设备，部署于铁塔、制高点等位置，解决现有产品中难以有效覆盖遮挡区域、设备发射功率受限、雷达设备造价高等问题，满足要地防御、反恐维稳等任务对“低慢小”目标的探测管控需求。

本发明采用的技术方案：

一种基站式小型无人机分布式探测系统，包括通用射频阵列前端、综合信息处理设备和配套设备，

所述通用射频阵列前端负责发送探测信号对作用区域的目标进行扫描探测，并对相应的回波信号进行处理，将处理结果回传给综合信息处理设备；

所述综合信息处理设备根据各分布节点情况，统筹分配节点探测频率，将参数设置等探测控制指令发送至各雷达探测节点的通用射频阵列前端进行探测信号的发射；同时接收通用射频阵列前端的对各作用区域探测信号的回波信号，并进行综合处理，获取目标的大小、距离、速度、位置、方位信息，在电子地图上进行标绘和显示；

所述配套设备为通用射频阵列前端和综合信息处理设备提供供电和通信设备。

所述通用射频阵列前端包括若干个雷达探测设备，基于现有移动通信网络基站平台安装架设，小功率发射。

所述雷达探测设备包含发射频扫天线、功率放大器、滤波器、变频器、信号处理板，综合信息处理设备根据分布式雷达探测设备各节点情况，统筹分配节点探测频率，将探测控制指令发送至各雷达探测设备节点的信号处理板，信号处理板根据探测控制指令完成探测信号的产生，探测信号经变频器、滤波器、功率放大器，进行信号的变频、滤波以及功率放大后输出给发射频扫天线，负责对作用范围内的无人机目标进行探测扫描。

所述雷达探测设备包含接收频扫天线、低噪声放大器、滤波器、变频器、信号处理板，接收频扫天线接收空间探测信号的回波信号，经低噪声放大器、滤波器、下变频器，进行回波信号的放大、滤波和下边频处理后输出至信号处理板，完成回波信号的搜索、提取和信号特征测量分析处理，并将分析处理的结果上报给综合信息处理设备。

基站式小型无人机分布式探测系统的探测方法，包括如下步骤：

步骤1、架设通用射频阵列前端设备；

步骤2、连接通用射频阵列前端与综合信息处理设备；

步骤3、综合信息处理设备根据分布式雷达探测设备各节点情况，统筹分配节点探测频率，将探测控制指令发送至各雷达探测设备节点的信号处理板，信号处理板根据探测控制指令完成探测信号的产生，探测信号经变频器、滤波器、功率放大器，进行信号的变频、滤波以及功率放大后输出给发射频扫天线，负责对作用范围内的无人机目标进行探测扫描；

步骤4、雷达探测设备接收频扫天线接收空间探测信号的回波信号，经低噪声放大器、滤波器、下变频器，进行回波信号的放大、滤波和下边频处理后输出至信号处理板，完成回波信号的搜索、提取和信号特征测量分析处理，并将分析处理的结果上报给综合信息处理设备；

步骤5、综合信息处理设备对各网点的探测数据进行综合分析、处理，获取低慢小目标的大小、距离、速度、位置、方位信息，并在电子地图进行标绘和显示；

步骤6、综合信息处理设备对整个雷达网络的探测结果进行监控，并可完成对重点目标的探测、告警和跟踪，实现对城域范围内低慢小目标的探测防御。

所述步骤1中，单个雷达探测设备架设位置对作用区域要求通视无遮挡，分布式雷达探测设备达到无死角覆盖作用效果。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明提供一种基站式小型无人机分布式探测系统及探测方法，采用“小型节点+联网部署”的雷达探测总体方案，解决现有产品中难以有效覆盖遮挡区域、设备发射功率受限、雷达设备造价高等问题；

(2)本发明提供一种基站式小型无人机分布式探测系统及探测方法，通用射频阵列前端的小型雷达采取基站式一体化集成设计，便于架设于现有移动通信网络的基站铁塔或其他制高点；

(3)本发明提供一种基站式小型无人机分布式探测系统及探测方法，采用小功率发射，能够以1W功率实现对1～1.5km范围内的“低慢小”目标的有效探测；

(4)本发明提供一种基站式小型无人机分布式探测系统及探测方法，能够工作于单基地雷达或MIMO雷达模式，多部雷达组网，减小城市复杂环境下遮挡效应的影响，共同完成对城域范围内低慢小目标的探测，并为实施目标告警管控提供技术支撑，可广泛应用于要地防御、反恐维稳和军事斗争领域。

附图说明

图1基站式小型无人机分布式探测系统效果示意图；

图2基站式小型无人机分布式探测系统组成框图；

图3基站式小型无人机分布式探测方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种基站式小型无人机分布式探测系统作进一步详细说明。

本发明针对目前广泛使用的具有低空飞行、飞行速度慢、不易被侦测发现等特征的低空慢速小目标(包括中小型飞机、直升机、三角翼、滑翔伞、无人机等)，基于分布式的小型基站式雷达探测设备，对保护区域范围内的“低慢小”目标进行探测、识别和跟踪。

如图1所示，本发明提供的一种基站式小型无人机分布式探测系统，包括通用射频阵列前端、综合信息处理设备和配套设备，

通用射频阵列前端包括若干个雷达探测设备，采取基站化设计，采用小功率发射，可基于现有移动通信网络基站平台安装架设，如图2所示，包含频扫天线、功率放大器、低噪声放大器、滤波器、变频器、信号处理板、电源模块、罗盘和时统模块等，主要负责发送探测信号对作用区域进行扫描探测，并对相应的回波信号进行处理，将处理结果回传给综合信息处理设备。

综合信息处理设备根据分布式雷达探测设备各节点情况，统筹分配节点探测频率，将参数设置等探测控制指令发送至各雷达探测节点的信号处理板，信号处理板根据探测控制指令完成探测信号的产生，探测信号经上变频器、滤波器、功率放大器，进行信号的上变频、滤波以及功率放大后输出给发射频扫天线，负责对作用范围内的无人机目标进行探测扫描；

接收频扫天线接收空间探测信号的回波信号，经低噪声放大器、滤波器、下变频器，进行回波信号的放大、滤波和下边频处理后输出至信号处理板，完成回波信号的搜索、提取和信号特征测量分析处理，并将分析处理的结果上报给综合信息处理设备。

综合信息处理设备根据各分布节点情况，统筹分配节点探测频率，将参数设置等探测控制指令发送至各雷达探测节点的通用射频阵列前端进行探测信号的发射；同时可接收通用射频阵列前端的对各作用区域探测信号的回波信号，并进行综合处理，获取“低慢小”目标的大小、距离、速度、位置、方位等信息，在电子地图上进行标绘和显示。

配套设备主要对本系统提供供电和通信等设备。

如图3所示，本发明提供的一种基站式小型无人机分布式探测方法，包括如下步骤：

基站式小型无人机分布式探测系统采用“小型节点+联网部署”的设计思路，可工作于单站雷达或MIMO雷达模式。单站雷达模式能够以1W功率实现对1～1.5km范围内的“低慢小”目标的有效探测；MIMO雷达模式可通过多部雷达组网，共同完成对城域范围内低慢小目标的探测。

步骤1、根据任务区域，选取组网网点及其架设位置(基站铁塔或制高点)，架设通用射频阵列前端设备，首先单节点架设位置对作用区域要求通视无遮挡，分布式多节点组网架设位置根据单站的作用距离、方向及方位角度设计网络拓扑结构，并选择适当架设地点，达到分布式网络的无死角覆盖作用效果；

步骤2、连接通用射频阵列前端与综合信息处理设备；

步骤3、系统加电开机工作后，选择工作模式，通用射频阵列前端的雷达设备通过发送探测信号对作用区域进行扫描探测；

步骤4、当各网点雷达设备主动探测发现目标后，对相应的回波信号进行处理，将处理结果送至综合信息处理设备；

步骤5、综合信息处理设备对各网点的探测数据进行综合分析、处理，获取低慢小目标的大小、距离、速度、位置、方位等信息，并在电子地图进行标绘和显示；

步骤6、综合信息处理设备可对整个雷达网络的探测结果进行监控，并可完成对重点目标的探测、告警和跟踪，从而实现对城域范围内“低慢小”目标的探测防御。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基站式小型无人机分布式探测系统的探测方法，采用基站式小型无人机分布式探测系统，包括通用射频阵列前端、综合信息处理设备和配套设备，

所述通用射频阵列前端负责发送探测信号对作用区域的目标进行扫描探测，并对相应的回波信号进行处理，将处理结果回传给综合信息处理设备；

所述综合信息处理设备根据各分布节点情况，统筹分配节点探测频率，将参数设置探测控制指令发送至各雷达探测节点的通用射频阵列前端进行探测信号的发射；同时接收通用射频阵列前端的对各作用区域探测信号的回波信号，并进行综合处理，获取目标的大小、距离、速度、位置、方位信息，在电子地图上进行标绘和显示；

所述配套设备为通用射频阵列前端和综合信息处理设备提供供电和通信设备；

所述通用射频阵列前端包括若干个雷达探测设备，基于现有移动通信网络基站平台安装架设，小功率发射；

所述雷达探测设备包含发射频扫天线、功率放大器、滤波器、变频器、信号处理板，综合信息处理设备根据分布式雷达探测设备各节点情况，统筹分配节点探测频率，将探测控制指令发送至各雷达探测设备节点的信号处理板，信号处理板根据探测控制指令完成探测信号的产生，探测信号经变频器、滤波器、功率放大器，进行信号的变频、滤波以及功率放大后输出给发射频扫天线，负责对作用范围内的无人机目标进行探测扫描；

所述雷达探测设备包含接收频扫天线、低噪声放大器、滤波器、变频器、信号处理板，接收频扫天线接收空间探测信号的回波信号，经低噪声放大器、滤波器、下变频器，进行回波信号的放大、滤波和下边频处理后输出至信号处理板，完成回波信号的搜索、提取和信号特征测量分析处理，并将分析处理的结果上报给综合信息处理设备，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、架设通用射频阵列前端设备；

步骤2、连接通用射频阵列前端与综合信息处理设备；

步骤3、综合信息处理设备根据分布式雷达探测设备各节点情况，统筹分配节点探测频率，将探测控制指令发送至各雷达探测设备节点的信号处理板，信号处理板根据探测控制指令完成探测信号的产生，探测信号经变频器、滤波器、功率放大器，进行信号的变频、滤波以及功率放大后输出给发射频扫天线，负责对作用范围内的无人机目标进行探测扫描；

步骤4、雷达探测设备接收频扫天线接收空间探测信号的回波信号，经低噪声放大器、滤波器、下变频器，进行回波信号的放大、滤波和下边频处理后输出至信号处理板，完成回波信号的搜索、提取和信号特征测量分析处理，并将分析处理的结果上报给综合信息处理设备；

步骤5、综合信息处理设备对各网点的探测数据进行综合分析、处理，获取低慢小目标的大小、距离、速度、位置、方位信息，并在电子地图进行标绘和显示；

步骤6、综合信息处理设备对整个雷达网络的探测结果进行监控，并可完成对重点目标的探测、告警和跟踪，实现对城域范围内低慢小目标的探测防御。

2.根据权利要求1所述探测方法，其特征在于：所述步骤1中，单个雷达探测设备架设位置对作用区域要求通视无遮挡，分布式雷达探测设备达到无死角覆盖作用效果。

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