CN114322668A - 一种用于要地防御的无人机反制辅助决策方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于要地防御的无人机反制辅助决策方法，属于要地防御领域。该方法包括如下步骤：构建要地防御分界线，并根据其对要地附近空域进行防御等级划分；构建要地防御无人机活动模型并根据其实时监测无人机在要地附近空域的分布态势，并确定分界线状态集；建立要地防御无人机反制指令映射规则，以根据分界线状态集确定反制设备开启指令集；根据无人机速度和反制设备开启指令集确定无人机反制手段，并输出反制手段运行指令，然后继续进行监测。本发明能够对无人机进行威胁判断并对其实施合理的打击措施，从而实现高效、精确的无人机反制，以此有效降低无人机反制操作人员负荷、提高无人机反制效率、提升无人机防护要地的安全性。
Description
技术领域
本发明属于要地防御领域，更具体地，涉及一种用于要地防御的无人机反制辅助决策方法。
背景技术
政府、机场、核电站、军事要地、油田化工厂等重点防护区域的安全是国家稳定发展的基础和前提，保障重点防护区域内的人员和设施不遭受干扰和破坏，是重点防护区域的核心安全保卫目标。
随着无人机使用的爆发式增长，无人机侵入重点防护区域的事件逐渐增多，传统安防监管模式主要依托地面视频监控网络、通信网络和大量人员投入，存在监控范围小、事件响应周期长、监管能力明显不足的问题，特别是低空安防能力相对滞后，难以应对以无人机为载体的恐怖活动威胁。针对不法分子利用无人机进行低空窥探、秘密投递、恶意破坏的防范手段仍是空白。
当前，无人机等空中载体具有简易性、低成本、普及性等特点，并且对重点防护区域存在巨大破坏力。因此，亟需在传统地面安全管控的基础上，进一步健全完善低空空域安全监管，并且部署一体化的立体安防系统。CN209913832U公开了一种无人机反制系统及管控指挥设备，其通过设置无人机识别装置，利用音频侦测器、频谱侦测器、广角摄像机，实现对入侵无人机多种侦测指标的融合侦测，进行多维度扫描识别，并通过设置无人机追踪装置，对发现的入侵无人机进行不间断跟踪定位。但是该专利主要集中于无人机图像识别、行为识别等方面，没有对无人机反制指挥控制指令辅助决策进行相关研究。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于要地防御的无人机反制辅助决策方法，旨在解决现有的无人机反制过程中存在反制粗暴、干扰过大、成本过高以及容易出现误伤的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于要地防御的无人机反制辅助决策方法，该方法包括如下步骤：
S1构建要地防御分界线，并根据其对要地附近空域进行防御等级划分；
S2构建要地防御无人机活动模型OUAV＝(M,T,Pre,Post,S,V)，其中M为要地附近空域，T为要地防御分界线，Pre为无人机从防御等级低区域向防御等级高区域飞行，Post为无人机从防御等级高区域向防御等级低区域飞行，S为无人机在要地附近空域的分布态势，V为要地附近空域中无人机的速度；
S3根据OUAV模型实时监测无人机在要地附近空域的分布态势，并确定分界线状态集；
S4建立要地防御无人机反制指令映射规则，以根据分界线状态集确定反制设备开启指令集；
S5根据无人机速度和反制设备开启指令集确定无人机反制手段，并输出反制手段运行指令，然后返回步骤S3继续进行监测。
作为进一步优选的，步骤S1中，构建六条要地防御分界线，以将要地附近空域依次划分为硬打击区、软打击区、驱离告警区、预警区、监视区和自由活动区，并且其防御等级依次降低。
作为进一步优选的，所述硬打击区为核心要地范围内的区域；所述软打击区为保护要地范围内、核心要地范围外的区域；所述驱离告警区为保护要地范围外预设距离的区域；所述预警区为驱离告警区范围外预设距离的区域；所述监视区为预警区外、探测设备探测范围内的区域；所述自由活动区为探测设备探测范围外的区域。
作为进一步优选的，所述预设距离为1～15公里。
作为进一步优选的，步骤S3中，根据雷达信息、频谱信息和光电信息中的一种或多种监测无人机在要地附近空域的分布态势。
作为进一步优选的，步骤S3中，确定分界线状态集E＝{e(T1)，e(T2)…e(Tn)}的方法为：
式中，n为分界线的数量，e(Ti)为分界线Ti的状态，S(Mi)为分界线Ti以内的空域中Pre状态下无人机的数量。
作为进一步优选的，步骤S4中，要地防御无人机反制指令映射规则为：当分界线Ti的状态e(Ti)为1时，要地防御无人机反制指令ki为on；当分界线Ti的状态e(Ti)为0时，要地防御无人机反制指令ki为off。
作为进一步优选的，步骤S5中，将无人机反制手段分为四级，其中一级的反制设备开启指令集为K1＝{on，on，on，on，on，on}，二级的反制设备开启指令集为K2＝{off，on，on，on，on，on}，三级的反制设备开启指令集为K3＝{off，off，on，on，on，on}，四级的反制设备开启指令集为K4＝{off，off，off，on，on，on}。
作为进一步优选的，步骤S5中，一级无人机反制手段包括密集阵、近防炮、巡飞弹、无人机子弹，其中当无人机速度大于预设速度时，采用密集阵或近防炮，当无人机速度小于或等于预设速度时，采用巡飞弹或无人机子弹；二级无人机反制手段包括激光、无线电定向干扰、微波、火箭筒捕捉网，其中当无人机速度大于预设速度时，采用激光或无线电定向干扰，当无人机速度小于或等于预设速度时，采用微波或火箭筒捕捉网；三级无人机反制手段包括无线电干扰、声波干扰、导航干扰、诱骗、无线电接管，其中当无人机速度大于预设速度时，采用无线电干扰、声波干扰或导航干扰，当无人机速度小于或等于预设速度时，采用诱骗或无线电接管；四级无人机反制手段包括声光、炫目、喇叭，其中当无人机速度大于预设速度时，采用声光或炫目，当无人机速度小于或等于预设速度时，采用喇叭。
作为进一步优选的，步骤S5中，无人机的预设速度为150km/h～200km/h。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
1.本发明提出基于要地防御无人机活动模型OUAV的无人机反制方法，其考虑了防护区域等级特征、无人机当前飞行位置和无人机飞行特征等因素，以对无人机进行威胁判断并对其实施合理的打击措施，从而实现高效、精确的无人机反制，能够有效降低无人机反制操作人员负荷、提高无人机反制效率、提升无人机防护要地的安全性；
2.同时，本发明对要地附近空域的划分方法进行细化，将要地附近区域划分为硬打击区、软打击区、驱离告警区、预警区、监视区和自由活动区，能够进一步细化无人机反制过程，避免反制粗暴、防御过激、出现误伤的问题，降低了无人机反制成本，减少了误伤合作无人机、地面设施及人员等事故的发生；
3.此外，本发明还对要地防御无人机反制指令映射规则、无人机设备开启指令集的设定以及无人机反制手段进行优化，有效提高了无人机反制方法的可用性，有助于无人机反制辅助决策方法的进一步应用，通过精准区分无人机的威胁等级，利用自适应的无人机反制手段实现高效率、高质量的无人机反制，极大地提升了要地的低空安全防护能力。
附图说明
图1是本发明实施例提供的要地附近空域的防御等级划分示意图；
图2是本发明实施例提供的要地防御无人机活动模型OUAV的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1、2所示，本发明提供了一种用于要地防御的无人机反制辅助决策方法，该方法包括如下步骤：
S1构建要地防御分界线，并根据其对要地附近空域进行防御等级划分；
S2构建要地防御无人机活动模型OUAV＝(M,T,Pre,Post,S,V)，其中M为要地附近空域，T为要地防御分界线，Pre为无人机从防御等级低区域向防御等级高区域飞行，Post为无人机从防御等级高区域向防御等级低区域飞行，S为无人机在要地附近空域的分布态势，V为要地附近空域中无人机的速度；
S3根据OUAV模型，并利用雷达信息、频谱信息和光电信息中的一种或多种实时监测无人机在要地附近空域的分布态势并确定分界线状态集；
S4建立要地防御无人机反制指令映射规则，以根据分界线状态集确定反制设备开启指令集；
S5根据无人机速度和反制设备开启指令集确定无人机反制手段，并输出反制手段运行指令，然后返回步骤S3。
进一步，步骤S1中，构建六条要地防御分界线，以将要地附近空域依次划分为硬打击区、软打击区、驱离告警区、预警区、监视区和自由活动区，并且其防御等级依次降低，其中硬打击区为核心要地区域，对飞入该区域的他方无人机采取密集阵、近防炮、巡飞弹、无人机子弹等硬武器杀伤打击；软打击区为保护要地范围内、核心要地范围外的区域，对飞入该区域的他方无人机采取激光、无线电定向干扰、微波、火箭筒捕捉网等轻武器杀伤打击；驱离告警区为保护要地区域范围外预设距离的区域，对飞入该区域的他方无人机采取无线电干扰、声波干扰、导航干扰、诱骗、无线电接管等方式驱离或接管；预警区为驱离告警区范围外预设距离的区域，对飞入该区域的他方无人机采取声光、炫目、喇叭等方式对无人机反制操控人员进行提前预警；监视区为预警区外、探测设备探测范围内的区域，对飞入该区域的他方无人机采取系统界面观测的方式进行监视；自由活动区为探测设备探测范围外的区域，该区域的无人机可自由飞行。其中，预设距离为1公里～15公里，而该参数的设定主要考虑了无人机的飞行速度、无人机反制操控人员的反应速度等因素。本发明通过对要地附近空域进行精准划分，利用自适应的无人机反制手段，可实现高效率、高质量的无人机反制，极大提升了要地的低空安全防护能力；能够进一步细化无人机反制过程，避免反制粗暴、防御过度等问题，降低了无人机反制成本，减少了误伤合作无人机、地面设施及人员等事故的发生几率。
进一步，确定分界线状态集E＝{e(T1)，e(T2)…e(Tn)}的方法为：
式中，n为分界线的数量，e(Ti)为分界线Ti的状态，S(Mi)为分界线Ti以内的空域中Pre状态下无人机的数量，无人机处于Pre状态时才进行反制，而无人机处于Post状态时则无需进行反制；
要地防御无人机反制指令映射规则为：当分界线Ti的状态为1时，要地防御无人机反制指令ki为on；当分界线Ti的状态为0时，要地防御无人机反制指令ki为off。
进一步，步骤S5中，将无人机反制手段分为四级，其中一级无人机反制手段的反制设备开启指令集为K1＝{on，on，on，on，on，on}，一级无人机反制手段包括密集阵、近防炮、巡飞弹、无人机子弹，其中当无人机速度大于预设速度时，采用密集阵或近防炮，当无人机速度小于或等于预设速度时，采用巡飞弹或无人机子弹；
二级无人机反制手段的反制设备开启指令集为K2＝{off，on，on，on，on，on}，二级无人机反制手段包括激光、无线电定向干扰、微波、火箭筒捕捉网，其中当无人机速度大于预设速度时，采用激光或无线电定向干扰，当无人机速度小于或等于预设速度时，采用微波或火箭筒捕捉网；
三级无人机反制手段的反制设备开启指令集为K3＝{off，off，on，on，on，on}，三级无人机反制手段包括无线电干扰、声波干扰、导航干扰、诱骗、无线电接管，其中当无人机速度大于预设速度时，采用无线电干扰、声波干扰或导航干扰，当无人机速度小于或等于预设速度时，采用诱骗或无线电接管；
四级无人机反制手段的反制设备开启指令集为K4＝{off，off，off，on，on，on}，四级无人机反制手段包括声光、炫目、喇叭，其中当无人机速度大于预设速度时，采用声光或炫目，当无人机速度小于或等于预设速度时，采用喇叭。
进一步，根据要地防御分界线的设置方式以及无人机特点，将预设速度设定为150km～200km/h，并且针对不同级别的无人机反制手段，可以设定不同的分界速度，以适应实际应用环境，表1为本发明优选实施例中不同级别无人机反制手段的列表。
表1不同级别无人机反制手段
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于要地防御的无人机反制辅助决策方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
S1构建要地防御分界线，并根据其对要地附近空域进行防御等级划分；
S2构建要地防御无人机活动模型OUAV＝(M,T,Pre,Post,S,V)，其中M为要地附近空域，T为要地防御分界线，Pre为无人机从防御等级低区域向防御等级高区域飞行，Post为无人机从防御等级高区域向防御等级低区域飞行，S为无人机在要地附近空域的分布态势，V为要地附近空域中无人机的速度；
S3根据OUAV模型实时监测无人机在要地附近空域的分布态势，并确定分界线状态集；
S4建立要地防御无人机反制指令映射规则，以根据分界线状态集确定反制设备开启指令集；
S5根据无人机速度和反制设备开启指令集确定无人机反制手段，并输出反制手段运行指令，然后返回步骤S3继续进行监测。
2.如权利要求1所述的用于要地防御的无人机反制辅助决策方法，其特征在于，步骤S1中，构建六条要地防御分界线，以将要地附近空域依次划分为硬打击区、软打击区、驱离告警区、预警区、监视区和自由活动区，并且其防御等级依次降低。
3.如权利要求2所述的用于要地防御的无人机反制辅助决策方法，其特征在于，所述硬打击区为核心要地范围内的区域；所述软打击区为保护要地范围内、核心要地范围外的区域；所述驱离告警区为保护要地范围外预设距离的区域；所述预警区为驱离告警区范围外预设距离的区域；所述监视区为预警区外、探测设备探测范围内的区域；所述自由活动区为探测设备探测范围外的区域。
4.如权利要求3所述的用于要地防御的无人机反制辅助决策方法，其特征在于，所述预设距离为1～15公里。
5.如权利要求1所述的用于要地防御的无人机反制辅助决策方法，其特征在于，步骤S3中，根据雷达信息、频谱信息和光电信息中的一种或多种监测无人机在要地附近空域的分布态势。
6.如权利要求1～5任一项所述的用于要地防御的无人机反制辅助决策方法，其特征在于，步骤S3中，确定分界线状态集E＝{e(T1)，e(T2)…e(Tn)}的方法为：
式中，n为分界线的数量，e(Ti)为分界线Ti的状态，S(Mi)为分界线Ti以内的空域中Pre状态下无人机的数量。
7.如权利要求6所述的用于要地防御的无人机反制辅助决策方法，其特征在于，步骤S4中，要地防御无人机反制指令映射规则为：当分界线Ti的状态e(Ti)为1时，要地防御无人机反制指令ki为on；当分界线Ti的状态e(Ti)为0时，要地防御无人机反制指令ki为ofr。
8.如权利要求7所述的用于要地防御的无人机反制辅助决策方法，其特征在于，步骤S5中，将无人机反制手段分为四级，其中一级的反制设备开启指令集为K1＝{on，on，on，on，on，on}，二级的反制设备开启指令集为K2＝{off，on，on，on，on，on}，三级的反制设备开启指令集为K3＝{off，off，on，on，on，on}，四级的反制设备开启指令集为K4＝{off，off，off，on，on，on}。
9.如权利要求8所述的用于要地防御的无人机反制辅助决策方法，其特征在于，步骤S5中，一级无人机反制手段包括密集阵、近防炮、巡飞弹、无人机子弹，其中当无人机速度大于预设速度时，采用密集阵或近防炮，当无人机速度小于或等于预设速度时，采用巡飞弹或无人机子弹；二级无人机反制手段包括激光、无线电定向干扰、微波、火箭筒捕捉网，其中当无人机速度大于预设速度时，采用激光或无线电定向干扰，当无人机速度小于或等于预设速度时，采用微波或火箭筒捕捉网；三级无人机反制手段包括无线电干扰、声波干扰、导航干扰、诱骗、无线电接管，其中当无人机速度大于预设速度时，采用无线电干扰、声波干扰或导航干扰，当无人机速度小于或等于预设速度时，采用诱骗或无线电接管；四级无人机反制手段包括声光、炫目、喇叭，其中当无人机速度大于预设速度时，采用声光或炫目，当无人机速度小于或等于预设速度时，采用喇叭。
10.如权利要求9所述的用于要地防御的无人机反制辅助决策方法，其特征在于，步骤S5中，无人机的预设速度为150km/h～200km/h。
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