CN116008980A - 一种分布式机载无人机综合探测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种分布式机载无人机综合探测系统及方法，包括三维立体分布式探测站和综合态势管理平台。本发明能实现分布式多层次区域覆盖，具有统一调度、协同作战的集群探测能力，能根据实时探测结果动态调整各节点位置和状态，快速响应调度指令，探测精度高，不受复杂地面环境影响。

Description

一种分布式机载无人机综合探测系统及方法

技术领域

本发明涉及无人机探测技术领域，具体涉及一种分布式机载无人机综合探测系统及方法。

背景技术

近年来，民用无人机行业快速发展，由此带来的低空安全问题日益突出。无人机机场各种“黑飞”事件，严重扰乱机场次序带来严峻的安全隐患；而各军事要地、机密场所、石油等场地对低空安全的要求更加严密。

当前出现了多样侦测设备和处置设备，通过单一或组合设备的手段方法实现低空背景下的低小慢目标(低空、小型、慢速飞行物)的持续监视和处置问题。但当前设备主要采用地面部署方式，由于地面部署场地环境和电磁环境复杂多样，严重影响了各探测设备的性能，使得各探测设备的探测能力低下，且在发现目标后不能及时有效的进行前突式跟踪。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种分布式机载无人机综合探测系统及方法，能够对多场景进行监视，对地面目标及空中目标的高性能全面探测，还解决了现有探测系统部署不灵活、易受地面复杂环境影响的问题。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种分布式机载无人机综合探测系统，包括：

分布式探测站，由布置在三维空间中的多个节点构成，每个节点具有一个或多个机载平台；每个所述机载平台上搭建至少一种探测设备；所有机载平台中至少多源光电检测、无线电监测和雷达探测三种探测设备，使分布式探测站具有三维空间全方位高精度探测能力；

综合态势管理平台，包括节点监测模块、数据融合模块、任务调度模块和界面展示模块；所述节点监测模块接收各节点内探测设备的位置和状态信息；所述数据融合模块接收节点内每个探测设备的探测结果并进行数据融合；所述任务调度模块向各个节点发出调度命令；所述界面展示模块展示地图、节点监测模块和数据融合模块的数据。

可选或优选地，所述机载平台为无人航空器。

本发明提供的一种分布式机载无人机综合探测系统，能实现分布式区域覆盖，具有统一调度、协同作战的集群探测能力，探测精度高，不受复杂地面环境影响。

本发明还提供了一种无人机探测方法，包括：

在低空防御区域内部署由多个节点构成的、具有多层次距离和多层次高度的分布式探测站，实现不同距离、不同高度的多节点覆盖；

将探测设备搭载在节点内的机载平台上，使各个节点具有手段互补、分布式区域覆盖、统一调度、协同作战集群探测能力；

搭建包括节点监测模块、数据融合模块、任务调度模块和界面展示模块的综合态势管理平台；

通过探测设备对防御区域进行实时监测，当一个探测设备发现目标后，任务调度模块引导调度周围的机载平台对此目标进行监测，实现引导确认，多平台设备对目标进行协同跟踪处理，并向综合态势管理平台回传目标及设备状态信息；

综合态势管理系统实时展示各机载平台的状态、坐标、管控范围和监测方向；数据融合模块对接收的多平台监测目标信息进行融合处理，展示目标的融合后信息；该融合后信息包括实时航迹信息、坐标、图像和频谱；任务调度模块对接收的目标进行策略分析，可发送各引导调度指令。

可选或优选地，各个所述机载平台上搭建的设备可根据任务、场地、部署等情况进行灵活配置；每个所述机载平台上均搭建多源光电检测设备、无线电监测设备和雷达探测设备中的一种或多种。

可选或优选地，数据融合模块具备多源信息融合功能，能对回传的数据进行同一目标识别，对不同探测设备同一目标的探测坐标进行多权重归一化处理，提高坐标定位精度；对坐标以外的特征进行融合整理，丰富目标信息，集多源光电检测设备的图像信息、无线电监测设备的频谱信息和雷达探测的速度距离于一体。

可选或优选地，各个机载平台可快速机动响应多种任务调度；所述任务调度包括：故障点覆盖任务、协同工作任务和前突式侦测任务；

具体地，故障点覆盖任务为：在一个机载平台上的探测设备出现故障后，调度附近的机载平台进行工作参数变更，快速进行故障点作用范围重新覆盖，并根据新平台的探测设备类型，调整其坐标位置、作用方向和作用范围；

协同工作任务为：响应引导调度指令，多个探测设备协作对同一目标进行共同监控；协同调度工作压力小的机载平台，补偿任务压力大的机载平台；

前突式侦测任务为：基于空中各机载平台的机动性，进行远距离立体拦截侦察预警活动、动态更改协同前突式侦测工作的侦测范围，扩大预警区域。

可选或优选地，多个机载平台进行不同距离的部署，实现不同等级告警；对于不同等级的目标，调度不同的探测设备进行不同策略的任务执行。

本发明提供的一种无人机探测方法，能在三维空间内对目标进行高精度探测，能根据实时探测结果动态调整各节点位置和状态，快速响应调度指令，执行同前突式侦测工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明的系统结构示意图；

图2为本发明中各信息传输示意图；

图3为本发明中综合态势管理平台的内部模块流程图。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

本发明提供了一种分布式机载无人机综合探测系统，如图1-图3所示，包括分布式探测站，由布置在三维空间中的多个节点构成，每个节点具有一个或多个机载平台；每个所述机载平台上搭建至少一种探测设备；所有机载平台中至少包括多源光电检测、无线电监测和雷达探测三种探测设备，使分布式探测站具有三维空间全方位高精度探测能力；

综合态势管理平台，包括节点监测模块、数据融合模块、任务调度模块和界面展示模块；

所述节点监测模块实时监测并接收各节点内探测设备的位置和状态信息；

所述数据融合模块接收节点内每个探测设备的探测结果，将多种类型的探测设备结果进行数据融合；

所述任务调度模块根据节点监测模块和数据融合模块的反馈向各个节点发出调度命令，动态调整各节点位置、探测设备，使系统持续保持最佳探测效果；

所述界面展示模块展示地图、节点监测模块和数据融合模块的数据。

本实施例还提供了一种无人机探测方法，包括：

在低空防御区域内部署由多个节点构成的、具有多层次距离和多层次高度的分布式探测站，实现不同距离、不同高度的多节点覆盖，将探测设备搭载在节点内的机载平台上，使各个节点具有手段互补、分布式区域覆盖、统一调度、协同作战集群探测能力；

搭建包括节点监测模块、数据融合模块、任务调度模块和界面展示模块的综合态势管理平台；

通过探测设备对防御区域进行实时监测，当一个探测设备发现目标后，任务调度模块引导调度周围的机载平台对此目标进行监测，实现引导确认，多平台设备对目标进行协同跟踪处理，并向综合态势管理平台实时回传目标位置、图像、频点、方位等信息，以及设备状态信息；

综合态势管理系统实时展示各机载平台的状态、坐标、管控范围和监测方向；数据融合模块对接收的多平台监测目标信息进行融合处理，展示目标的融合后信息；该融合后信息包括实时航迹信息、坐标、图像和频谱；任务调度模块对接收的目标进行策略分析，可发送各引导调度指令。

本实施例中，各个所述机载平台上搭建的设备可根据任务、场地、部署等情况进行灵活配置；每个所述机载平台上均搭建多源光电检测设备、无线电监测设备和雷达探测设备中的一种或多种。

进一步地，本实施例中，数据融合模块具备多源信息融合功能，能对回传的数据进行同一目标识别，对不同探测设备同一目标的探测坐标进行多权重归一化处理，提高坐标定位精度；对坐标以外的特征进行融合整理，丰富目标信息，集多源光电检测设备的图像信息、无线电监测设备的频谱信息和雷达探测的速度距离于一体，既提高了探测精度，又实现了多元化的信息收集。

本实施例中，各个机载平台可快速机动响应多种任务调度；所述任务调度包括：故障点覆盖任务、协同工作任务和前突式侦测任务；

具体地，故障点覆盖任务为：在一个机载平台上的探测设备出现故障后，调度附近的机载平台进行工作参数变更，快速进行故障点作用范围重新覆盖，并根据新平台的探测设备类型，调整其坐标位置、作用方向和作用范围；

具体地，协同工作任务为：最近或同一平台多类型探测设备距离也较近的机载平台响应引导调度指令，多个探测设备协作对同一目标进行共同监控；协同执行前突式侦测工作，动态更改侦测范围，扩大预警区域；协同调度工作压力小的机载平台，补偿任务压力大的机载平台或节点；

具体地，前突式侦测任务为：基于空中各机载平台的机动性，进行远距离立体拦截侦察预警活动、动态更改协同前突式侦测工作的侦测范围，扩大预警区域。

本实施例中，多个机载平台进行不同距离、高度的部署，根据目标与防控中心距离的不同实现多层等级告警；机载平台根据目标告警等级的紧急程度，执行不同的调度策略，即调度不同的探测设备进行不同策略的任务执行。

本实施例具有以下优点：

(1)集群探测能力：通过将探测设备搭载于多个机载平台，形成手段互补、分布式区域覆盖、统一调度、协同作战集群探测能力。

(2)探测设备灵活配置：机载平台可根据任务、场地、部署等情况进行灵活配置，并且，通过机载平台搭载的探测设备可进行灵活组合、替换。

(3)空中多层次探测：三维空间内多节点多探测设备分布式部署，形成横向、纵向多层次多维度同时探测的分布式立体布站，使系统具备高精度三维定点的能力；并且，多层次分布侦测可实现不同等级告警，可自适应调度周围多手段载荷无人同进行多种任务执行(前突处理、盘旋、等待工作状态)。

(4)探测设备调度灵活：根据实时探测效果，动态调整各节点位置、载荷设备，使系统持续保持最佳探测效果，也能快速机动响应多种任务调度。

(5)可视化节点状态监测：在平面或3D地图实时动态更新各探测设备的坐标位置、工作状态(正常、故障等)、预警区域等信息；实时展示各节点机载平台飞行状态下探测设备的预警区域，集状态监测、故障发现、调度覆盖于一体，提供可视化多元化界面监管系统状态。

(6)高精度探测：数据融合模块对多个探测设备结果进行多维度确认、融合处理，既能补充单个设备的缺陷，也能提高探测精度。

Claims (8)

1.一种分布式机载无人机综合探测系统，其特征在于：包括：

分布式探测站，由布置在三维空间中的多个节点构成，每个节点具有一个或多个机载平台；每个所述机载平台上搭建至少一种探测设备；所有机载平台中至少包括多源光电检测、无线电监测和雷达探测三种探测设备，使分布式探测站具有三维空间全方位高精度探测能力；

综合态势管理平台，包括节点监测模块、数据融合模块、任务调度模块和界面展示模块；所述节点监测模块接收各节点内探测设备的位置和状态信息；所述数据融合模块接收节点内每个探测设备的探测结果并进行数据融合；所述任务调度模块向各个节点发出调度命令；所述界面展示模块展示地图、节点监测模块和数据融合模块的数据。

2.根据权利要求1所述的一种分布式机载无人机综合探测系统，其特征在于：所述机载平台为无人航空器。

3.一种无人机探测方法，其特征在于：包括

在低空防御区域内部署由多个节点构成的、具有多层次距离和多层次高度的分布式探测站，实现不同距离、不同高度的多节点覆盖；

将探测设备搭载在节点内的机载平台上，使各个节点具有手段互补、分布式区域覆盖、统一调度、协同作战集群探测能力；

搭建包括节点监测模块、数据融合模块、任务调度模块和界面展示模块的综合态势管理平台；

通过探测设备对防御区域进行实时监测，当一个探测设备发现目标后，任务调度模块引导调度周围的机载平台对此目标进行监测，实现引导确认，多平台设备对目标进行协同跟踪处理，并向综合态势管理平台回传目标及设备状态信息；

综合态势管理系统实时展示各机载平台的状态、坐标、管控范围和监测方向；数据融合模块对接收的多平台监测目标信息进行融合处理，展示目标的融合后信息；该融合后信息包括实时航迹信息、坐标、图像和频谱；任务调度模块对接收的目标进行策略分析，可发送各引导调度指令。

4.根据权利要求3所述的一种无人机探测方法，其特征在于：各个所述机载平台上搭建的设备可根据任务、场地、部署等情况进行灵活配置；每个所述机载平台上均搭建多源光电检测设备、无线电监测设备和雷达探测设备中的一种或多种。

5.根据权利要求3所述的一种无人机探测方法，其特征在于：数据融合模块具备多源信息融合功能，能对回传的数据进行同一目标识别，对不同探测设备同一目标的探测坐标进行多权重归一化处理，提高坐标定位精度；对坐标以外的特征进行融合整理，丰富目标信息，集多源光电检测设备的图像信息、无线电监测设备的频谱信息和雷达探测的速度距离于一体。

6.根据权利要求3所述的一种无人机探测方法，其特征在于：各个机载平台可快速机动响应多种任务调度；所述任务调度包括：故障点覆盖任务、协同工作任务和前突式侦测任务。

7.根据权利要求6所述的一种无人机探测方法，其特征在于：

故障点覆盖任务为：在一个机载平台上的探测设备出现故障后，调度附近的机载平台进行工作参数变更，快速进行故障点作用范围重新覆盖，并根据新平台的探测设备类型，调整其坐标位置、作用方向和作用范围；

协同工作任务为：响应引导调度指令，多个探测设备协作对同一目标进行共同监控；协同调度工作压力小的机载平台，补偿任务压力大的机载平台；

前突式侦测任务为：基于空中各机载平台的机动性，进行远距离立体拦截侦察预警活动、动态更改协同前突式侦测工作的侦测范围，扩大预警区域。

8.根据权利要求3所述的一种无人机探测方法，其特征在于：多个机载平台进行不同距离的部署，实现不同等级告警；对于不同等级的目标，调度不同的探测设备进行不同策略的任务执行。

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