CN207399224U - 全频段民用无人机飞控信号精确干扰反制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种全频段民用无人机飞控信号精确干扰反制系统，该系统包括：计算机、高性能信号收发机、计算模块、功率放大模块和无线信号收发模块；检测到目标无人机的无线电信号后，计算机根据接收到的无线电信号的频率和频谱特征信息，控制高性能信号收发机产生时间同步、频率同步的干扰信号，该干扰信号被功率放大模块放大后，计算机通过计算模块控制无线信号收发模块将该干扰信号送给目标无人机，干扰目标无人机操作。本实用新型全频段工作，可实现对无人机的精确干扰和反制，不会对正常的无线电通信造成干扰，也不会有碎片散落居民区，适用范围广。

Description

全频段民用无人机飞控信号精确干扰反制系统

技术领域

本实用新型涉及无线电反制领域，尤其涉及一种全频段民用无人机飞控信号精确干扰反制系统。

背景技术

随着无人机技术的变革和发展，人们对无人机使用需求的日渐提高，小型商业多轴无人机以其尺寸小、噪音小、携带方便、操纵简便的自身特点已成为一种热门的消费产品。目前国内外无人机市场发展迅猛，越来越多的无人机爱好者拥有了自己的无人机，但由此带来的问题也日渐突出。

无人机虽然在高空拍摄、空中挂载等使用上给使用者带来方便，同时也给群众和执法人员带来很大的麻烦和安全隐患。由无人机带来的窥视他人隐私、无人机私自改装运货、无人机携带过激词语条幅、无人机边境走私等一系列不安全问题已引起各国对无人机隐患的担忧。为此各国已经对相应的无人机飞行规则进行了限制，并成立了相关管理部门，但这并未有效的防范无人机对社会安全的侵害。在近两年各国无人机擅闯政府办公区、机场起降航线、地标建筑、军事基地等危险事件依然层出不穷。

针对上述问题，需要对无人机进行反制，以便进一步排除非法飞行的无人机。在现有反制无人机技术主要有以下几类：

1、激光反制技术。对于低小慢的民用无人飞机的反制，可以通过发射激光对准无人飞机发射，直接烧毁无人飞机。然而，激光直接击毁无人机，会导致无人飞机碎片散落后，给地面的建筑物，行人和车辆等造成二次伤害。

2、无线电宽带反制干扰技术。由于无人飞机大多使用跳频通信技术进行飞行控制，并且接收GPS信号进行导航，因此可以利用发射覆盖宽带的噪声信号干扰飞控信号的整个工作频段以及GPDS导航信号，到底使无人飞机驱离防御区域或者迫使无人飞机降落。

然而，由于使用宽带发射技术，无线电宽带反制干扰技术干扰的频率范围大，如对于2.4GHz工业频段的无人飞机需要发射2400‐2480MHz整个频带内的干扰信号，从而对正常的无线电通信造成严重干扰，特别是在公众场所，不适合使用。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种全频段民用无人机飞控信号精确干扰反制系统。

本实用新型的技术方案如下：一种全频段民用无人机飞控信号精确干扰反制系统，包括：计算机、高性能信号收发机、计算模块、功率放大模块和无线信号收发模块；所述高性能信号收发机和计算模块电性连接；所述计算模块和无线信号收发模块电性连接；所述功率放大模块分别与高性能信号收发机和高新能信号收发机电性连接；所述计算机与高性能信号收发机有线或无线连接；

检测到目标无人机的无线电信号后，计算机根据接收到的无线电信号的频率和频谱特征信息，控制高性能信号收发机产生时间同步、频率同步的干扰信号，该干扰信号被功率放大模块放大后，计算机通过计算模块控制无线信号收发模块将该干扰信号送给目标无人机，干扰目标无人机操作。

进一步地，所述全频段民用无人机飞控信号精确干扰反制系统还包括控制模块，所述控制模块的输入端接计算模块，控制模块的输出端接无线信号收发模块；

所述无线信号收发模块包括：若干天线和天线切换开关；所述天线切换开关电性连接在控制模块与天线之间，所述控制模块在计算模块控制下，通过天线切换开关切换来实现天线接收与发射信号的功能的转换；

所述功率放大模块设置在高性能信号收发机与天线切换开关之间，高性能信号收发模块调制的干扰信号依次经过功率放大模块、天线切换开关和天线后发射。

进一步地，所述天线为定向天线，通过一驱动电机驱动，所述驱动电机电性连接在控制模块与定向天线之间；所述控制模块通过驱动电机驱动定向天线在水平面上旋转和在竖直面上旋转。

进一步地，所述无线信号收发模块中的定向天线分为第一定向天线和第二定向天线；所述第一定向天线和第二定向天线分别连接第一驱动电机和第二驱动电机；所述控制模块的输出端分别电性连接第一驱动电机和第二驱动电机的输入端；

所述天线切换开关包括第一天线切换开关和第二天线切换开关；所述第一天线切换开关设置在计算模块与第一定向天线之间；所述第二天线切换开关设置在计算模块与第二定向天线之间；所述高性能信号接收模块通过计算模块控制第一天线切换开关和第二天线切换开关的切换。

进一步地，所述功率放大模块包括若干功率放大器，所述高性能信号收发机与每个天线切换开关之间连接一个或多个功率放大器；当高性能信号收发机与一天线切换开关之间连接多个功率放大器时，该多个功率放大器与高性能信号收发机之间设有一功率放大器切换开关，用于控制多个功率放大器工作状态的切换。

进一步地，还包括网络交换模块，所述网络交换模块与高性能信号收发机电性连接，所述计算机通过网络交换模块与高性能信号收发机实现无线通信。

采用上述方案，本实用新型有如下有益效果：

本实用新型可实现对目标无人机的精确干扰和反制。在侦测出的无人飞机的精确方位角和俯仰角后，本系统能控制定向天线转向来波方向，实现空间域上的定位，本系统可以根据目标无人机的实时信号，自动调节定向天线的方位角和俯仰角的定向发射天线，区别于一般的定向天线，在空间域上能量更为集中，作用范围更精确。

本实用新型中的计算机根据检测到的无人机飞控信号的频率和频谱特征的信息合成相应调制方式的数字调制IQ信号，并送入高新能信号接收机；最终调制出与侦测到的目标无人机的飞控信号时间同步、频率同步的精确跳频干扰信号，从而实现对无人飞机空间域和频谱域上对无人飞机实现精确干扰和反制。

本实用新型中的计算机通过软件无线电技术可以产生任意频率，任意调制方式的发射信号，工作频段为10MHZ‐6GHZ的全频段工作，区别于当前个别频段的反制发射机，不会对正常的无线电通信造成干扰，也不会有碎片散落居民区，适合在机场等环境使用。

本实用新型采用双通道工作，一通道用于飞控信号的精确干扰，另外一通道对GPS信号进行发射干扰。本实用新型以此产生两种工作模式，一是精确驱离模式，计算机控制无线信号收发模块中的天线发射调频信号，驱离目标无人机；二是精确迫降模式，计算机控制无线信号收发模块同时发送跳频信号和GPS干扰信号，致使目标无人机迫降，控制灵活，运用广泛。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的工作流程图；

图3为实施例的结构示意图；

图4为控制模块的部分电路原理图；

图5为控制模块的部分电路原理图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

以下结合附图1～5和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。

本实用新型提供一种全频段民用无人机飞控信号精确干扰反制系统，包括：计算机1、高性能信号收发机3、功率放大模块6、计算模块7和无线信号收发模块；所述高性能信号收发机3和计算模块电性连接；所述计算模块和无线信号收发模块电性连接；所述功率放大模块6分别与高性能信号收发机3和高新能信号收发机电性连接；所述计算机1与高性能信号收发机3有线或无线连接；

检测到目标无人机的无线电信号后，计算机1根据接收到的无线电信号的频率和频谱特征信息，控制高性能信号收发机3产生时间同步、频率同步的干扰信号，该干扰信号被功率放大模块6放大后，计算机1通过计算模块7控制无线信号收发模块将该干扰信号送给目标无人机，干扰目标无人机操作。

所述全频段民用无人机飞控信号精确干扰反制系统还包括控制模块4，所述控制模块4的输入端接计算模块7，控制模块4的输出端接无线信号收发模块；

所述无线信号收发模块包括：若干天线和天线切换开关；所述天线切换开关电性连接在控制模块4与天线之间，所述控制模块4在计算模块7 控制下，通过天线切换开关切换来实现天线接收与发射信号的功能的转换；所述功率放大模块6设置在高性能信号收发机3与天线切换开关之间，高性能信号收发模块3调制的干扰信号依次经过功率放大模块6、天线切换开关和天线后发射。

所述天线为定向天线，通过一驱动电机驱动，所述驱动电机电性连接在控制模块4与定向天线之间；所述控制模块4通过驱动电机驱动定向天线在水平面上旋转和在竖直面上旋转；

作为一种实施例，所述无线信号收发模块中的定向天线分为第一定向天线52和第二定向天线54；所述第一定向天线52和第二定向天线54分别连接第一驱动电机55和第二驱动电机56；所述控制模块4的输出端分别电性连接第一驱动电机55和第二驱动电机56的输入端；

所述天线切换开关包括第一天线切换开关51和第二天线切换开关53；所述第一天线切换开关51设置在计算模块7与第一定向天线52之间；所述第二天线切换开关53设置在计算模块7与第二定向天线54之间；所述高性能信号接收模块通过计算模块7控制第一天线切换开关51和第二天线切换开关53的切换。

所述功率放大模块6包括若干功率放大器，所述高性能信号收发机3 与每个天线切换开关之间连接一个或多个功率放大器；当高性能信号收发机3与一天线切换开关之间连接多个功率放大器时，该多个功率放大器与高性能信号收发机3之间设有一功率放大器切换开关，用于控制多个功率放大器工作状态的切换。

还包括网络交换模块，所述网络交换模块与高性能信号收发机电性连接，所述计算机1通过网络交换模块与高性能信号收发机实现无线通信。

作为一种实施例，全频段民用无人机飞控信号精确干扰反制系统包括：电源Z0、网络交换模块Z1、计算模块Z2、控制模块Z3、高性能信号收发机Z4、第一天线切换开关Z11、第二天线切换开关Z12、第一定向天线ANT1、第二定向天线ANT2、功率放大器切换开关Z5、功率放大器Z6、功率放大器Z7和功率放大器Z8。其中，计算模块Z2为型号为TQ2440的嵌入式单片机，控制模块Z3为控制电路板含电源供电转换电路，高性能信号收发机Z4 型号为为DDS2.0，功率放大器切换开关、第一天线切换开关Z11、第二天线切换开关Z12为射频通路开关。

控制模块Z3中，P1为与计算模块Z2接口的GPIO，计算机11送来的控制信号经过计算模块Z2转换为PIO输出电路，U1为5V输出，U2为12V 输出，U3‐U6为电机控制电路，控制定向天线54在水平面上旋转和在竖直面上旋转。Q1‐Q11为控制输出电路，输入的PIO TTL电平转换为12V的开关信号，从而控制射频开关。

高性能信号收发机Z4由2个射频子板和一个基带处理子板组成。射频子板工作频率范围为10MHZ‐6GHZ，每个射频子板包含收发两部分电路。在 RX部分中不同频率的信号经过不同的LNA低噪声放大器后，对低于500MHZ 的信号进行上变频处理，高于500MHZ的信号直通，经过高增益小信号放大后，进入IQ分离(移相90°)，对于不同频率采用不同的本振信号，分离后的基带模拟IQ信号进行滤波放大，阻抗匹配处理后送入基带处理子板。

基带处理子板由FPGA(U23XC7K410T为FPGA芯片)，DAC(U12，U36 AD9146为DA数字转模拟芯片)，时钟发生电路，时钟同步电路和网络交换电路，存储芯片等组成。由计算机1发送来的数字调制IQ信号，通过10G SFP接口，传送到FPGA,在FPGA内部进行数字滤波，插值，DUC数字上变频处理，最后送到1.23Gsps DAC进行模拟变换处理，分别送入两个发射子板进行调制发射(如果设定2路发射)，已调制的信号经过功率放大器，输送到天线发射。

结合上述系统，本实用新型还提供一种全频段民用无人机飞控信号精确干扰反制方法，包括以下步骤：

S1，侦测目标无人机飞控信号的频谱特征的信息。

S2，计算机1根据检测到的无人机飞控信号的频率和频谱特征的信息合成相应调制方式的数字调制IQ信号，并送入高新能信号收发机。

S2中计算机1合成数字调制IQ信号包括以下步骤：

S201，计算机1根据侦测到的目标无人机的飞控信号设定跳频信号的频率组；

S202，计算机1根据侦测到的目标无人机的飞控信号设定各跳频信号的持续时间；

S203，计算机1根据侦测到的目标无人机的飞控信号设定各跳频信号之间的时间间隔；

S204，计算机1读取侦测到的目标无人机的飞控信号与合成跳频信号的同步信息，并计算合成跳频信号的系统延迟时间；

S205，计算机1补偿侦测到的目标无人机的飞控信号与合成跳频信号的时间差，并将时间补偿后的合成跳频信号传送给高新能信号收发机。

S3，高新能信号接收机将数字调制IQ信号调制成与侦测到的目标无人机的飞控信号时间同步、频率同步的跳频干扰信号，并传送给无线信号收发模块。

其中，S3中高新能信号接收机处理数字调制IQ信号包括以下过程：高新能信号接收机将数字调制IQ信号进行数字滤波，插值，DUC数字上变频， ADC数模变换，最后再上变频调制到相应的发射频率。

S4，计算机1控制无线信号收发模块中的天线发射调频信号，驱离目标无人机；或计算机1控制无线信号收发模块同时发送跳频信号和GPS干扰信号，致使目标无人机迫降。

其中，S4中计算机1控制天线发射跳频干扰信号前，根据侦测到的目标无人机的飞控信号的方位角和俯仰角信息，控制无线信号收发模块中的天线转向信号方位；跳频干扰信号被天线发射前，计算机1根据侦测到的飞控信号选择功率放大器将跳频干扰信号放大。

本实用新型工作原理：计算机1根据侦测到的目标无人机的飞控信号的方位角和俯仰角信息，操纵第一驱动电机55和第二驱动电机56运动，从而控制无线信号收发模块中的第一定向天线52和第二定向天线54转向信号方位。

计算机1根据检测到的无人机飞控信号的频率和频谱特征的信息合成相应调制方式的数字调制IQ信号，并送入高新能信号接收机；高新能信号接收机将数字调制IQ信号调制成与侦测到的目标无人机的飞控信号时间同步、频率同步的跳频干扰信号。

计算机1通过控制第一天线切换开关51和第二天线切换开关53实现第一定向天线52和第二定向天线54接收和发送信号功能的转变。跳频干扰信号被定向天线发射前，计算机1根据侦测到的飞控信号选择功率放大器将跳频干扰信号放大。从高性能信号收发机3发送的跳频干扰信号，经过功率放大模块6放大后，再由定向天线发送。

值得一提的是，本实用新型含有两种工作模式：

一是精确驱离模式，计算机1控制无线信号收发模块中的天线发射调频信号，驱离目标无人机；结合本实施例，附图3中跳频干扰信号，经过功率放大器Z7放大后，再经过第二天线切换开关Z9，由第二定向天线ANT2 向目标无人机发射。

二是精确迫降模式，计算机1控制无线信号收发模块同时发送跳频信号和GPS干扰信号，致使目标无人机迫降；结合本实施例，附图3中跳频干扰信号，经过功率放大器Z7(或功率放大器Z8)放大后，再经过第二天线切换开关Z9，由第二定向天线ANT2向目标无人机发射；于此同时，GPS 干扰信号经过功率放大器Z6放大后，再经过第一天线切换开关Z10，由第一定向天线ANT1向目标无人机发射，实现目标无人机的迫降。

本实用新型有如下有益效果：

本实用新型可实现对目标无人机的精确干扰和反制。在侦测出的无人飞机的精确方位角和俯仰角后，本系统能控制定向天线转向来波方向，实现空间域上的定位，本系统可以根据目标无人机的实时信号，自动调节定向天线的方位角和俯仰角的定向发射天线，区别于一般的定向天线，在空间域上能量更为集中，作用范围更精确。

本实用新型中的计算机1根据检测到的无人机飞控信号的频率和频谱特征的信息合成相应调制方式的数字调制IQ信号，并送入高新能信号接收机；最终调制出与侦测到的目标无人机的飞控信号时间同步、频率同步的精确跳频干扰信号，从而实现对无人飞机空间域和频谱域上对无人飞机实现精确干扰和反制。

本实用新型中的计算机1通过软件无线电技术可以产生任意频率，任意调制方式的发射信号，工作频段为10MHZ‐6GHZ的全频段工作，区别于当前个别频段的反制发射机，不会对正常的无线电通信造成干扰，也不会有碎片散落居民区，适合在机场等环境使用。

本实用新型采用双通道工作，一通道用于飞控信号的精确干扰，另外一通道对GPS信号进行发射干扰。本以此产生两种工作模式，一是精确驱离模式，计算机1控制无线信号收发模块中的天线发射调频信号，驱离目标无人机；二是精确迫降模式，计算机1控制无线信号收发模块同时发送跳频信号和GPS干扰信号，致使目标无人机迫降，控制灵活，运用广泛。

本实用新型应用范围广泛，在以下领域有突出作用：公共安全保障，无人飞机黑飞情况严重，影响到诸如国际会议，大型赛事，元首来访等公共安全。通过本实用新型系统与技术可以精确地对无人飞机飞控信号进行干扰反制，驱离或者迫降无人飞机；重要价值目标安全防护，如机场，核电站，水电站，公路与桥梁，油站等，防止黑飞无人飞机和恐怖分子破环上述目标；边境和监狱防犯罪活动，防止不法分子通过无人飞机偷运毒品等犯罪物品；军事领域应用，军用机场、港口，军事基地等防止间谍偷窥，边境线上防止敌对势力利用民用无人飞机进行破坏或者其它敌对活动。除此之外，也可以应用在通用无线电信号测向和干扰查处领域。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种全频段民用无人机飞控信号精确干扰反制系统，其特征在于，包括：计算机、高性能信号收发机、计算模块、功率放大模块和无线信号收发模块；所述高性能信号收发机和计算模块电性连接；所述计算模块和无线信号收发模块电性连接；所述功率放大模块分别与高性能信号收发机和高新能信号收发机电性连接；所述计算机与高性能信号收发机有线或无线连接；

检测到目标无人机的无线电信号后，计算机根据接收到的无线电信号的频率和频谱特征信息，控制高性能信号收发机产生时间同步、频率同步的干扰信号，该干扰信号被功率放大模块放大后，计算机通过计算模块控制无线信号收发模块将该干扰信号送给目标无人机，干扰目标无人机操作。

2.根据权利要求1所述的全频段民用无人机飞控信号精确干扰反制系统，其特征在于，所述全频段民用无人机飞控信号精确干扰反制系统还包括控制模块，所述控制模块的输入端接计算模块，控制模块的输出端接无线信号收发模块；

所述无线信号收发模块包括：若干天线和天线切换开关；所述天线切换开关电性连接在控制模块与天线之间，所述控制模块在计算模块控制下，通过天线切换开关切换来实现天线接收与发射信号的功能的转换；

所述功率放大模块设置在高性能信号收发机与天线切换开关之间，高性能信号收发模块调制的干扰信号依次经过功率放大模块、天线切换开关和天线后发射。

3.根据权利要求2所述的全频段民用无人机飞控信号精确干扰反制系统，其特征在于，所述天线为定向天线，通过一驱动电机驱动，所述驱动电机电性连接在控制模块与定向天线之间；所述控制模块通过驱动电机驱动定向天线在水平面上旋转和在竖直面上旋转。

4.根据权利要求3所述的全频段民用无人机飞控信号精确干扰反制系统，其特征在于，所述无线信号收发模块中的定向天线分为第一定向天线和第二定向天线；所述第一定向天线和第二定向天线分别连接第一驱动电机和第二驱动电机；所述控制模块的输出端分别电性连接第一驱动电机和第二驱动电机的输入端；

所述天线切换开关包括第一天线切换开关和第二天线切换开关；所述第一天线切换开关设置在计算模块与第一定向天线之间；所述第二天线切换开关设置在计算模块与第二定向天线之间；所述计算机通过计算模块和控制模块控制第一天线切换开关和第二天线切换开关的切换。

5.根据权利要求1所述的全频段民用无人机飞控信号精确干扰反制系统，其特征在于，所述功率放大模块包括若干功率放大器，所述高性能信号收发机与每个天线切换开关之间连接一个或多个功率放大器；当高性能信号收发机与一天线切换开关之间连接多个功率放大器时，该多个功率放大器与高性能信号收发机之间设有一功率放大器切换开关，用于控制多个功率放大器工作状态的切换。

6.根据权利要求1所述的全频段民用无人机飞控信号精确干扰反制系统，其特征在于，还包括网络交换模块，所述网络交换模块与高性能信号收发机电性连接，所述计算机通过网络交换模块或者直接与高性能信号收发机实现网络通信。