CN208366168U - 一种无人机反制诱捕系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无人机反制诱捕系统，包括数台安装在禁飞区域内、且采用通信电缆连接的反制信号发生器和无人机探测雷达，以及固定在反制信号发生器上的高清摄像头。反制信号发生器包括第一支撑底座，设置在第一支撑底座侧面边缘的第一通信接口和电源接口，设置在第一支撑底座上的第一旋转平台，固定在第一旋转平台上的反制主机，以及设置在反制主机上的第一天线和第二天线；所述无人机探测雷达包括依次连接的第二支撑底座、第二旋转平台、直角支架和雷达天线。通过上述方案，本实用新型具有结构简单、探测准确、反制可靠等优点，在无人机反制技术领域具有很高的实用价值和推广价值。

Description

一种无人机反制诱捕系统

技术领域

本实用新型涉及无人机反制技术领域，尤其是一种无人机反制诱捕系统。

背景技术

近年来，随着无人机技术的迅猛发展，无人机使用门槛也在降低，由于其具有体积小、造假低、使用方便等优点，广泛用于空中侦察、监视、通信、反潜、影视航拍、医疗救助、低空物流、勘探测绘、极地科考等等领域等领域。本文中所述的无人机是指以无线电遥控或者自身程序控制为主的非载人飞行器。无人机在便捷使用的同时也显现出其风险隐患，例如：民用无人机的监控盲区和安全隐患等问题成为了公众关注的焦点，诸多无人机爱好者在机场附近禁飞区域飞行无人机，导致航班备降其它机场或返航或延误等，造成旅客大量滞留并严重影响民航飞机飞行安全。更有甚者使用民用无人机进行非法活动，给社会、他人造成不可挽回的损失。

目前，无人机反制装置包括两大类：即激光反制和电磁反制，其中，激光反制采用物理损伤原理，其作用范围在1～3km，其反制效果较好，但是损坏的无人机是不可控的，其损坏后飞行路线任意，存在损坏禁飞区域内设备的可能。另外，电磁反制，其虽然可以对无人机进行控制，但是绝大部分反制反制需要人工瞄准，常见的就是单兵移动式反制装置。

实用新型内容

针对上述不足之处，本实用新型的目的在于提供一种无人机反制诱捕系统，具体技术方案如下：

一种无人机反制诱捕系统，包括数台安装在禁飞区域内、且采用通信电缆连接的反制信号发生器和无人机探测雷达，以及固定在反制信号发生器上的高清摄像头。其中，任一所述反制信号发生器包括用于固定安装在禁飞区域内的建筑物上的第一支撑底座，分别设置在第一支撑底座侧面边缘的第一通信接口和电源接口，设置在第一支撑底座上、且具有沿水平方向360度旋转角的第一旋转平台，固定在第一旋转平台上的反制主机，以及设置在反制主机上、用于禁飞区域内无人机反制的第一天线和第二天线；所述高清摄像头设置在反制主机上、并且跟随该反制主机旋转。

进一步地，任一所述无人机探测雷达包括用于固定安装在禁飞区域内的建筑物上的第二支撑底座，设置在第二支撑底座上的第二旋转平台，固定在第二旋转平台上的直角支架，以及固定在直角支架上、并由该第二旋转平台驱动旋转的雷达天线；所述第二支撑底座上设有与第一通信接口匹配、且采用通信电缆连接的第二通信接口。

进一步地，所述反制主机包括与高清摄像头连接、用于提取该高清摄像头拍摄的视频画面中无人机的方向梯度直方图特征、且型号为DM8168的DSP处理器，外部中断信号输入端与DSP处理器连接的8位增强性的单片机，均与单片机连接的电源转换电路、第一天线驱动电路、第二天线驱动电路和晶振电路；所述第一天线驱动电路和第二天线驱动电路均电源转换电路连接。所述DSP处理器与第一通信接口电气连接。

更进一步地，所述电源转换电路包括具有电源输入端VIN、接地端GND、使能接地端EPAD、升压电容端BOOT、高偏功率源极PH和反馈电压端VSEN 引脚的电源转换芯片U1，并联后连接在电源转换芯片U1的电源输入端VIN与接地端GND之间的充电电容C1和充电电容C2，连接在电源转换芯片U1的升压电容端BOOT与高偏功率源极PH之间的充电电容C3，一端连接在电源转换芯片U1的高偏功率源极PH上、且另一端接地的电源指示发光二极管VD1，一端连接在充电电容C3与电源指示发光二极管VD1之间的滤波电感L1，连接在滤波电感L1的另一端与电源转换芯片U1的反馈电压端VSEN之间的分压电阻 R1，一端与电源转换芯片U1的反馈电压端VSEN连接、且另一端接地的滑动电阻R2，以及一端连接在滤波电感L1与分压电阻R1之间、且另一端接地稳压电容C4；所述电源转换芯片U1的使能接地端EPAD与接地端GND连接并接地；所述单片机的电源输入端VCC连接在滤波电感L1与分压电阻R1之间；所述电源转换芯片U1的电源输入端VIN与电源接口连接。

进一步地，所述晶振电路包括连接在单片机的反向振荡放大输入XTAL1与反向振荡输出XTAL2之间的晶振Y1，一端与单片机的反向振荡放大输入XTAL1 连接、且另一端接地的充电电容C6，以及一端与单片机的反向振荡输出XTAL2 连接、且另一端接地的充电电容C5。

优选地，所述无人机反制装置，还包括连接在DSP处理器与单片机外部中断口P3.2之间的限流电阻R3，以及连接在雷达天线与单片机外部中断口P3.3 之间的限流电阻R15。

进一步地，所述第一天线驱动电路包括漏极连接在滤波电感L1与分压电阻 R1之间的场效应管VT1，连接在场效应管VT1的栅极与单片机的串行口P0.1 之间的限流电阻R4，一端与场效应管VT1的源极连接的滤波电感L2，一端与滤波电感L2的另一端连接的充电电容C9，一端均与充电电容C9的另一端连接的分压电阻R7和分压电阻R8，基极连接在分压电阻R7与分压电阻R8之间、集电极与分压电阻R7的另一端连接、且发射极与分压电阻R8的另一端连接并接地的三极管VT2，一端与场效应管VT1的源极连接的充电电容C7，一端与充电电容C7的另一端连接、且另一端与三极管VT2的集电极连接的限流电阻R6，串联后一端连接在充电电容C7与限流电阻R6之间、且另一端与第一天线连接的限流电阻R5和滤波电感L3，以及连接在三极管VT2的集电极与第一天线之间的滤波电容C8。

更进一步地，所述第二天线驱动电路包括漏极连接在滤波电感L1与分压电阻R1之间的场效应管VT3，连接在场效应管VT3的栅极与单片机的串行口P0.4 之间的限流电阻R9，一端均与场效应管VT3的源极连接的分压电阻R10、滤波电感L4和滤波电容C10，串联后一端与分压电阻R10的另一端连接、且另一端接地的充电电容C13和限流电阻R10，一端连接在充电电容C13与分压电阻R10 之间、且另一端接地的充电电容C14，基极连接在充电电容C13与分压电阻R10 之间、且集电极连接在滤波电感L4与滤波电容C10之间的三极管VT4，并联后一端与三极管VT4的发射极连接、且另一端接地的限流电阻R11和充电电容 C12，以及连接在三极管VT4的集电极与发射极之间的充电电容C11。所述滤波电感L4为抽头式类型，并且第二天线与滤波电感L4的抽头连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型通过设置无人机检测的雷达天线，实现远距离探测，并且还设置驱动反制主机和高清摄像头沿水平方向旋转的第一旋转平台，该高清摄像头用于拍摄禁飞区域内是否存在无人机，并且采用DSP处理器提取无人机的方向梯度直方图特征，通过该方向梯度直方图特征能有效地判定是否有无人机在禁飞区域内飞行。通过雷达天线探测和视频图像识别的双重检测，确保无人机探测更为准确。在此基础上，DSP处理器向单片机发送驱动反制的中断信号。在单片机的控制作用下，驱动第一天线驱动电路和第二天线驱动电路导通工作，并由第一天线、第二天线发射反制波形，实现禁飞区域的无人机管控。通过上述方案，本实用新型具有结构简单、探测准确、反制可靠等优点，在无人机反制技术领域具有很高的实用价值和推广价值。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需使用的附图作简单介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定，对于本领域技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新的反制信号发生器的结构示意图。

图2为本实用新型的反制信号发射电路原理图。

图3为本实用新型的无人机探测雷达的结构示意图。

上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：

1-第一支撑底座，2-第一旋转平台，3-反制主机，4-高清摄像头，5-第一天线，6-第二天线，7-电源接口，8-第一通信接口，9-第二支撑底座，10-第二旋转平台，11-直角支架，12-雷达天线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图1至图3所示，本实施例公开了一种无人机反制诱捕系统，其主要目的在于打击禁飞区域内的黑飞无人机，使无人机迫降至规定区域内，并提供禁飞区域有效监管。具体来说，该无人机反制诱捕系统包括数台安装在禁飞区域内、且采用通信电缆连接的反制信号发生器和无人机探测雷达，以及固定在反制信号发生器上的高清摄像头4。其中，任一反制信号发生器包括用于固定安装在禁飞区域内的建筑物上的第一支撑底座1，分别设置在第一支撑底座1侧面边缘的第一通信接口8和电源接口7，设置在第一支撑底座1上、且具有沿水平方向360度旋转角的第一旋转平台2，固定在第一旋转平台2上的反制主机3，以及设置在反制主机3上、用于禁飞区域内无人机反制的第一天线5和第二天线6。所述高清摄像头4设置在反制主机3上、并且跟随该反制主机3旋转。而任一无人机探测雷达包括用于固定安装在禁飞区域内的建筑物上的第二支撑底座9，设置在第二支撑底座9上的第二旋转平台10，固定在第二旋转平台10上的直角支架11，以及固定在直角支架11上、并由该第二旋转平台10驱动旋转的雷达天线12。所述第二支撑底座9上设有与第一通信接口8匹配、且采用通信电缆连接的第二通信接口。该雷达天线用于探测无人机的飞行高度、信号接收频率等等，当雷达天线探测到无人机进入禁飞区域，启动高清摄像头拍摄，以确认该无人机。本实施例的第二旋转平台10驱动雷达天线沿水平方向旋转。在实际安装时，将一台反制信号发生器和一台无人机探测雷达连接成一套反制诱捕系统。同样地，也可以采用集线装置将多台无人机探测雷达与一台反制信号发生器，实现多个测点控制。在本实施例中，反制信号发生器与无人机探测雷达连接采用通信电缆连接，集线装置根据用户需求设置，如该禁飞区域的面积较小，一台反制信号发生器和一台无人机探测雷达即可满足条件，那么就无需设置集线装置。

在本实施例中，反制主机3包括与高清摄像头4连接、用于提取该高清摄像头拍摄的视频画面中无人机的方向梯度直方图特征的DSP处理器，外部中断信号输入端与DSP处理器连接的8位增强性的单片机，均与单片机连接的电源转换电路、第一天线驱动电路、第二天线驱动电路和晶振电路。所述第一天线驱动电路和第二天线驱动电路均电源转换电路连接；所述DSP处理器与第一通信接口8电气连接；所述DSP处理器的型号为DM8168。需要说明的是，在本实施例中的“第一”、“第二”、“第三”并未是专业术语，仅用于区分同一类部件。本实用新型是基于结构的改进，并未对其使用的程序进行改进，其控制的程序属于现有常规的程序片段。另外，本实施例采用DSP处理器提取视频图像中的方向梯度直方图特征属于现有技术，例如专利申请号为 201410356465.0，专利名称为一种监控网络中指定行人或车辆的快速检测识别方法。再如专利申请号为201510443436.2，名称为一种融合时域信息和空域信息的行人检测方法等等，上述文件介绍了方向梯度直方图特征的提取方式、方法，本实施例并未对提取的方式、方法进行改进，只采用了DSP处理器提出方向梯度直方图特征的功能，并且该DM8168内置提取方向梯度直方图特征的程序，因此，在此不予赘述其提取过程。

在本实施例中，当雷达天线检测到无人机进入禁飞区域时，经过限流电阻 R15向单片机外部中断口P3.3发送一中断信号，使高清摄像头拍摄。本实施例利用高清摄像头拍摄禁飞区域内的视频图像，并经DM8168处理后获取该空间内的无人机图像，当该区域内有无人机飞行时，DM8168向单片机输出反制的中断信号，该中断信号经过限流电阻R3传输至单片机外部中断口P3.2。在单片机的作用下，同时驱动第一天线驱动电路、第二天线驱动电路工作，使第一天线、第二天线发射无人机反制信号，并迫使无人机离开禁飞区域或迫降至规定位置。

另外，在本实施例中，为了获取稳定的电源电压，巧妙地设置有电源转换电路。该电源转换电路包括具有电源输入端VIN、接地端GND、使能接地端 EPAD、升压电容端BOOT、高偏功率源极PH和反馈电压端VSEN引脚的电源转换芯片U1，并联后连接在电源转换芯片U1的电源输入端VIN与接地端GND 之间的充电电容C1和充电电容C2，连接在电源转换芯片U1的升压电容端 BOOT与高偏功率源极PH之间的充电电容C3，一端连接在电源转换芯片U1 的高偏功率源极PH上、且另一端接地的电源指示发光二极管VD1，一端连接在充电电容C3与电源指示发光二极管VD1之间的滤波电感L1，连接在滤波电感L1的另一端与电源转换芯片U1的反馈电压端VSEN之间的分压电阻R1，一端与电源转换芯片U1的反馈电压端VSEN连接、且另一端接地的滑动电阻R2，以及一端连接在滤波电感L1与分压电阻R1之间、且另一端接地稳压电容C4；所述电源转换芯片U1的使能接地端EPAD与接地端GND连接并接地；所述单片机的电源输入端VCC连接在滤波电感L1与分压电阻R1之间。其中，所述电源转换芯片U1的电源输入端VIN与电源接口7连接。通过设置电源转换电路将电源接口输入的电源准换成+6V。通常情况，电源接口7输入的电源电压为 24V。在此基础上，电源转换电路的充电电容C1为1kuF，充电电容C2为0.57kuF，充电电容C3为25nF，稳压电容C4为50uF，分压电阻R1为7.5kΩ，滑动电阻 R2为7.5kΩ，滤波电感L1为22uH。

本实施例公布了第一天线驱动电路和第二天线驱动电路的具体结构，具体来说，该第一天线驱动电路包括漏极连接在滤波电感L1与分压电阻R1之间的场效应管VT1，连接在场效应管VT1的栅极与单片机的串行口P0.1之间的限流电阻R4，一端与场效应管VT1的源极连接的滤波电感L2，一端与滤波电感L2 的另一端连接的充电电容C9，一端均与充电电容C9的另一端连接的分压电阻 R7和分压电阻R8，基极连接在分压电阻R7与分压电阻R8之间、集电极与分压电阻R7的另一端连接、且发射极与分压电阻R8的另一端连接并接地的三极管VT2，一端与场效应管VT1的源极连接的充电电容C7，一端与充电电容C7 的另一端连接、且另一端与三极管VT2的集电极连接的限流电阻R6，串联后一端连接在充电电容C7与限流电阻R6之间、且另一端与第一天线连接的限流电阻R5和滤波电感L3，以及连接在三极管VT2的集电极与第一天线之间的滤波电容C8。该第一天线产生的反制波是应对1.5GHz的无人机遥控，其中，限流电阻R4为100Ω，限流电阻R5为200Ω，限流电阻R6为1kΩ，分压电阻R7 为47kΩ，分压电阻R8为47kΩ，滤波电感L2为1uH，滤波电感L3为75uH，充电电容C7为0.02uF，滤波电容C8为15uF，充电电容C9为1000pF。单片机给串行口P0.1下发高电平，使驱动场效应管VT1导通，对充电电容C9进行充电，当充电电容C9充电至足以驱动三极管VT2导通时，形成滤波电感L3、滤波电容C8、限流电阻R5和限流电阻R6的谐振电路，进而产生第一天线的反制信号波。

另外，本实施例中的第二天线主要的是应对控制频率为2.4G的无人机，其中，所述第二天线驱动电路包括漏极连接在滤波电感L1与分压电阻R1之间的场效应管VT3，连接在场效应管VT3的栅极与单片机的串行口P0.4之间的限流电阻R9，一端均与场效应管VT3的源极连接的分压电阻R10、滤波电感L4和滤波电容C10，串联后一端与分压电阻R10的另一端连接、且另一端接地的充电电容C13和限流电阻R10，一端连接在充电电容C13与分压电阻R10之间、且另一端接地的充电电容C14，基极连接在充电电容C13与分压电阻R10之间、且集电极连接在滤波电感L4与滤波电容C10之间的三极管VT4，并联后一端与三极管VT4的发射极连接、且另一端接地的限流电阻R11和充电电容C12，以及连接在三极管VT4的集电极与发射极之间的充电电容C11。其中，限流电阻 R9为100Ω，分压电阻R10为10kΩ，限流电阻R10为1kΩ，限流电阻R11为 75Ω，滤波电感L4为200uH，滤波电容C10为20uF，充电电容C11为12pF，充电电容C12为20pF，充电电容C13为1kpF，充电电容C14为1uF。单片机向串行口P0.4下发高电平，驱动场效应管VT3导通，对滤波电容C10、充电电容C13、充电电容C14进行充电，当充电电容C14电容电压足以驱动三极管VT4 导通时，形成以滤波电容C10、滤波电感L4、充电电容C11和充电电容C12组成的谐振电路，在此基础上，第二天线发射反制的第二反制频率波。通过上述方案，本实用新型能自动识别禁飞区域内的无人机，实现准确检测，并予以反制打击，实现禁飞区域内的无人机管控。可以说，与现有技术相比较，本实用新型具有实质性的特点和进步，在无人机反制技术领域具有广阔的市场前景。

上述实施例仅为本实用新型的优选实施例，并非对本实用新型保护范围的限制，但凡采用本实用新型的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种无人机反制诱捕系统，其特征在于，包括数台安装在禁飞区域内、且采用通信电缆连接的反制信号发生器和无人机探测雷达，以及固定在反制信号发生器上的高清摄像头(4)；

任一所述反制信号发生器包括用于固定安装在禁飞区域内的建筑物上的第一支撑底座(1)，分别设置在第一支撑底座(1)侧面边缘的第一通信接口(8)和电源接口(7)，设置在第一支撑底座(1)上、且具有沿水平方向360度旋转角的第一旋转平台(2)，固定在第一旋转平台(2)上的反制主机(3)，以及设置在反制主机(3)上、用于禁飞区域内无人机反制的第一天线(5)和第二天线(6)；所述高清摄像头(4)设置在反制主机(3)上、并且跟随该反制主机(3)旋转；

任一所述无人机探测雷达包括用于固定安装在禁飞区域内的建筑物上的第二支撑底座(9)，设置在第二支撑底座(9)上的第二旋转平台(10)，固定在第二旋转平台(10)上的直角支架(11)，以及固定在直角支架(11)上、并由该第二旋转平台(10)驱动旋转的雷达天线(12)；所述第二支撑底座(9)上设有与第一通信接口(8)匹配、且采用通信电缆连接的第二通信接口。

2.根据权利要求1所述的一种无人机反制诱捕系统，其特征在于，所述反制主机(3)包括与高清摄像头(4)连接、用于提取该高清摄像头拍摄的视频画面中无人机的方向梯度直方图特征的DSP处理器，外部中断信号输入端与DSP处理器连接的8位增强性的单片机，均与单片机连接的电源转换电路、第一天线驱动电路、第二天线驱动电路和晶振电路；所述第一天线驱动电路和第二天线驱动电路均电源转换电路连接；所述DSP处理器与第一通信接口(8)电气连接；所述DSP处理器的型号为DM8168。

3.根据权利要求2所述的一种无人机反制诱捕系统，其特征在于，所述电源转换电路包括具有电源输入端VIN、接地端GND、使能接地端EPAD、升压电容端BOOT、高偏功率源极PH和反馈电压端VSEN引脚的电源转换芯片U1，并联后连接在电源转换芯片U1的电源输入端VIN与接地端GND之间的充电电容C1和充电电容C2，连接在电源转换芯片U1的升压电容端BOOT与高偏功率源极PH之间的充电电容C3，一端连接在电源转换芯片U1的高偏功率源极PH上、且另一端接地的电源指示发光二极管VD1，一端连接在充电电容C3与电源指示发光二极管VD1之间的滤波电感L1，连接在滤波电感L1的另一端与电源转换芯片U1的反馈电压端VSEN之间的分压电阻R1，一端与电源转换芯片U1的反馈电压端VSEN连接、且另一端接地的滑动电阻R2，以及一端连接在滤波电感L1与分压电阻R1之间、且另一端接地稳压电容C4；所述电源转换芯片U1的使能接地端EPAD与接地端GND连接并接地；所述单片机的电源输入端VCC连接在滤波电感L1与分压电阻R1之间；所述电源转换芯片U1的电源输入端VIN与电源接口(7)连接。

4.根据权利要求3所述的一种无人机反制诱捕系统，其特征在于，还包括连接在DSP处理器与单片机外部中断口P3.2之间的限流电阻R3，以及连接在雷达天线与单片机外部中断口P3.3之间的限流电阻R15。

5.根据权利要求4所述的一种无人机反制诱捕系统，其特征在于，所述第一天线驱动电路包括漏极连接在滤波电感L1与分压电阻R1之间的场效应管VT1，连接在场效应管VT1的栅极与单片机的串行口P0.1之间的限流电阻R4，一端与场效应管VT1的源极连接的滤波电感L2，一端与滤波电感L2的另一端连接的充电电容C9，一端均与充电电容C9的另一端连接的分压电阻R7和分压电阻R8，基极连接在分压电阻R7与分压电阻R8之间、集电极与分压电阻R7的另一端连接、且发射极与分压电阻R8的另一端连接并接地的三极管VT2，一端与场效应管VT1的源极连接的充电电容C7，一端与充电电容C7的另一端连接、且另一端与三极管VT2的集电极连接的限流电阻R6，串联后一端连接在充电电容C7与限流电阻R6之间、且另一端与第一天线连接的限流电阻R5和滤波电感L3，以及连接在三极管VT2的集电极与第一天线之间的滤波电容C8。

6.根据权利要求5所述的一种无人机反制诱捕系统，其特征在于，所述第二天线驱动电路包括漏极连接在滤波电感L1与分压电阻R1之间的场效应管VT3，连接在场效应管VT3的栅极与单片机的串行口P0.4之间的限流电阻R9，一端均与场效应管VT3的源极连接的分压电阻R10、滤波电感L4和滤波电容C10，串联后一端与分压电阻R10的另一端连接、且另一端接地的充电电容C13和限流电阻R10，一端连接在充电电容C13与分压电阻R10之间、且另一端接地的充电电容C14，基极连接在充电电容C13与分压电阻R10之间、且集电极连接在滤波电感L4与滤波电容C10之间的三极管VT4，并联后一端与三极管VT4的发射极连接、且另一端接地的限流电阻R11和充电电容C12，以及连接在三极管VT4的集电极与发射极之间的充电电容C11；所述滤波电感L4为抽头式类型，并且第二天线与滤波电感L4的抽头连接。