CN211402703U - 一种多低空小目标射频检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种多低空小目标射频检测系统，包括：抛物旋转天线、电机、频谱分析仪、中央处理单元、地面监控站以及电源，电机的转动轴竖直设置，并与抛物旋转天线连接传动，抛物旋转天线与频谱分析仪信号连接，频谱分析仪与中央处理单元信号连接，中央处理单元与地面监测站信号连接，电源分别与电机、频谱分析仪以及中央处理单元连接供电。本实用新型的一种多低空小目标射频检测系统通过抛物旋转天线接收无人机产生的射频信号，然后经过频谱分析仪将时域信号转化为频域信号，并经过中央处理单元分析，实时判断监测区域内是否有黑飞低空小目标出现，并绘制实时黑飞低空小目标的位置以及运动轨迹，方便人员进行空域管理。

Description

一种多低空小目标射频检测系统

技术领域

本实用新型涉及无人机监测技术领域，尤其涉及一种多低空小目标射频检测系统。

背景技术

无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV(Unmanned Aerial Vehicle/Drones)”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。

国内无人机市场已发展了将近30余年，从最初的军用领域逐渐扩展到消费领域。目前国内消费无人机市场火热，普通民众对无人机的认可程度和需求度逐渐攀升，过去两年来，无人机企业、融资次数、飞手数量和产品用途都有了明显的增多，甚至出现了指数型增长，监管制度方面也有了进一步的完善。未来五年民用无人机行业将持续保持较快的发展态势，2020年中国民用无人机产品销售市场规模将达到265亿元。

随着民用无人机的火热，伴随而生的也出现了一些航飞安全问题，在航空管制区域内或其他特殊区域内，不时出现一些黑飞无人机，对于该区域内的航飞安全，情报安全造成了巨大的影响。对于黑飞的无人机的失控和漏检可能会对军事作战、空中交通、比赛、消防、人类生活和隐私构成严重的威胁，并且难以分辨和实时监测。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述技术不足，提出一种多低空小目标射频检测系统，解决现有技术中黑飞无人机难以分辨和实时监测的技术问题。

为了达到上述技术目的，本实用新型实施例提供了一种多低空小目标射频检测系统，该一种多低空小目标射频检测系统包括：抛物旋转天线、电机、频谱分析仪、中央处理单元、地面监控站以及电源，电机的转动轴竖直设置，并与抛物旋转天线连接传动，抛物旋转天线与频谱分析仪信号连接，频谱分析仪与中央处理单元信号连接，中央处理单元与地面监测站信号连接，电源分别与电机、频谱分析仪以及中央处理单元连接供电。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型的一种多低空小目标射频检测系统通过抛物旋转天线接收无人机产生的射频信号，然后经过频谱分析仪将时域信号转化为频域信号，并经过中央处理单元分析，实时判断监测区域内是否有黑飞低空小目标出现，并绘制实时黑飞低空小目标的位置以及运动轨迹，方便人员进行空域管理，保护监测空域安全。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种多低空小目标射频检测系统一实施例的结构框图；

图2是低空小目标频域信号图；

图3是图2中低空小目标所使用的遥控器的频域信号图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参见图1，图1是本实用新型提供的一种多低空小目标射频检测系统的结构示意图。

一种多低空小目标射频检测系统包括：抛物旋转天线1、电机2、频谱分析仪3、中央处理单元4、地面监控站5、电源6以及角度控制单元7。在使用本多低空小目标射频检测系统时，所监测的空域中存在若干低空小目标8，通常为民用无人机，同时每个低空小目标都会对应一个遥控器9，来对应地控制该低空小目标8。低空小目标8和地面遥控器9都会以射频跳频OFDM的方式发射射频信号，来进行相互的信息传递。

电机2的转动轴竖直设置，并与抛物旋转天线1连接传动，抛物旋转天线1能够在电机2的转动轴的带动下作360°旋转。在本实施例中，抛物旋转天线具有30°的仰角，以便于更好的接收天上低空小目标8发出的射频信号。同时由于低空小目标8发射的射频信号较弱，优选地，抛物旋转天线1至少为增益30dBi的天线。

抛物旋转天线1与频谱分析仪3信号连接，频谱分析仪3将抛物旋转天线1接收到的时域信号转化为频域信号，并传输给中央处理单元4，供中央处理单元4进行分析。中央处理单元4与频谱分析仪信号3连接，还与地面监测站5信号连接，将分析的结果传输给地面监测站5。

中央处理单元4在本实施例中采用工控机，工控机即工业控制计算机，是一种采用总线结构，对生产过程及机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称。工控机具有重要的计算机属性和特征，如具有计算机主板、CPU、硬盘、内存、外设及接口，并有操作系统、控制网络和协议、计算能力、友好的人机界面，该工控机内存储有用于分析频域信号的相关软件。

地面监测站5通常采用常见工作电脑，可以在电脑的显示器上显示检测到的黑飞无人机的运动轨迹。在实际运用时，一个地面监测站5可以连接多个中央处理单元4，同时监控多个空域。中央处理单元4与地面监测站5的连接方式可以采用数据线直接连接的有线方式，也可以采用WiFi或蓝牙连接的无线连接方式。无线连接更适合距离较远，铺设线路不方便的使用情况。在进行无线传输时，必要地要在中央处理单元4以及地面监测站5上安装对应的蓝牙模块或WiFi模块，使用蓝牙模块或WiFi模块的方法为本领域技术人员所熟知的，在此不再赘述。

中央处理单元4还通过角度控制单元7连接控制电机2，在本实施例中，角度控制单元7采用型号为STM32F103RCT6的嵌入式-微控制器的集成电路，芯体尺寸是32位，速度是72MHz，程序存储器容量是256KB，程序存储器类型是FLASH，RAM容量是48K。中央处理单元4能够通过角度控制单元7来控制电机2的转速，从而控制抛物旋转天线1的转速。

电源6分别与电机2、频谱分析仪3、中央处理单元4以及角度控制单元7连接供电。地面监测站5具有独立的电源，一般是直接接在220V的市电上。

请参见图2与图3，图2是低空小目标频域信号图；图3是图2中低空小目标所使用的遥控器的频域信号图。

主流的低空小目标在8与地面遥控器9通信时，低空小目标和地面遥控都会以射频跳频OFDM的方式发射射频信号，其在频域上表现出来的都是一组在随时跳变的离散的载波。在本实施例中，低空小目标1采用大疆精灵4pro无人机来测试说明，其他的民用无人机也能取得类似的效果。由图2可以看出，大疆精灵4pro无人机的通信信号带宽大约是9.47MHz。由图3可看出，其对应的遥控信号带宽约为1.2MHz，工作频点范围都为2.4-2.5GHz。而对于较空旷的环境下的远距离低空小目标射频检测，遥控器9和抛物旋转天线1都在地面上，因而它们之间的传播往往为非视距传播，信号衰减快。而低空小目标8在低空中，其与抛物旋转天线1之间几乎遮挡，因而它们之间符合视距传播。因此我们选择低空小目标8发射的射频信号，根据其频域特征来对低空小目标8进行射频检测。

在目标空域内，存在多个低空小目标8，其中可能存在黑飞低空小目标，这些低空小目标8都在发射射频信号，抛物旋转天线1接收到之后传输到频谱分析仪3，频谱分析仪3将实时收到的时域信号转变为频域信号，并将一个周期内的频域信号都存储到中央处理单元4中。中央处理单元4根据部分低空小目标信号的频域特征，利用小波神经网络对特征进行训练形成最优判别模型，实现黑飞低空小目标信号的实时检测，实时判断监测区域是否有黑飞低空小目标出现。当检测到黑飞低空小目标时，再对其做DOA估计和距离估计从而交叉定位，将定位信息传到远程地面监控站5。地面监控站5通过监控软件实时地把各个黑飞低空小目标的位置和运动轨迹显示在显示屏上，实现对黑飞低空小目标的甄别。

实施本实用新型实施例，具有如下有益效果：本实用新型的一种多低空小目标射频检测系统通过抛物旋转天线接收无人机产生的射频信号，然后经过频谱分析仪将时域信号转化为频域信号，并经过中央处理单元分析，实时判断监测区域内是否有黑飞低空小目标出现，并绘制实时黑飞低空小目标的位置以及运动轨迹，方便人员进行空域管理，保护监测空域安全。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种多低空小目标射频检测系统，其特征在于，其包括：抛物旋转天线、电机、频谱分析仪、中央处理单元、地面监控站以及电源，所述电机的转动轴竖直设置，并与所述抛物旋转天线连接传动，所述抛物旋转天线与所述频谱分析仪信号连接，所述频谱分析仪与所述中央处理单元信号连接，所述中央处理单元与所述地面监测站信号连接，所述电源分别与所述电机、所述频谱分析仪以及所述中央处理单元连接供电。

2.根据权利要求1所述的一种多低空小目标射频检测系统，其特征在于，所述抛物旋转天线设置为仰角30°。

3.根据权利要求1所述的一种多低空小目标射频检测系统，其特征在于，所述抛物旋转天线为增益30dBi的天线。

4.根据权利要求1所述的一种多低空小目标射频检测系统，其特征在于，所述一种多低空小目标射频检测系统还包括角度控制单元，所述中央处理单元通过所述角度控制单元连接控制所述电机，所述电源与所述角度控制单元连接供电。

5.根据权利要求1所述的一种多低空小目标射频检测系统，其特征在于，所述中央处理单元与所述地面监控站通过有线或无线方式连接。

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