CN211791544U - 用于小型无人机的定位反制型无线电干扰系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于小型无人机的定位反制型无线电干扰系统，属于无线电技术领域，所述系统包括天线阵列和干扰机，所述干扰机包括定向定位模块、干扰反制模块和顺次连接的射频前端模块和捷变收发模块；所述射频前端模块与所述天线阵列双向连接，所述捷变收发模块与所述定位定向模块、干扰反制模块双向连接。本实用新型系统同时具备定位定向和快速高精度干扰反制的特点，且为无天线伺服的系统，整个系统体积小，适用于对小型无人机进行定向定位与反制的应用场景。

Description

用于小型无人机的定位反制型无线电干扰系统

技术领域

本实用新型涉及无线电技术领域，尤其涉及用于小型无人机的定位反制型无线电干扰系统。

背景技术

随着无人机行业及相关应用飞速发展，民用小型无人机“黑飞”现象频发，已对公共安全造成严重威胁，尤其在大型运动会、活动、机场附近影响最为恶劣。

针对大型运动会、活动、机场附近的“黑飞”现象，目前分别通过无线电无源探测设备和干扰机设备，实现对小型无人机的定向定位和干扰反制。现有的系统，往往仅具备单一的定位或反制能力，且干扰反制常采用基于庞大的天线伺服机构的慢速干扰机，已经无法同时满足定位定向和快速高精度干扰反制的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中无线电干扰系统无法同时满足定位定向和快速高精度干扰反制的问题，提供一种用于小型无人机的定位反制型无线电干扰系统。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于小型无人机的定位反制型无线电干扰系统，系统具体包括包括天线阵列和干扰机，所述干扰机包括定向定位模块、干扰反制模块和顺次连接的射频前端模块和捷变收发模块；

所述射频前端模块与所述天线阵列双向连接，所述捷变收发模块与所述定位定向模块、干扰反制模块双向连接。

具体地，所述天线阵列具体为相控阵天线。

具体地，所述天线阵列还包括天线升降架，所述天线升降架包括旋转升降杆和顶部安装机构；所述相控阵天线设于相控阵天线的底部安装机构上，所述相控阵天线的底部安装机构与所述天线升降架的顶部安装机构固定连接。

具体地，所述射频收发模块具体包括收发切换开关、发射通道和接收通道，所述收发切换开关与所述天线阵列中的天线连接；所述发射通道包括依次连接的发射滤波电路、发射功放电路，所述发射功放电路与所述收发切换开关连接；所述接收通道包括依次连接的接收滤波电路、接收增益调节电路，所述接收滤波电路与所述收发切换开关连接。

具体地，所述捷变收发模块包括双向连接的捷变收发电路和第一信号处理电路，所述捷变收发电路与所述射频收发模块连接。

具体地，所述捷变收发模块还包括同步时钟电路，所述同步时钟电路输出端与所述捷变收发电路连接。

具体地，所述定向定位模块包括顺次连接的第二信号处理电路和第一人工智能处理电路，所述第二信号处理电路与所述第一信号处理电路连接。

具体地，所述第二信号处理电路还包括总线接口电路，所述第二信号处理电路与第一人工智能处理电路经所述总线接口电路连接。

具体地，所述干扰反制模块具体为第二人工智能处理电路，所述第二人工智能处理电路与所述捷变收发模块中第一信号处理电路连接。

具体地，所述干扰机采用VPX架构，所述射频前端模块、捷变收发模块、定位定向模块与干扰反制模块设于VPX底板上。

与现有技术相比，本实用新型有益效果是：

(1)本实用新型无线电干扰系统包括天线阵列和干扰机，干扰机包括射频前端模块、捷变收发模块、定向定位模块和干扰反制模块，以使本系统工作在定位定向状态或干扰反制状态。当本系统处于定位定向状态时，射频前端模块接收空间中无人机无线电通信信号并传输至捷变收发模块，捷变收发模块将接收的无线电通信信号转换为数字信号并传输至定向定位模块，定向定位模块解算无人机(无线电通信信号)的高精度方位距离信息并传输至捷变收发模块；当本系统处于干扰反制状态时，捷变收发模块将无人机的方位距离信息传输至干扰反制模块，干扰反制模块产生特定方向、功率和频谱波形的干扰反制策略信息并传输至捷变收发模块，捷变收发模块根据该干扰反制策略信息生成特定方向、频谱波形射频信号，该射频信号经射频前端模块进行进一步处理后通过天线阵列进行辐射，以对无人机无线电通信信号进行反制。本实用新型系统同时具备定位定向和快速高精度干扰反制的特点，且为无天线伺服的系统，整个系统体积小，适用于对小型无人机进行定向定位与反制的应用场景。

(2)本实用新型天线阵列具体为相控阵天线，波束扫描速度高、精度高，辐射方向性好，且体积小、占用面积小，适用范围更广。

(3)本实用新型天线阵列还包括天线升降架，适用于不同架设高度的应用场景。

(4)本实用新型干扰机采用VPX架构，具备高密度、高可靠性的优势，内部高速串行总线的应用，提高了模块间通信效率，降低了传输延迟，结合散热和电源优势，使之适用于各种恶劣环境。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本实用新型的系统原理框图；

图2为本实用新型天线阵列示意图；

图3为本实用新型射频前端模块的原理框图；

图4为本实用新型捷变收发模块的原理框图；

图5为本实用新型捷变收发模块同步时钟电路原理图；

图6为本实用新型基于AD9361的捷变收发电路原理图；

图7为本实用新型AD9361的捷变收发电路中平衡转换巴伦电路图；

图8为本实用新型定向定位模块的原理框图；

图9为本实用新型定向定位模块的PCI-E总线接口电路原理图；

图10为本实用新型定向定位模块的PCI-E总线接口电路局部示意图；

图11为本实用新型干扰反制模块的原理框图。

图中：阵列天线1、旋转升降杆1-1、射频前端模块2、捷变收发模块3、定向定位模块4、干扰反制模块5、VPX底板6

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系为基于附图所述的方向或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，属于“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1所示，在实施例1中，一种用于小型无人机的定位反制型无线电干扰系统，能够同时满足定位定向和快速高精度干扰反制，无线电干扰系统具体包括相天线阵列和干扰机，干扰机包括射频前端模块2、捷变收发模块3、定向定位模块4和干扰反制模块5；射频前端模块2的射频接口X1与天线阵列的射频接口X1通过射频线缆双向连接；射频前端模块2的射频接口X2与捷变收发模块3的射频接口X1连接，射频前端模块2的数字接口D1与捷变收发模块3的数字接口D1连接；捷变收发模块3的数字接口D2与定向定位模块4的数字接口D1双向连接；捷变收发模块3的数字接口D3与干扰反制模块5中的数字接口D1双向连接，以使本无线电干扰系统工作在定位定向状态或干扰反制状态，实现无线电系统能够满足定位定向和快速高精度干扰反制的需求。

进一步地，当本实用新型系统处于定位定向状态时，射频前端模块2接收空间中无人机无线电通信信号并传输至捷变收发模块3，捷变收发模块3将接收的无线电通信信号转换为数字信号并传输至定向定位模块4，定向定位模块4解算无人机(无线电通信信号)的高精度方位距离信息并传输至捷变收发模块3，实现了无人机的定向定距检测；当本系统处于干扰反制状态时，捷变收发模块3将无人机的方位距离信息传输至干扰反制模块5，干扰反制模块5产生特定方向、功率和频谱波形的干扰反制策略信息并传输至捷变收发模块3，捷变收发模块3根据该干扰反制策略信息生成特定方向、频谱波形的数字信号，捷变收发模块3进一步将该数字信号转换为射频信号并传输至射频前端模块2，前端射频模块对该射频信号进行滤波处理、功率调节后通过天线阵列进行辐射，以对无人机无线电通信信号进行反制。本实用新型系统同时具备定位定向和快速高精度干扰反制的特点，适用于对小型无人机进行定向定位与反制的应用场景。

更进一步地，天线阵列具体为相控阵天线，波束扫描速度高、精度高，辐射方向性好，且体积小、占用面积小，适用范围更广。如图2所示，本实施例中相控阵天线具体为贴片天线，包括发射贴片天线和接收贴片天线，整个天线阵列剖面低。更为具体地，天线阵列包括2×8定向天线阵列和底部安装机构，底部安装机构包括圆形天线壳体，2×8定向天线阵列设于该圆形天线壳体上。

进一步地，天线阵列还包括天线升降架，天线升降架包括旋转升降杆1-1和顶部安装机构。相控阵天线设于相控阵天线的底部安装机构上，相控阵天线的底部安装机构与天线升降架的顶部安装机构固定连接。

作为一选项，天线升降架的顶部安装机构具体为若干螺纹杆，该螺纹杆与相控阵天线的底部安装机构底面的螺纹孔相适配，以实现相控阵天线的底部安装机构与天线升降架的顶部安装机构的固定连接。

作为一选项，旋转升降杆1-1具体包括第一升降杆和第二升降杆，第一升降杆底部设有与第二升降杆顶部相适配的内螺纹，第二升降杆顶部设有与第一升降杆底部内螺纹适配的外螺纹，以实现升降功能。

进一步地，如图3所示，射频收发模块具体包括16个收发切换开关、16个发射通道和16个接收通道，收发切换开关与天线阵列中的天线连接；发射通道包括依次连接的发射滤波电路、发射功放电路，发射功放电路与收发切换开关连接；接收通道包括依次连接的接收滤波电路、接收增益调节电路，接收滤波电路与收发切换开关连接。更为具体地，收发切换开关具体为ADG619单刀双掷开关，收发切换开关的信号控制端与收发捷变模块连接，收发切换开关的动端与天线阵列中的天线连接，收发开关的不动端与发射功放电路或接收滤波电路连接，当本实用新型系统工作在定位定向状态时，捷变收发模块3控制收发切换开关的不动端与接收滤波电路连接，以实现无人机无线电通信信号的接收；当本实用新型系统工作在干扰反制状态时，捷变收发模块3控制收发切换开关的不动端与发射功放电路连接，以实现特定方向、功率、频谱波形信号的发射。

进一步地，如图4所示，捷变收发模块3包括捷变收发电路和第一信号处理电路，捷变收发电路与射频收发模块连接。具体地，捷变收发电路具体为16通道基于AD9361的捷变收发电路，第一信号处理电路具体为基于Zynq的Z_7100的信号处理电路，基于AD9361的捷变收发电路与基于Zynq的Z_7100的信号处理电路之间通过SPI、DIO、LVDS总线实现双向连接，实现定位和反制的切换管理，在探测接收时(定向定位状态下)实现射频至低中频数字信号变换，在反制发射时(干扰反制状态下)完成低中频数字干扰信号至射频信号的变换。需要进一步说明的是，与射频前端模块2的数字接口D1连接的捷变收发模块3的数字接口D1具体为SPI和/或DIO接口。

更进一步地，捷变收发模块3还包括同步时钟电路，同步时钟电路输出端与捷变收发电路连接。具体地，如图5所示，该同步时钟电路具体为高稳高精度低相噪声同步时钟电路，该同步时钟电路通过超低相噪恒温晶振Y5提供时钟信号，经过超低附加抖动时钟分发器U33，产生8路完全同步的高稳高精度低相噪声时钟信号，接入至AD9361供为时钟源，即时钟分发器U33的引脚5、引脚4、引脚32、引脚31、引脚28、引脚27、引脚26、引脚25输出8路完全同步的高稳高精度低相噪声时钟信号，接入AD9361的XTALN引脚。

更进一步地，如图6所示，基于AD9361的捷变收发电路支持2×2T/2R射频、低中频信号与数字信号之间的的收发转换，AD9361捷变收发器N1经平衡转换巴伦T1和T2，将接收到的无线电信号引入，转换为数字信号传输至基于XC7Z100的信号处理电路；AD9361捷变收发器N1接收到基于XC7Z100的信号处理电路传输的数字信号时，如图6所示，经平衡转换巴伦T3和T4转换为射频信号输出至前端射频模块。需要进一步说明的是，AD9361捷变收发器经其数据传输接口(如RF1_TX_Dn_X、RF1_RX_Dn_X)与基于XC7Z100的信号处理电路的数据传输接口(I/O引脚)连接。

进一步地，如图8所示，定向定位模块4包括第二信号处理电路和第一人工智能处理电路，第二信号处理电路具体为基于Kintex的K7-325T的处理电路，第一人工智能处理电路具体为基于Jetson TX1的人工智能处理电路。具体地，基于Kintex的K7-325T的处理电路与基于Zynq的Z_7100的信号处理电路经Rapio IO×4接口连接，以对基于Zynq的Z_7100处理后的数字信号进行信号预选分析的预处理；基于Kintex的K7-325T的处理电路与基于Jetson TX1的人工智能处理电路经PCI-E总线连接，以对预处理的信号进行定位定向解算处理，以完成高精度无线电无源定位、无线电测距任务。

更进一步地，如图9所示，基于Kintex的K7-325T的处理电路还包括PCI-E总线接口电路，如图10所示，该总线接口电路由BANK115与BANK116的GTX接口构成，基于Kintex的K7-325T的处理电路与基于Jetson TX1的人工智能处理电路经该PCI-E接口电路进行连接，作为一选项，BANK115与BANK116中的GTX口(PCIE_TXn_X和PCIE_RXn_X信号)与Jetson TX1的人工智能处理电路对应的PCI-E信号接口连接。

进一步地，干扰反制模块5具体为第二人工智能处理电路，如图11所示，第二人工智能处理电路具体为基于Jetson TX2的人工智能处理电路，基于Jetson TX2的人工智能处理电路经其数字接口D1与捷变收发模块3中第一信号处理电路的数字接口D2连接，上述数字接口D1、D2具体为Rapio IO×4接口，以将生成特定方向、频谱波形的数字信号传输至捷变电路模块中的第一信号处理电路，完成对目标无人机的干扰反制。

进一步地，干扰机采用VPX架构，射频前端模块2、捷变收发模块3、定位定向模块4与干扰反制模块5设于VPX底板6上。

本实用新型无线电干扰系统包括天线阵列和干扰机，干扰机包括射频前端模块、捷变收发模块、定向定位模块和干扰反制模块，以使本系统工作在定位定向状态或干扰反制状态。当本系统处于定位定向状态时，射频前端模块接收空间中无人机无线电通信信号并传输至捷变收发模块，捷变收发模块将接收的无线电通信信号转换为数字信号并传输至定向定位模块，定向定位模块解算无人机(无线电通信信号)的高精度方位距离信息并传输至捷变收发模块；当本系统处于干扰反制状态时，捷变收发模块将无人机的方位距离信息传输至干扰反制模块，干扰反制模块产生特定方向、功率和频谱波形的干扰反制策略信息并传输至捷变收发模块，捷变收发模块根据该干扰反制策略信息生成特定方向、频谱波形射频信号，该射频信号经射频前端模块进行进一步处理后通过天线阵列进行辐射，以对无人机无线电通信信号进行反制。本实用新型系统同时具备定位定向和快速高精度干扰反制的特点，且无天线伺服系统，整个系统体积小，适用于对小型无人机进行定向定位与反制的应用场景。

以上具体实施方式是对本实用新型的详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替代，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.用于小型无人机的定位反制型无线电干扰系统，其特征在于：所述系统包括天线阵列和干扰机，所述干扰机包括定向定位模块(4)、干扰反制模块(5)和顺次连接的射频前端模块(2)和捷变收发模块(3)；

所述射频前端模块(2)与所述天线阵列双向连接，所述捷变收发模块(3)与所述定向定位模块(4)、干扰反制模块(5)双向连接。

2.根据权利要求1所述的用于小型无人机的定位反制型无线电干扰系统，其特征在于：所述天线阵列具体为相控阵天线。

3.根据权利要求2所述的用于小型无人机的定位反制型无线电干扰系统，其特征在于：所述天线阵列还包括天线升降架，所述天线升降架包括旋转升降杆(1-1)和顶部安装机构；

所述相控阵天线设于相控阵天线的底部安装机构上，所述相控阵天线的底部安装机构与所述天线升降架的顶部安装机构固定连接。

4.根据权利要求1所述的用于小型无人机的定位反制型无线电干扰系统，其特征在于：所述射频收发模块具体包括收发切换开关、发射通道和接收通道，所述收发切换开关与所述天线阵列中的天线连接；

所述发射通道包括依次连接的发射滤波电路、发射功放电路，所述发射功放电路与所述收发切换开关连接；所述接收通道包括依次连接的接收滤波电路、接收增益调节电路，所述接收滤波电路与所述收发切换开关连接。

5.根据权利要求1所述的用于小型无人机的定位反制型无线电干扰系统，其特征在于：所述捷变收发模块(3)包括双向连接的捷变收发电路和第一信号处理电路，所述捷变收发电路与所述射频收发模块连接。

6.根据权利要求5所述的用于小型无人机的定位反制型无线电干扰系统，其特征在于：所述捷变收发模块(3)还包括同步时钟电路，所述同步时钟电路输出端与所述捷变收发电路连接。

7.根据权利要求5所述的用于小型无人机的定位反制型无线电干扰系统，其特征在于：所述定向定位模块(4)包括顺次连接的第二信号处理电路和第一人工智能处理电路，所述第二信号处理电路与所述第一信号处理电路连接。

8.根据权利要求7所述的用于小型无人机的定位反制型无线电干扰系统，其特征在于：所述第二信号处理电路还包括总线接口电路，所述第二信号处理电路与第一人工智能处理电路经所述总线接口电路连接。

9.根据权利要求5所述的用于小型无人机的定位反制型无线电干扰系统，其特征在于：所述干扰反制模块(5)具体为第二人工智能处理电路，所述第二人工智能处理电路与所述捷变收发模块(3)中第一信号处理电路连接。

10.根据权利要求1所述的用于小型无人机的定位反制型无线电干扰系统，其特征在于：所述干扰机采用VPX架构，所述射频前端模块(2)、捷变收发模块(3)、定向定位模块(4)与干扰反制模块(5)设于VPX底板(6)上。

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