CN217213158U - 基于导航诱骗的多方位无人机驱离装置 - Google Patents

Abstract

基于导航诱骗的多方位无人机驱离装置，包括导航信号接收天线、多通道信号发生器、全向发射天线和多个定向发射天线；导航信号接收天线和全向发射天线安装于多通道信号发射器的顶面，导航信号接收天线用于接收卫星导航系统信号，多通道信号发射器内部设有信号输出模块和多个功率放大器，用于输出导航驱离信号至全向发射天线和定向发射天线，多个定向发射天线分别安装于多通道信号发射器的四周侧面。本实用新型在无需引导的条件下，通过固定并发射多方向驱离信号，将整个圆形保护空域内360度方向的入侵无人机均向着远离保护要地中心点的方向进行驱离。

Description

基于导航诱骗的多方位无人机驱离装置

技术领域

本实用新型属于低空安全防御技术领域，具体涉及基于导航诱骗的多方位无人机驱离装置。

背景技术

无人机是一种利用无线电遥控设备或自身程序控制装置操控的无人驾驶飞行器，随着技术的提升，在军事和民用领域得到了广泛的应用；但低慢小无人机在方便大众的同时，也给了非法活动可乘之机，非法无人机飞行活动会对重要机关单位、军事设施、交通枢纽的安全构成严重威胁。

通过产生虚假GPS信号，并向无人机发射，利用功率优势屏蔽真实卫星导航信号，并通过对虚假GPS信号的参数进行持续控制，则可以控制无人机卫星导航传感器的定位输出，进而误导无人机飞行控制系统做出错误决策，改变飞行轨迹，达到无人机安全防控的目的，这一技术被称为导航欺骗反无人机技术。目前的导航欺骗装置在实现无人机驱离时，需要额外的引导设备，雷达、光电等探测设备成本昂贵，且一般需有人操作；在同一时间仅能产生一个方向的导航驱离信号，因此仅能对特定区域的无人机有效驱离，对其余扇区的无人机则无法驱离，无法达到防御目的。

实用新型内容

本实用新型在无需引导的条件下，通过固定并发射多方向驱离信号，将整个圆形保护空域内360度方向的入侵无人机均向着远离保护要地中心点的方向进行驱离。

本实用新型采用了以下技术方案来实现目的：

基于导航诱骗的多方位无人机驱离装置，包括导航信号接收天线、多通道信号发生器、全向发射天线和多个定向发射天线，所述导航信号接收天线和全向发射天线安装于多通道信号发生器的顶面，导航信号接收天线用于接收卫星导航系统信号，所述多通道信号发生器内部设有信号输出模块和多个功率放大器，用于输出导航驱离信号至全向发射天线和定向发射天线，所述多个定向发射天线分别安装于多通道信号发生器的四周侧面；导航信号接收天线通过电缆依次连接多通道信号发生器、信号输出模块、功率放大器、全向发射天线和定向发射天线。

具体的，所述多通道信号发生器的外形呈正方体形，其顶面安装有导航信号接收天线和全向发射天线，多通道信号发生器的4个侧表面上均安装有定向发射天线。

具体的，所述多通道信号发生器内共有4个功率放大器，每个功率放大器均与信号输出模块、单个定向发射天线相连接。

进一步的，还包括电源模块，所述电源模块给多通道信号发生器提供持续供电。

进一步的，还包括装置底板和天线罩，所述天线罩外部呈圆柱体形，内部中空，与装置底板的上表面相连接，其与装置底板之间形成的空腔内放置了安装有导航信号接收天线、全向发射天线和定向发射天线的多通道信号发生器。

优选的，所述装置底板上设置有散热口，装置底板的下表面固定连接有转接法兰，所述转接法兰侧表面具有圆周排列的通气孔，在转接法兰与装置底板之间的空腔内还设置有与散热口位置对应的散热风扇和风扇罩。

进一步的，所述定向发射天线发射的导航驱离信号波束宽度为360°/N，N为定向发射天线的个数，定向发射天线的旁瓣和尾瓣均进行抑制处理。

具体的，所述电缆为同轴射频电缆。

进一步的，所述导航信号接收天线接收的卫星导航信号和多通道信号发生器输出的导航驱离信号是卫星导航系统单频点或多频点的多模复合信号，包括GPS L1、GPS L2、BDS B1、GLONASS R1、Galileo E1中的一种或多种信号的组合。

具体的，所述多通道信号发生器中的信号输出模块所输出的信号功率范围为：-160dBm～-10dBm，功率的可调整范围值为100dB。

综上所述，由于采用了本技术方案，本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型基于导航诱骗的多方位无人机驱离装置，其一大特点是无需昂贵的雷达、光电等额外的探测引导设备，装置便于移动和安装；同时，通过本装置的结构及功能部件设计，能在以装置所在地为中心的大范围空域实现全方位的无人机驱离功能，将入侵的无人机都尽可能的向着远离保护要地的方向进行诱骗驱离，以达到全面的低空安全保护的目的。

2、本装置针对使用地点的不同低空保护级别，可以选择性的配置不同数量的定向发射天线，以实现经济成本和驱离效率之间的平衡；在一些重点保护地区，随着定向发射天线数量的增多，能使保护空域的驱离方向扇区划分更精细，对无人机的驱离效率提高。

3、电源可为本装置持续供电，以保证本装置的持续运行，同时本装置的外围辅助机械结构，如散热和天线罩等，也为装置的持续运行提供了保障与一定程度的防护。

4、本装置通过持续发射导航驱离信号，覆盖各方向的保护空域，导航驱离信号与现今的主流卫星导航信号相匹配，并适当增大功率，从而保证了无人机只要入侵即会被诱骗驱离，而无需复杂的探测与识别无人机过程，形成了虚拟的空中电子围栏区域，使得全方位低空安全防御有效又可靠。

附图说明

图1为本装置的结构示意图；

图2为多通道信号发生器的基本原理示意图；

图3为实现本装置的硬件相关原理图。

附图中各标记所代表的具体含义如下：

1-导航信号接收天线、2-多通道信号发生器、3-定向发射天线、4-装置底板、41-散热口、5-天线罩、6-转接法兰、7-散热风扇、71-风扇罩。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以按各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

在介绍本装置前，先简述一下传统导航诱骗装置的原理：首先通过无线电侦测、雷达和光电等目标探测设备给出目标无人机的初始位置，利用该位置与保护要地中心点之间的连线作为欺骗信号发射的参考方向线，随后发送驱离信号实现对无人机向远离保护要地中心点的方向进行驱离。

并且，传统的导航诱骗装置采用的是全方位发射天线，驱离信号是向装置所在中心点为圆心进行360度辐射的，但同一时间段只能针对同一无人机目标发出相应方向的驱离信号，这就产生了问题：驱离信号发射时，附近空域无人机均向统一方向进行驱离，仅对其中180度扇区内的无人机向远离方向驱离，会对另一180度扇区内的无人机向保护要地进行引导，无法达成有效防控。

本实用新型装置即与传统诱骗装置具有不同的结构及功能特点。

如图1所示，基于导航诱骗的多方位无人机驱离装置，包括导航信号接收天线1、多通道信号发生器2、全向发射天线8和多个定向发射天线3，所述导航信号接收天线1和全向发射天线8安装于多通道信号发生器2的顶面，导航信号接收天线1用于接收卫星导航系统信号，所述多通道信号发生器2内部设有信号输出模块和多个功率放大器，用于输出导航驱离信号至全向发射天线8和定向发射天线3，所述多个定向发射天线3分别安装于多通道信号发生器2的四周侧面；导航信号接收天线1通过电缆依次连接多通道信号发生器2、信号输出模块、功率放大器、全向发射天线8和定向发射天线3。

本装置的全方位驱离功能的工作原理如下所述：

和传统导航诱骗装置不同，本装置的导航驱离信号无需参考无人机的位置方向，本装置在同一时间段内持续性的发出多个导航驱离信号，每个导航驱离信号的驱离方向是不同的，且导航驱离信号所在的空域对应了该信号的驱离方向。以保护要地处圆形空域范围做进一步说明，若本装置产生4个导航驱离信号，则分别对应作用于以圆形空域中心点为坐标原点的坐标系上4个象限内部，即每个导航驱离信号实际作用的范围均为90度，4个不同方向的导航驱离信号即可覆盖整个圆形空域；入侵的无人机无论处于圆形空域内的何处，均有一个导航驱离信号对其进行作用，使其沿着远离保护要地的方向被驱离，以此实现全方位同时驱离多个无人机的功能。

本装置的具体工作流程如下所述：

将装置安装在保护要地后，首先，装置上的导航信号接收天线1工作，接收该地的卫星导航系统的导航信号，包括地点与时间信息，该信息会被传送至多通道信号发生器2内参与导航驱离信号的发生与输出过程。

多通道信号发生器的原理如图2所示，它会为每一个方向的定向发射天线3计算并输出相应的导航驱离信号，具体的实现过程如图3所示，根据配置的定向发射天线3的个数，使用具有相同或更多通道数的多通道信号发生器2，以及相同个数的功率放大器；多通道信号发生器2确定采集接收到的导航信号中地点与时间信息，根据定向发射天线3的个数，确定每一个定向发射天线3所负责的圆形空域中的对应扇区角度，根据该扇区角度范围与本装置的安装地点，得出该扇区确定的中线方向，作为该定向发射天线3所发射导航驱离信号的方向；每一个信号通道均产生一个对应的导航驱离信号，该信号还会与接收的卫星系统信号的模式、时间和地点等信息进行同步并模仿匹配，最终该导航驱离信号成为了与真实卫星导航信号十分相似的欺骗式干扰信号，导航驱离信号经信号输出模块输出至功率放大器，功率放大器将其放大后，由定向发射天线3向空域中持续发射，对无人机起到驱离的作用。

导航信号接收天线1接收的卫星导航信号和多通道信号发生器2输出的导航驱离信号是卫星导航系统单频点或多频点的多模复合信号，包括GPS L1、GPS L2、BDS B1、GLONASS R1、Galileo E1中的一种或多种信号的组合。

定向发射天线3发射的导航驱离信号波束宽度为360°/N，N为定向发射天线的个数，同时定向发射天线3的旁瓣和尾瓣均进行抑制处理，确保其发射的导航驱离信号方向覆盖自身所属的空域扇区，不对其余扇区造成交叉干扰影响。

由于功率放大器的存在，使无人机的卫星导航接收机停止接收真实卫星导航信号，转而接收具有功率优势的欺骗式导航驱离信号，由此控制了无人机的卫星导航传感器的定位输出，进而误导无人机飞行控制系统做出错误决策，改变飞行轨迹，向远离保护要地方向飞行，达到无人机安全防控目的。

为了弥补本装置中定向发射天线3发射的导航驱离信号可能在装置的正上方处信号较差，驱离效果不好的缺陷，本装置在多通道信号发生器2的顶面还安装了全向发射天线8，其主要作用范围为装置的上方半球区域，并且越接近装置中心点，其信号越强；由多通道信号发生器2为其产生一个方向固定的导航驱离信号，经相应的功率放大器放大后，由全向发射天线8向装置的正上方区域发射，对于从较高空域垂直降下并进入装置保护空域高度的无人机，会被此导航驱离信号诱骗，沿固定方向远离保护要地飞行，一旦进入定向发射天线3的强作用范围区域后，转而由定向发射天线3进行诱骗驱离；从而弥补了本装置对由正上方信号作用范围外高度下降的无人机驱离效果的缺陷。

实施例2

在实施例1的基础上，如图1所示，多通道信号发生器2的外形呈正方体形，其顶面安装有导航信号接收天线1和全向发射天线8，多通道信号发生器2的4个侧表面上均安装有定向发射天线3。多通道信号发生器2内共有4个功率放大器，每个功率放大器均与信号输出模块、单个定向发射天线3相连接。

本实施例中，圆形保护空域划分为4个扇区，即每个扇区的范围为90度，是一种较为平衡的本装置配置模式；根据现场不同的低空防护等级，也可增加定向发射天线3及功率放大器的个数，增加多通道信号发生器2的通道数，来对圆形保护空域划分更多的扇区，以使对入侵其中的无人机进行驱离的方向更精准，驱离速度越高，效果更好。

实施例3

在实施例1的基础上，如图3所示，本装置还包括电源模块，电源模块给多通道信号发生器2提供持续供电。

本装置在使用时为无人化操作，装置自动运转，持续性的发射大功率的导航驱离信号，因此需要电源进行持续供电，使装置能持续可靠的进行无人机的驱离工作。

实施例4

在实施例1的基础上，如图1所示，本装置还包括装置底板4和天线罩5，天线罩5外部呈圆柱体形，内部中空，与装置底板4的上表面相连接，其与装置底板4之间形成的空腔内放置了安装有导航信号接收天线1、全向发射天线8和定向发射天线3的多通道信号发生器2。

装置底板4上设置有散热口41，装置底板4的下表面固定连接有转接法兰6，转接法兰6侧表面具有圆周排列的通气孔，在转接法兰6与装置底板4之间的空腔内还设置有与散热口41位置对应的散热风扇7和风扇罩71。

本实施例所提供为本装置的外围结构辅助部件，其为本装置提供了良好的安装与运行平台，对装置的持续运行起到诸如散热与防尘防雨等辅助功能，使装置的可靠性得到提升，通过结构辅助部件的设置，装置成为了便于移动与安装的统一整体，便于在保护要地直接进行使用。

同时，本装置中各电气结构部件间的连接电缆采用同轴射频电缆，此种电缆适合用于此类信号发射装置中。

实施例5

在实施例1的基础上，具体的，本装置所使用的多通道信号发生器2的典型技术指标如下：

信号产生频点：GPS L1CA/GLONASS G1/BDS B1等卫星导航信号；

信号输出功率：-160dBm～-10dBm(有效带宽内)；

功率可调整范围：100dB；

信号生成通道：≥12通道/系统；

时间同步精度：30ns；

定位精度：3m(水平)，5m(高程)；

定向精度：0.2度；

欺骗接入时间：≤1秒。

本装置中多通道信号发生器2内的功率放大器性能参数如下：

工作电压：12V；

输出功率：10dBm；

功放功率：1W；

增益：43dB；

可调范围：30dB；

工作效率：30％。

Claims (10)

1.基于导航诱骗的多方位无人机驱离装置，其特征在于：包括导航信号接收天线(1)、多通道信号发生器(2)、全向发射天线(8)和多个定向发射天线(3)，所述导航信号接收天线(1)和全向发射天线(8)安装于多通道信号发生器(2)的顶面，导航信号接收天线(1)用于接收卫星导航系统信号，所述多通道信号发生器(2)内部还设有信号输出模块和多个功率放大器，用于输出导航驱离信号至全向发射天线(8)和定向发射天线(3)，所述多个定向发射天线(3)分别安装于多通道信号发生器(2)的四周侧面；导航信号接收天线(1)通过电缆依次连接多通道信号发生器(2)、信号输出模块、功率放大器、全向发射天线(8)和定向发射天线(3)。

2.根据权利要求1所述的基于导航诱骗的多方位无人机驱离装置，其特征在于：所述多通道信号发生器(2)的外形呈正方体形，其顶面安装有导航信号接收天线(1)和全向发射天线(8)，多通道信号发生器(2)的4个侧表面上均安装有定向发射天线(3)。

3.根据权利要求2所述的基于导航诱骗的多方位无人机驱离装置，其特征在于：所述多通道信号发生器(2)内共有4个功率放大器，每个功率放大器均与信号输出模块、单个定向发射天线(3)相连接。

4.根据权利要求1所述的基于导航诱骗的多方位无人机驱离装置，其特征在于：还包括电源模块，所述电源模块给多通道信号发生器(2)提供持续供电。

5.根据权利要求1所述的基于导航诱骗的多方位无人机驱离装置，其特征在于：还包括装置底板(4)和天线罩(5)，所述天线罩(5)外部呈圆柱体形，内部中空，与装置底板(4)的上表面相连接，其与装置底板(4)之间形成的空腔内放置了安装有导航信号接收天线(1)、全向发射天线(8)和定向发射天线(3)的多通道信号发生器(2)。

6.根据权利要求5所述的基于导航诱骗的多方位无人机驱离装置，其特征在于：所述装置底板(4)上设置有散热口(41)，装置底板(4)的下表面固定连接有转接法兰(6)，所述转接法兰(6)侧表面具有圆周排列的通气孔，在转接法兰(6)与装置底板(4)之间的空腔内还设置有与散热口(41)位置对应的散热风扇(7)和风扇罩(71)。

7.根据权利要求1所述的基于导航诱骗的多方位无人机驱离装置，其特征在于：所述定向发射天线(3)发射的导航驱离信号波束宽度为360°/N，N为定向发射天线(3)的个数，定向发射天线(3)的旁瓣和尾瓣均进行抑制处理。

8.根据权利要求1所述的基于导航诱骗的多方位无人机驱离装置，其特征在于：所述电缆为同轴射频电缆。

9.根据权利要求1所述的基于导航诱骗的多方位无人机驱离装置，其特征在于：所述导航信号接收天线(1)接收的卫星导航信号和多通道信号发生器(2)输出的导航驱离信号是卫星导航系统单频点或多频点的多模复合信号，包括GPS L1、GPS L2、BDS B1、GLONASS R1、Galileo E1中的一种或多种信号的组合。

10.根据权利要求1所述的基于导航诱骗的多方位无人机驱离装置，其特征在于：所述多通道信号发生器(2)中的信号输出模块所输出的信号功率范围为：-160dBm～-10dBm，功率的可调整范围值为100dB。

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