本發(fā)明涉及無人機的反制系統(tǒng)技術領域，具體為一種全天候自動探測和干擾無人機的反制系統(tǒng)。

背景技術：

當前手持式無人機反制槍主要依靠操作人員目測來發(fā)現(xiàn)飛臨無人機，然后由操作人員瞄準方式來發(fā)現(xiàn)、干擾和反制無人機。首先受制于人眼視覺的發(fā)現(xiàn)條件局限(夜晚、雨、雪、陰、霧霾)和發(fā)現(xiàn)范圍小的影響，很難發(fā)現(xiàn)百米開外的民用無人機；而且操作人員無法全天候值守工作。當前無人機的非法應用已經越來越引起人們的警惕：在民航機場的非法飛行、在涉密場所上空的非法停留拍照攝像等。因此如何監(jiān)測和反制非法無人機，亦成為一個熱點領域。如有人訓練老鷹來捕捉無人機；有人發(fā)射帶捕捉網的子彈；有人依靠更快速更大的無人機攜帶網兜來捕獲無人機；還有人依靠電磁干擾來反制無人機?，F(xiàn)有技術對無人機的發(fā)現(xiàn)依靠人眼目測，而一般無人機大小約為30cm³，即便在光線充足情況下，人眼也很難發(fā)現(xiàn)200m開外的無人機。而且在夜晚或其它目視條件受限的場合，發(fā)現(xiàn)距離還將減小。而發(fā)現(xiàn)距離越短，留給后續(xù)處置時間越短，從而影響對無人機的反制效果。另外，利用人眼觀測的手段，以及必須由人工參與的干擾方式，也很難保證能夠全天候24小時對重點區(qū)域的值守和防護。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種全天候自動探測和干擾無人機的反制系統(tǒng)，具有無需人工干涉和參與，不受制于夜晚、雨、雪、陰、霧霾等自然環(huán)境條件的限制，實現(xiàn)全天候值守的優(yōu)點，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

一種全天候自動探測和干擾無人機的反制系統(tǒng)，包括主控計算機、用于安裝各種部件的云臺、信號處理模塊、控制模塊、寬帶功率放大器、天線陣列和干擾發(fā)送天線，云臺包括底座、上托盤、叉臂和天線安置軸，底座的內部安裝有豎直步進電機、射頻滑環(huán)、步進電機驅動器、步進電機控制器、網絡交換機和串口服務器，底座的內側面安裝有開關電源，豎直步進電機的頂部固定連接叉臂，叉臂內側通過螺絲安裝上托盤，所述上托盤固定安裝有信號處理模塊、控制模塊、寬帶功率放大器和射頻開關，叉臂的頂端安裝天線安置軸，叉臂的側面安裝水平步進電機，水平步進電機連接在天線安置軸上，所述天線安置軸上安裝干擾發(fā)送天線和天線陣列。

優(yōu)選的，主控計算機為整個系統(tǒng)的“大腦”，通過網線和網絡交換機連接，負責整個系統(tǒng)的調度和指揮：步進電機的轉動；各路開關、繼電器的切換；人機交互環(huán)境的維系。

優(yōu)選的，控制模塊接收主控計算機指令，經過內部單片機的解釋執(zhí)行，通過高低電平的變化分別控制射頻開關的切換、寬帶功率放大器(13)的開啟與關閉。

優(yōu)選的，步進電機驅動器和步進電機控制器的數量均為兩個，步進電機控制器和配套的驅動器協(xié)同工作，一路控制控制水平步進電機的轉動與停止；一路控制垂直水平步進電機俯仰角度的變化。

優(yōu)選的，串口服務器對上連接網絡交換機，將一路網口擴展為三路rs232串口，步進電機控制器占據兩路rs232串口，控制模塊占據第三路串口。主控計算機發(fā)送的指令首先由tcp協(xié)議轉換為rs232協(xié)議，再根據目的地址的不同分別送至步進電機控制器或控制模塊。

優(yōu)選的，網絡交換機在無人機反制裝置云臺內部構成一個局域網。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的全天候自動探測和干擾無人機的反制系統(tǒng)，云臺在主控計算機的控制下在水平面上周期旋轉，接收天線不斷采集周圍空域內的電磁波信號，通過對無人機同遙控器進行通信時所發(fā)送的電磁波信號進行特征提取和分析，借此來判斷周圍空域內是否有無人機存在；并根據信號大小估算無人機的大致方位和距離。由于本發(fā)明利用電磁波信號進行無人機的探測，理論上的探測距離可達上千米，要遠大于人眼能夠發(fā)現(xiàn)無人機的距離。并且信號監(jiān)測主要依靠信號探測和分析模塊完成，無需人工干涉和參與；也不再受制于夜晚、雨、雪、陰、霧霾等自然環(huán)境條件的限制，因而能夠實現(xiàn)全天候值守。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的裝置整體正面示意圖；

圖2為本發(fā)明的裝置整體側面示意圖；

圖3為本發(fā)明的反制系統(tǒng)原理示意圖；

圖4為本發(fā)明的反制系統(tǒng)自動工作流程示意圖。

圖中：1主控計算機、2底座、3叉臂、4上托盤、5天線安置軸、6步進電機控制器、7串口服務器、8網絡交換機、9步進電機驅動器、10開關電源、11豎直步進電機、12射頻滑環(huán)、13寬帶功率放大器、14上托盤、15信號處理模塊、16控制模塊、17水平步進電機、18天線陣列、19干擾發(fā)送天線。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

參閱圖1-4，本發(fā)明提供一種技術方案：一種全天候自動探測和干擾無人機的反制系統(tǒng)，包括主控計算機1、用于安裝各種部件的云臺、信號處理模塊15、控制模塊16、寬帶功率放大器13、天線陣列18和干擾發(fā)送天線19，主控計算機1為整個系統(tǒng)的“大腦”，通過網線和網絡交換機8連接，負責整個系統(tǒng)的調度和指揮：步進電機的轉動；各路開關、繼電器的切換；人機交互環(huán)境的維系，云臺包括底座2、上托盤4、叉臂3和天線安置軸5，底座2的內部安裝有豎直步進電機11、射頻滑環(huán)12、步進電機驅動器9、步進電機控制器6、網絡交換機8和串口服務器7，步進電機驅動器9和步進電機控制器6的數量均為兩個，步進電機控制器和配套的驅動器協(xié)同工作，一路控制控制水平步進電機17的轉動與停止；一路控制垂直水平步進電機11俯仰角度的變化，串口服務器7對上連接網絡交換機8，將一路網口擴展為三路rs232串口，步進電機控制器6占據兩路rs232串口，控制模塊16占據第三路串口。主控計算機1發(fā)送的指令首先由tcp協(xié)議轉換為rs232協(xié)議，再根據目的地址的不同分別送至步進電機控制器6或控制模塊16，網絡交換機8在無人機反制裝置云臺內部構成一個局域網，負責主控計算機1和各個通信節(jié)點的信息交互與傳遞，底座2的內側面安裝有開關電源10，豎直步進電機11的頂部固定連接叉臂3，叉臂3內側通過螺絲安裝上托盤4，上托盤4固定安裝有信號處理模塊15、控制模塊16、寬帶功率放大器13和射頻開關14，控制模塊16接收主控計算機指令，經過內部單片機的解釋執(zhí)行，通過高低電平的變化分別控制射頻開關14的切換、寬帶功率放大器13的開啟與關閉，寬帶功率放大器13用于產生大功率干擾信號，并通過定向天線輻射出去，用以切斷無人機同遙控器的通信鏈路，達到驅離或迫降的目的，天線是一方面用于系統(tǒng)接收外部電磁波信號，另一方面用于將功放產生的干擾信號定向輻射出去。且系統(tǒng)包括四種頻段的定向天線，其工作頻段完全覆蓋了當前無人機所能夠使用的工作頻段，真正實現(xiàn)了頻段全覆蓋，叉臂3的頂端安裝天線安置軸5，叉臂3的側面安裝水平步進電機17，天線安置軸5上安裝干擾發(fā)送天線19和天線陣列18，在豎直步進電機11作用下，叉臂3能夠在水平上旋轉；叉臂3一側裝有水平步進電機17，使天線安置軸5及裝在軸上的干擾發(fā)送天線19和天線陣列18在水平步進電機17作用下，俯仰角在0～90范圍內自由調節(jié)。兩個電機共同作用，使得天線能夠對準空域內的任何一點，干擾發(fā)送天線19和天線陣列18通過輸送線連接信號處理模塊15和寬帶功率放大器13，信號處理模塊15分別和射頻滑環(huán)12和寬帶功率放大器13電連接，射頻滑環(huán)12通過千兆網線連接底座2內的網絡交換機8，開關電源10電連接信號處理模塊15和寬帶功率放大器13，射頻滑環(huán)12將信號處理模塊15的信號通過千兆網線送至云臺底座2內的網絡交換機8；并將開關電源10提供的直流電源送至平臺上托盤4給信號處理模塊15、寬帶功率放大器13供電。

工作原理：信號處理模塊15一方面對天線所接收的高頻電磁波信號進行下變頻和ad變換，將處理后的中頻數字信號送入主控計算機1進行分析與計算。另一方面，信號處理模塊15還可以受主控計算機1控制直接產生不同頻段的射頻干擾信號，經過寬帶功率放大器13功率放大后去干擾無人機。

工作流程：首先，云臺在主控計算機1的控制下在水平面上周期旋轉，接收天線不斷采集周圍空域內的電磁波信號，送入信號處理模塊15，經過信號處理模塊15下變頻及ad采樣后變?yōu)閿底种蓄l信號送到主控計算機1。主控計算機1對中頻信號進行特征提取和分析，并同數據庫內的無人機特征信號進行比對，以判斷接收信號中是否有無人機通信信號。如果發(fā)現(xiàn)無人機特征信號，則步進電機停止轉動，使天線對準發(fā)現(xiàn)無人機信號的方位，并通過聲光信號給操作人員發(fā)出報警提示信號。若操作人員在位，則根據系統(tǒng)提供的頻段、距離等參考信息，可手動選擇對無人機進行驅離或是迫降操作；如果操作人員不在位情況下，還可將系統(tǒng)切換到自動干擾狀態(tài)，系統(tǒng)自行根據所探測的結果信息，自動發(fā)送對應頻段的干擾信號。發(fā)送干擾信號一段時間后，重新恢復到信號監(jiān)測的過程，繼續(xù)對周圍空域進行管控。

綜上所述：本發(fā)明的全天候自動探測和干擾無人機的反制系統(tǒng)，利用無線電信號探測并自動定位及釋放干擾的反制無人機的方法，通過對無人機通信信號的捕獲和分析，能夠遠距離探測飛臨無人機，并且能夠自動定位和干擾無人機，不受夜晚、雨、雪、陰、霧霾等自然環(huán)境條件影響，利用無線電信號分析手段來探測無人機，所探測距離要遠高于人眼發(fā)現(xiàn)無人機的距離；且信號受自然環(huán)境影響較小，白天晚上均適用，因此可全天候值守。利用旋轉云臺加定向天線技術，在保證滿足反制無人機的同時，反制裝置只有探測到無人機才發(fā)射干擾信號，并且還采用定向天線發(fā)射，對周圍電磁環(huán)境影響小，云臺的旋轉、俯仰角度，信號的分析與處理，功放和干擾信號的施放均由軟件程序控制，可實現(xiàn)無人值守。反制裝置的探測及干擾頻段覆蓋無人機通信的所有頻段，并且反制干擾方式還可在自動和手動兩種方式中切換，兼顧了靈活性和可操作性。本系統(tǒng)主控計算機同云臺通過以太網連接，反制裝置結構緊湊，完全可以將云臺放置于建筑物屋頂，還可車載使用，主控計算機1放置于值班室，實現(xiàn)網絡化控制，便于實施要害區(qū)域的無人機管制，因此，本發(fā)明通過對無人機同遙控器進行通信時所發(fā)送的電磁波信號進行特征提取和分析，借此來判斷周圍空域內是否有無人機存在；并根據信號大小估算無人機的大致方位和距離。由于本發(fā)明利用電磁波信號進行無人機的探測，理論上的探測距離可達上千米，要遠大于人眼能夠發(fā)現(xiàn)無人機的距離。并且信號監(jiān)測主要依靠信號探測和分析模塊完成，無需人工干涉和參與；也不再受制于夜晚、雨、雪、陰、霧霾等自然環(huán)境條件的限制，因而能夠實現(xiàn)全天候值守。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，根據本發(fā)明的技術方案及其發(fā)明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。