本發(fā)明涉及公共安全保護裝置系統(tǒng)領域，特別是涉及一種保障公共安全的無人機禁飛區(qū)防衛(wèi)系統(tǒng)和方法。

背景技術：
無人機是一種由無線電遙控設備或自身程序控制裝置操縱的無人駕駛飛行器。得益于技術進步和資本推動，近年來消費級無人機呈現(xiàn)出前所未有的發(fā)展，但是無人機影響公共安全的事例屢有發(fā)生。中央軍委、國務院頒布的《通用航空飛行管制條例》第一章第四條指出，從事通用航空飛行活動的單位、個人，必須按照《中華人民共和國民用航空法》的規(guī)定取得從事通用航空活動的資格，并遵守國家有關法律、行政法規(guī)的規(guī)定?！吨腥A人民共和國民用航空法》第一百四十六條規(guī)定，從事通用航空活動，應當具備下列條件：（一）有與所從事的通用航空活動相適應，符合保證飛行安全要求的民用航空器；（二）有必需的依法取得執(zhí)照的航空人員；（三）符合法律、行政法規(guī)規(guī)定的其他條件。因此，無人機飛行須滿足航空器安全要求、無人機操作員資質要求以及其他法律法規(guī)的要求。由于目前我國很多無人機還無法達到民航局的適航要求，安全性難以保障。同時，無人機技術數(shù)據(jù)鏈尚需完善。數(shù)據(jù)鏈丟失容易導致無人機失控，即使帶有自動回收功能的無人機，也難以保證在無人機自動返回期間的安全性。最為嚴重的是，民用無人機在感知規(guī)避方面的技術還不成熟，無人機一般也沒有配備空中防撞系統(tǒng)。例如在民航機場附近飛行的無人機，給民航客機帶來了嚴重的安全隱患。民用無人機航空作業(yè)活動的嚴格管理還需加強，民眾也要增強安全使用無人機的意識，避免危害公共安全。新技術的出現(xiàn)，往往需要對應的法規(guī)和另一種技術來對其約束。針對無人機違法事件可能危及人民群眾生命財產(chǎn)安全，擾亂社會治安的問題，亟需一種保障公共安全的無人機禁飛區(qū)防衛(wèi)系統(tǒng)，設立在禁飛邊界區(qū)域，當無人機靠近禁飛邊界時，飛行控制系統(tǒng)遭到控制或破壞而迫降。

技術實現(xiàn)要素：
因此，本發(fā)明為了保障人民群眾生命財產(chǎn)安全和維護社會治安，提供一種保障公共安全的無人機禁飛區(qū)防衛(wèi)系統(tǒng)，設立在禁飛邊界區(qū)域處，當無人機靠近禁飛區(qū)域時，這種禁飛區(qū)防衛(wèi)系統(tǒng)根據(jù)機翼發(fā)出的聲音快速鎖定無人機方位，然后定向發(fā)射高頻波，引起無人機的陀螺儀共振，無人機失去穩(wěn)定后迫降。本發(fā)明提供一種保障公共安全的無人機禁飛區(qū)防衛(wèi)系統(tǒng)，包括豎直步進電機，旋轉柱，水平步進電機，旋轉頭，電路板，通信天線，螺釘，電線，銷釘，聲音接收器，高頻波發(fā)射器。所述豎直步進電機的輸出軸豎直向上，殼體尾部設有法蘭，螺釘穿過法蘭將其固定在基體上，豎直步進電機的輸出軸上開設有通孔。所述旋轉柱的下部分為圓柱體，底面沿圓柱軸線方向開設電機軸安裝孔，用于裝配豎直步進電機的輸出軸，圓柱體中間部分徑向開設通孔，所述銷釘分別穿過豎直步進電機的輸出軸的通孔和旋轉柱的圓柱體徑向的通孔，將旋轉柱裝配在豎直步進電機上；所述旋轉柱的上部分中間切除，形成左右兩個安裝立壁，右側安裝立壁外側銑平并開設電機軸孔和螺釘孔。所述水平步進電機的輸出軸水平向左，殼體前端設有法蘭，螺釘穿過法蘭將其固定在旋轉柱的右側安裝立壁外側，水平步進電機的輸出軸上開設有通孔。所述旋轉頭為圓柱狀，嵌在旋轉柱兩個安裝立壁中間，旋轉頭軸線方向開設電機軸安裝孔，旋轉頭徑向方向開設通孔，銷釘分別穿過旋轉頭徑向通孔和水平步進電機輸出軸的通孔，將旋轉頭裝配在水平步進電機上。所述電路板底面設有法蘭，螺釘穿過法蘭將電路板固定在基體上，所述通信天線安裝在電路板上側。電路板內(nèi)含A/D轉換電路、MCU、通信電路、高頻振蕩電路。所述聲音接收器和高頻波發(fā)射器安裝在旋轉頭的圓柱面上，高頻波發(fā)射器安裝在聲音接收器中間。本發(fā)明的工作原理為：維持無人機飛行穩(wěn)定的元件是陀螺儀，除了專業(yè)軍事設備中配備有高成本的光纖陀螺儀和激光陀螺儀，市場現(xiàn)有電器設備中裝備的均是微機械(MEMS)陀螺儀。微機械陀螺儀依賴于由相互正交的振動和轉動引起的交變科里奧利力，振子被柔軟的彈性結構懸掛在基底之上，整體動力學系統(tǒng)是二維彈性阻尼系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)中振動和轉動誘導的科里奧利力把正比于角速度的能量轉移到傳感模式。無人機利用微機械陀螺儀感知角速度的變化，及時調(diào)節(jié)各種飛行動力參數(shù)以維持機身保持穩(wěn)定。無人機在飛行時，螺旋槳的旋動產(chǎn)生較大分貝的噪音，聲音接收器在捕獲無人機噪音后，MCU控制豎直步進電機的輸出軸水平面旋轉，控制水平步進電機的輸出軸豎直面旋轉，實現(xiàn)禁飛區(qū)防衛(wèi)設備周邊三維立體空間的全方位掃描，在旋轉頭的運動過程中，通過聲音強度對比，驅動聲音接收器朝向更大噪音方向，實現(xiàn)聲音接收器始終鎖定無人機方位的目的。高頻波發(fā)射器與聲音接收器的朝向始終一致，在鎖定無人機方位后，MCU控制高頻振蕩電路產(chǎn)生高頻波，通過高頻波發(fā)射器將高頻波發(fā)射到空氣中，高頻波具備良好的方向性，頻率范圍覆蓋微機械陀螺儀的振子的固有頻率，引發(fā)振子共振，破壞陀螺儀的感知作用，無人機失去穩(wěn)定性后迫降。在聲音接收器捕獲無人機的同時，MCU控制通信電路通過通信天線將無人機入侵信息傳遞給后臺監(jiān)管平臺，工作人員立即實施無人機抓捕工作。本發(fā)明具有的有益效果是：（1）利用豎直和水平兩個方向的步進電機組合，實現(xiàn)空間全方位掃描；（2）將聲音捕獲和高頻波發(fā)射兩者的方向合二為一，準確快速攻擊目無人機；（3）利用共振原理，實現(xiàn)從根源破壞無人機的穩(wěn)定性；（4）配置通訊裝置，實現(xiàn)與后臺的實時信息傳遞；所以，這種保障公共安全的無人機禁飛區(qū)防衛(wèi)系統(tǒng)，能夠在無人機靠近禁飛邊界時，迫使無人機降落，實現(xiàn)進一步保障人民群眾生命財產(chǎn)安全和維護社會治安。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，或者通過實施本發(fā)明而了解。附圖說明附圖僅用于示出具體實施例的目的，而并不認為是對本發(fā)明的限制。圖1是本發(fā)明的右前視角的整體裝配示意圖。圖2是本發(fā)明的左前視角的整體裝配示意圖。圖3是本發(fā)明的結構拆解示意圖。圖4是本發(fā)明的旋轉頭的結構示意圖。圖5是本發(fā)明中各元件連接示意圖。圖6是本發(fā)明的監(jiān)督禁飛區(qū)防衛(wèi)控制的流程圖。圖中標號：1-豎直步進電機，2-旋轉柱，3-水平步進電機，4-旋轉頭，5-電路板，6-通信天線，7-螺釘，8-電線，9-銷釘，10-聲音接收器，11-高頻波發(fā)射器，a-豎直步進電機輸出軸，b-水平步進電機輸出軸。具體實施方式以下將結合附圖對本發(fā)明保障公共安全的無人機禁飛區(qū)防衛(wèi)系統(tǒng)作進一步的詳細描述。如圖1和圖2所示，一種保障公共安全的無人機禁飛區(qū)防衛(wèi)系統(tǒng)，其硬件主要包括：豎直步進電機1，旋轉柱2，水平步進電機3，旋轉頭4，電路板5，通信天線6，螺釘7，電線8，銷釘9，聲音接收器10，高頻波發(fā)射器11。所述豎直步進電機1的輸出軸a豎直向上，殼體尾部設有法蘭，螺釘7穿過法蘭將其固定在基體上，豎直步進電機1的輸出軸a上開設有通孔。所述旋轉柱2的下部分為圓柱體，底面沿圓柱軸線方向開設電機軸安裝孔，用于裝配豎直步進電機1的輸出軸a，圓柱體中間部分徑向開設通孔，所述銷釘9分別穿過豎直步進電機1的輸出軸a的通孔和旋轉柱2的圓柱體徑向的通孔，將旋轉柱2裝配在豎直步進電機1上；所述旋轉柱2的上部分中間切除，形成左右兩個安裝立壁，右側安裝立壁外側銑平并開設電機軸孔和螺釘孔。所述水平步進電機3的輸出軸b水平向左，殼體前端設有法蘭，螺釘7穿過法蘭將其固定在旋轉柱2的右側安裝立壁外側，水平步進電機3的輸出軸b上開設有通孔。所述旋轉頭4為圓柱狀，嵌在旋轉柱2的兩個安裝立壁中間，旋轉頭4軸線方向開設電機軸安裝孔，旋轉頭徑向方向開設通孔，銷釘分別穿過旋轉頭徑向通孔和水平步進電機3輸出軸的通孔，將旋轉頭4裝配在水平步進電機3上。所述電路板5底面設有法蘭，螺釘7穿過法蘭將電路板5固定在基體上，所述通信天線6安裝在電路板5上側。電路板5內(nèi)含A/D轉換電路、MCU、通信電路、高頻振蕩電路。進一步講，豎直步進電機1和電路板5的安裝基體是指建筑物的頂端平臺或者專門埋設的水泥基座。所述聲音接收器10和高頻波發(fā)射器11安裝在旋轉頭4的圓柱面上，高頻波發(fā)射器11安裝在聲音接收器10中間。進一步講，聲音接收器10內(nèi)包含振動薄膜，振動薄膜為平行電容的一個極板，振動薄膜感知到聲音后振動，引起電容量發(fā)生改變，將聲音信號轉化為電信號。進一步講，高頻波發(fā)射器11包含永久磁體和驅動線圈，永久磁體與振膜連接，當不同大小電流經(jīng)過驅動線圈時，產(chǎn)生磁力引起永久磁體運動，帶動振膜振動，將電信號轉換為機械波。無人機在飛行時，螺旋槳的旋動產(chǎn)生較大分貝的噪音，聲音接收器10在捕獲無人機噪音后，MCU控制豎直步進電機1的輸出軸a水平面旋轉，控制水平步進電機3的輸出軸b豎直面旋轉，實現(xiàn)禁飛區(qū)防衛(wèi)設備周邊三維立體空間的全方位掃描，在旋轉頭4的運動過程中，通過聲音強度對比，驅動聲音接收器10朝向更大噪音方向，實現(xiàn)聲音接收器10始終鎖定無人機方位的目的。進一步講，步進電機電脈沖信號轉變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的控制電機，本發(fā)明中的豎直步進電機1和水平步進電機3都是通過MCU控制脈沖信號轉動，電機軸轉動角度取決于脈沖數(shù)。高頻波發(fā)射器11與聲音接收器10的朝向始終一致，在鎖定無人機方位后，MCU控制高頻振蕩電路產(chǎn)生高頻波，通過高頻波發(fā)射器11將高頻波發(fā)射到空氣中，波的頻率越高，直線傳播性越好，高頻波具備良好的方向性，頻率范圍覆蓋微機械陀螺儀的振子的固有頻率，引發(fā)振子共振，破壞陀螺儀的感知作用，無人機失去穩(wěn)定性后迫降。在聲音接收器捕獲無人機的同時，MCU控制通信電路通過通信天線將無人機入侵信息傳遞給后臺監(jiān)管平臺，工作人員立即實施無人機抓捕工作。本發(fā)明中，A/D轉換電路是指將模擬量轉換為數(shù)字量的電路；MCU是指單片微型計算機，集成了內(nèi)處理器(CPU)、存儲器(RAM、ROM)、計數(shù)器、以及I/O端口為一體的一塊集成芯片。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(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。