本實(shí)用新型涉及公共安全保護(hù)裝置系統(tǒng)領(lǐng)域，特別是涉及一種保障公共安全的無(wú)人機(jī)禁飛區(qū)防衛(wèi)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

無(wú)人機(jī)是一種由無(wú)線電遙控設(shè)備或自身程序控制裝置操縱的無(wú)人駕駛飛行器。得益于技術(shù)進(jìn)步和資本推動(dòng)，近年來(lái)消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)呈現(xiàn)出前所未有的發(fā)展，但是無(wú)人機(jī)影響公共安全的事例屢有發(fā)生。2015年1月27日，一架無(wú)人機(jī)闖入并墜毀在美國(guó)白宮南草坪；2015年4月22日，在日本首相官邸墜毀一架攜帶有放射物的無(wú)人機(jī)；2013年12月28日，北京某科技公司進(jìn)行航空測(cè)繪，造成多架民航飛機(jī)避讓延誤，北京軍區(qū)空軍部隊(duì)為此出動(dòng)1226人，兩架殲擊機(jī)待命升空，兩架直升機(jī)升空，雷達(dá)開(kāi)機(jī)26部，車(chē)輛出動(dòng)123輛，法院以危害公共安全罪判處當(dāng)事人有期徒刑1年6個(gè)月。

中央軍委、國(guó)務(wù)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(dòng)的單位、個(gè)人，必須按照《中華人民共和國(guó)民用航空法》的規(guī)定取得從事通用航空活動(dòng)的資格，并遵守國(guó)家有關(guān)法律、行政法規(guī)的規(guī)定?！吨腥A人民共和國(guó)民用航空法》第一百四十六條規(guī)定，從事通用航空活動(dòng)，應(yīng)當(dāng)具備下列條件：（一）有與所從事的通用航空活動(dòng)相適應(yīng)，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(wú)人機(jī)飛行須滿足航空器安全要求、無(wú)人機(jī)操作員資質(zhì)要求以及其他法律法規(guī)的要求。

由于目前我國(guó)很多無(wú)人機(jī)還無(wú)法達(dá)到民航局的適航要求，安全性難以保障。同時(shí)，無(wú)人機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)鏈尚需完善。數(shù)據(jù)鏈丟失容易導(dǎo)致無(wú)人機(jī)失控，即使帶有自動(dòng)回收功能的無(wú)人機(jī)，也難以保證在無(wú)人機(jī)自動(dòng)返回期間的安全性。最為嚴(yán)重的是，民用無(wú)人機(jī)在感知規(guī)避方面的技術(shù)還不成熟，無(wú)人機(jī)一般也沒(méi)有配備空中防撞系統(tǒng)。例如在民航機(jī)場(chǎng)附近飛行的無(wú)人機(jī)，給民航客機(jī)帶來(lái)了嚴(yán)重的安全隱患。民用無(wú)人機(jī)航空作業(yè)活動(dòng)的嚴(yán)格管理還需加強(qiáng)，民眾也要增強(qiáng)安全使用無(wú)人機(jī)的意識(shí)，避免危害公共安全。

新技術(shù)的出現(xiàn)，往往需要對(duì)應(yīng)的法規(guī)和另一種技術(shù)來(lái)對(duì)其約束。針對(duì)無(wú)人機(jī)違法事件可能危及人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，擾亂社會(huì)治安的問(wèn)題，亟需一種保障公共安全的無(wú)人機(jī)禁飛區(qū)防衛(wèi)系統(tǒng)，設(shè)立在禁飛邊界區(qū)域，當(dāng)無(wú)人機(jī)靠近禁飛邊界時(shí)，飛行控制系統(tǒng)遭到控制或破壞而迫降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本實(shí)用新型為了保障人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全和維護(hù)社會(huì)治安，提供一種保障公共安全的無(wú)人機(jī)禁飛區(qū)防衛(wèi)系統(tǒng)，設(shè)立在禁飛邊界區(qū)域處，當(dāng)無(wú)人機(jī)靠近禁飛區(qū)域時(shí)，這種禁飛區(qū)防衛(wèi)系統(tǒng)根據(jù)機(jī)翼發(fā)出的聲音快速鎖定無(wú)人機(jī)方位，然后定向發(fā)射高頻波，引起無(wú)人機(jī)的陀螺儀共振，無(wú)人機(jī)失去穩(wěn)定后迫降。

本實(shí)用新型提供一種保障公共安全的無(wú)人機(jī)禁飛區(qū)防衛(wèi)系統(tǒng)，包括豎直步進(jìn)電機(jī)，旋轉(zhuǎn)柱，水平步進(jìn)電機(jī)，旋轉(zhuǎn)頭，電路板，通信天線，螺釘，電線，銷(xiāo)釘，聲音接收器，高頻波發(fā)射器。

所述豎直步進(jìn)電機(jī)的輸出軸豎直向上，殼體尾部設(shè)有法蘭，螺釘穿過(guò)法蘭將其固定在基體上，豎直步進(jìn)電機(jī)的輸出軸上開(kāi)設(shè)有通孔。

所述旋轉(zhuǎn)柱的下部分為圓柱體，底面沿圓柱軸線方向開(kāi)設(shè)電機(jī)軸安裝孔，用于裝配豎直步進(jìn)電機(jī)的輸出軸，圓柱體中間部分徑向開(kāi)設(shè)通孔，所述銷(xiāo)釘分別穿過(guò)豎直步進(jìn)電機(jī)的輸出軸的通孔和旋轉(zhuǎn)柱的圓柱體徑向的通孔，將旋轉(zhuǎn)柱裝配在豎直步進(jìn)電機(jī)上；所述旋轉(zhuǎn)柱的上部分中間切除，形成左右兩個(gè)安裝立壁，右側(cè)安裝立壁外側(cè)銑平并開(kāi)設(shè)電機(jī)軸孔和螺釘孔。

所述水平步進(jìn)電機(jī)的輸出軸水平向左，殼體前端設(shè)有法蘭，螺釘穿過(guò)法蘭將其固定在旋轉(zhuǎn)柱的右側(cè)立壁外側(cè)，水平步進(jìn)電機(jī)的輸出軸上開(kāi)設(shè)有通孔。

所述旋轉(zhuǎn)頭為圓柱狀，嵌在旋轉(zhuǎn)柱兩個(gè)安裝立壁中間，旋轉(zhuǎn)頭軸線方向開(kāi)設(shè)電機(jī)軸安裝孔，旋轉(zhuǎn)頭徑向方向開(kāi)設(shè)通孔，銷(xiāo)釘分別穿過(guò)旋轉(zhuǎn)頭徑向通孔和水平步進(jìn)電機(jī)輸出軸的通孔，將旋轉(zhuǎn)頭裝配在水平步進(jìn)電機(jī)上。

所述電路板底面設(shè)有法蘭，螺釘穿過(guò)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(cè)。電路板內(nèi)含A/D轉(zhuǎn)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(zhuǎn)頭的圓柱面上，高頻波發(fā)射器安裝在聲音接收器中間。

本實(shí)用新型的工作原理為：維持無(wú)人機(jī)飛行穩(wěn)定的元件是陀螺儀，除了專業(yè)軍事設(shè)備中配備有高成本的光纖陀螺儀和激光陀螺儀，市場(chǎng)現(xiàn)有電器設(shè)備中裝備的均是微機(jī)械(MEMS)陀螺儀。微機(jī)械陀螺儀依賴于由相互正交的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)引起的交變科里奧利力，振子被柔軟的彈性結(jié)構(gòu)懸掛在基底之上，整體動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)是二維彈性阻尼系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)中振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)誘導(dǎo)的科里奧利力把正比于角速度的能量轉(zhuǎn)移到傳感模式。無(wú)人機(jī)利用微機(jī)械陀螺儀感知角速度的變化，及時(shí)調(diào)節(jié)各種飛行動(dòng)力參數(shù)以維持機(jī)身保持穩(wěn)定。

無(wú)人機(jī)在飛行時(shí)，螺旋槳的旋動(dòng)產(chǎn)生較大分貝的噪音，聲音接收器在捕獲無(wú)人機(jī)噪音后，MCU控制豎直步進(jìn)電機(jī)的輸出軸水平面旋轉(zhuǎn)，控制水平步進(jìn)電機(jī)的輸出軸豎直面旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)禁飛區(qū)防衛(wèi)設(shè)備周邊三維立體空間的全方位掃描，在旋轉(zhuǎn)頭的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)聲音強(qiáng)度對(duì)比，驅(qū)動(dòng)聲音接收器朝向更大噪音方向，實(shí)現(xiàn)聲音接收器始終鎖定無(wú)人機(jī)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(wú)人機(jī)方位后，MCU控制高頻振蕩電路產(chǎn)生高頻波，通過(guò)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(jī)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(wú)人機(jī)失去穩(wěn)定性后迫降。

在聲音接收器捕獲無(wú)人機(jī)的同時(shí)，MCU控制通信電路通過(guò)通信天線將無(wú)人機(jī)入侵信息傳遞給后臺(tái)監(jiān)管平臺(tái)，工作人員立即實(shí)施無(wú)人機(jī)抓捕工作。

本實(shí)用新型具有的有益效果是：

（1）利用豎直和水平兩個(gè)方向的步進(jìn)電機(jī)組合，實(shí)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(zhǔn)確快速攻擊目無(wú)人機(jī)；

（3）利用共振原理，實(shí)現(xiàn)從根源破壞無(wú)人機(jī)的穩(wěn)定性；

（4）配置通訊裝置，實(shí)現(xiàn)與后臺(tái)的實(shí)時(shí)信息傳遞；

所以，這種保障公共安全的無(wú)人機(jī)禁飛區(qū)防衛(wèi)系統(tǒng)，能夠在無(wú)人機(jī)靠近禁飛邊界時(shí)，迫使無(wú)人機(jī)降落，實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步保障人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全和維護(hù)社會(huì)治安。

本實(shí)用新型的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，或者通過(guò)實(shí)施本實(shí)用新型而了解。

附圖說(shuō)明

附圖僅用于示出具體實(shí)施例的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本實(shí)用新型的限制。

圖1是本實(shí)用新型的右前視角的整體裝配示意圖。

圖2是本實(shí)用新型的左前視角的整體裝配示意圖。

圖3是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)拆解示意圖。

圖4是本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本實(shí)用新型中各元件連接示意圖。

圖6是本實(shí)用新型的監(jiān)督禁飛區(qū)防衛(wèi)控制的流程圖。

圖中標(biāo)號(hào)：1-豎直步進(jìn)電機(jī)，2-旋轉(zhuǎn)柱，3-水平步進(jìn)電機(jī)，4-旋轉(zhuǎn)頭，5-電路板，6-通信天線，7-螺釘，8-電線，9-銷(xiāo)釘，10-聲音接收器，11-高頻波發(fā)射器，a-豎直步進(jìn)電機(jī)輸出軸，b-水平步進(jìn)電機(jī)輸出軸。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型保障公共安全的無(wú)人機(jī)禁飛區(qū)防衛(wèi)系統(tǒng)作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

如圖1和圖2所示，一種保障公共安全的無(wú)人機(jī)禁飛區(qū)防衛(wèi)系統(tǒng)，其硬件主要包括：豎直步進(jìn)電機(jī)1，旋轉(zhuǎn)柱2，水平步進(jìn)電機(jī)3，旋轉(zhuǎn)頭4，電路板5，通信天線6，螺釘7，電線8，銷(xiāo)釘9，聲音接收器10，高頻波發(fā)射器11。

所述豎直步進(jìn)電機(jī)1的輸出軸a豎直向上，殼體尾部設(shè)有法蘭，螺釘7穿過(guò)法蘭將其固定在基體上，豎直步進(jìn)電機(jī)1的輸出軸a上開(kāi)設(shè)有通孔。

所述旋轉(zhuǎn)柱2的下部分為圓柱體，底面沿圓柱軸線方向開(kāi)設(shè)電機(jī)軸安裝孔，用于裝配豎直步進(jìn)電機(jī)1的輸出軸a，圓柱體中間部分徑向開(kāi)設(shè)通孔，所述銷(xiāo)釘9分別穿過(guò)豎直步進(jìn)電機(jī)1的輸出軸a的通孔和旋轉(zhuǎn)柱2的圓柱體徑向的通孔，將旋轉(zhuǎn)柱2裝配在豎直步進(jìn)電機(jī)1上；所述旋轉(zhuǎn)柱2的上部分中間切除，形成左右兩個(gè)安裝立壁，右側(cè)安裝立壁外側(cè)銑平并開(kāi)設(shè)電機(jī)軸孔和螺釘孔。

所述水平步進(jìn)電機(jī)3的輸出軸b水平向左，殼體前端設(shè)有法蘭，螺釘7穿過(guò)法蘭將其固定在旋轉(zhuǎn)柱2的右側(cè)立壁外側(cè)，水平步進(jìn)電機(jī)3的輸出軸b上開(kāi)設(shè)有通孔。

所述旋轉(zhuǎn)頭4為圓柱狀，嵌在旋轉(zhuǎn)柱2的兩個(gè)安裝立壁中間，旋轉(zhuǎn)頭4軸線方向開(kāi)設(shè)電機(jī)軸安裝孔，旋轉(zhuǎn)頭徑向方向開(kāi)設(shè)通孔，銷(xiāo)釘分別穿過(guò)旋轉(zhuǎn)頭徑向通孔和水平步進(jìn)電機(jī)3輸出軸的通孔，將旋轉(zhuǎn)頭4裝配在水平步進(jìn)電機(jī)3上。

所述電路板5底面設(shè)有法蘭，螺釘7穿過(guò)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(cè)。電路板5內(nèi)含A/D轉(zhuǎn)換電路、MCU、通信電路、高頻振蕩電路。

進(jìn)一步講，豎直步進(jìn)電機(jī)1和電路板5的安裝基體是指建筑物的頂端平臺(tái)或者專門(mén)埋設(shè)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(zhuǎn)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(jìn)一步講，聲音接收器10內(nèi)包含振動(dòng)薄膜，振動(dòng)薄膜為平行電容的一個(gè)極板，振動(dòng)薄膜感知到聲音后振動(dòng)，引起電容量發(fā)生改變，將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。

進(jìn)一步講，高頻波發(fā)射器11包含永久磁體和驅(qū)動(dòng)線圈，永久磁體與振膜連接，當(dāng)不同大小電流經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)線圈時(shí)，產(chǎn)生磁力引起永久磁體運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)振膜振動(dòng)，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械波。

無(wú)人機(jī)在飛行時(shí)，螺旋槳的旋動(dòng)產(chǎn)生較大分貝的噪音，聲音接收器10在捕獲無(wú)人機(jī)噪音后，MCU控制豎直步進(jìn)電機(jī)1的輸出軸a水平面旋轉(zhuǎn)，控制水平步進(jìn)電機(jī)3的輸出軸b豎直面旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)禁飛區(qū)防衛(wèi)設(shè)備周邊三維立體空間的全方位掃描，在旋轉(zhuǎn)頭4的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)聲音強(qiáng)度對(duì)比，驅(qū)動(dòng)聲音接收器10朝向更大噪音方向，實(shí)現(xiàn)聲音接收器10始終鎖定無(wú)人機(jī)方位的目的。

進(jìn)一步講，步進(jìn)電機(jī)電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的控制電機(jī)，本實(shí)用新型中的豎直步進(jìn)電機(jī)1和水平步進(jìn)電機(jī)3都是通過(guò)MCU控制脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)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(wú)人機(jī)方位后，MCU控制高頻振蕩電路產(chǎn)生高頻波，通過(guò)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(jī)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(wú)人機(jī)失去穩(wěn)定性后迫降。

在聲音接收器捕獲無(wú)人機(jī)的同時(shí)，MCU控制通信電路通過(guò)通信天線將無(wú)人機(jī)入侵信息傳遞給后臺(tái)監(jiān)管平臺(tái)，工作人員立即實(shí)施無(wú)人機(jī)抓捕工作。

本實(shí)用新型中，A/D轉(zhuǎn)換電路是指將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的電路；MCU是指單片微型計(jì)算機(jī)，集成了內(nèi)處理器(CPU)、存儲(chǔ)器(RAM、ROM)、計(jì)數(shù)器、以及I/O端口為一體的一塊集成芯片。

以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。