本發(fā)明涉及一種低慢小飛行設(shè)備的反制裝置及其方法。

背景技術(shù)：

目前，商用無人機的問題突出表現(xiàn)為發(fā)現(xiàn)難、跟蹤難和處置難。處置的前提是及時發(fā)現(xiàn)、連續(xù)跟蹤。由于復(fù)雜地理環(huán)境、電磁環(huán)境、氣象環(huán)境的影響，雷達等設(shè)備無法實現(xiàn)完全覆蓋，商用無人機目標探測技術(shù)成為攔截防御的關(guān)鍵技術(shù)之一。

目前針對無人機這些低慢小飛行設(shè)備所采用的探測技術(shù)主要包括：可見光、紅外熱成像相結(jié)合的光電搜索跟蹤技術(shù)、無線電信號探測技術(shù)、低空探測雷達等。這些技術(shù)在發(fā)現(xiàn)距離、靈敏度、能效范圍、抗惡劣氣候能力、多目標同時跟蹤能力等方面各有優(yōu)劣。

大部分無人機都依靠無線電進行遙控，并通過遙測鏈路回傳無人機位置、速度、電量等狀態(tài)信息。部分用于偵察的無人機可通過數(shù)據(jù)鏈路直接回傳偵察得到的圖像/視頻信號。因此，通過無線電偵察手段識別無人機輻射的無線電信號，就能發(fā)現(xiàn)目標。但有時無人機為達到隱蔽的目的，活動時會保持無線電靜默，嚴格按預(yù)定方案執(zhí)行計劃。所以，無線電信號探測不能對所有目標實現(xiàn)有效探測。

單一的探測方式無法高效準確的探測到目標，多方式探測協(xié)同的方式將是無人機探測的發(fā)展趨勢。通過多種主被動探測裝備協(xié)同，建立“一點發(fā)現(xiàn)，多維跟蹤”、多探測方式相結(jié)合的探測系統(tǒng)，可及時獲取目標位置、操控無線電頻率等多種信息，大大提高無人機的發(fā)現(xiàn)幾率。

探測到無人機后，如何處置也是解決低慢小飛行器問題的關(guān)鍵點，目前對無人機常用的處置方法有：采用常規(guī)低空防御武器進行攔截、摧毀；用網(wǎng)彈攔截；或者用激光武器擊落目標。

采用常規(guī)低空防御武器進行攔截、摧毀，如低空防空導(dǎo)彈，高射炮等，此方法存在明顯不足：第一，對這類來歷不明的飛行物，使用現(xiàn)有地空導(dǎo)彈、高炮等武器實施攔截摧毀，由于目標距離近，周圍環(huán)境復(fù)雜，難免會傷及城市建筑及人群；第二，運用導(dǎo)彈、高炮等武器系統(tǒng)對付這類小目標成本過高，且效率低下；第三，這類飛行目標通常出現(xiàn)突然，飛行高度較低，導(dǎo)彈、高炮等武器系統(tǒng)難以在較短時間內(nèi)實施有效防衛(wèi)。

采用直升機在空中抵近目標后用槍將目標擊落。這個方法的問題首先是槍聲帶來的影響不好，其次是直升機飛到目標需要一定的時間，響應(yīng)的實時性差。

用網(wǎng)彈攔截，網(wǎng)彈應(yīng)用了地空攔截導(dǎo)彈的技術(shù)，發(fā)射時微聲微光微煙，打出網(wǎng)彈，網(wǎng)彈飛至目標后打出網(wǎng)將目標罩住，使目標失去動力而墜毀，彈體打開降落傘落下，網(wǎng)彈攔截系統(tǒng)的工作過程如圖1所示。

用激光武器擊落目標，隨著激光技術(shù)的發(fā)展，激光武器在許多國家得到了大力發(fā)展，技術(shù)日趨成熟，激光武器從發(fā)射到目標所用時間極短，非常適合應(yīng)對現(xiàn)有防空兵器難以對付的突然出現(xiàn)的近距離目標，激光武器兼?zhèn)滠洑陀矚芰?，可以致盲無人機上的傳感器，使其不能正常工作；也可以破壞其殼體結(jié)構(gòu)，直接將其摧毀，激光武器對一個目標可進行多次攔截，可顯著提高目標攔截概率。激光武器每次發(fā)射成本幾百美元，比使用防空導(dǎo)彈攔截作戰(zhàn)費效比高。但是，據(jù)報道，國內(nèi)激光武器還有一些技術(shù)難點沒突破，激光攔截系統(tǒng)的實際作戰(zhàn)效果不如網(wǎng)彈系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用電子干擾手段攔截并且將無人機干擾并且反制的裝置。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種低慢小飛行設(shè)備反制裝置，包括至少一個站點，其特征在于：所述至少一個站點包括手持式天線和便攜式信號處理機，所述手持式天線包括gps/glonass螺旋天線、wifi螺旋天線和平板天線，所述gps/glonass螺旋天線、wifi螺旋天線和平板天線分別通過射頻電纜連接至便攜式信號處理機。

所述gps/glonass螺旋天線為柱螺旋天線，其極化方式為圓極化，典型增益≥10dbic，波束寬度≤60°，外形尺寸為φ300nm×600nm。

所述wifi螺旋天線包括兩副，其中一副為2.4g頻段，另一副為5.8g頻段，并且均采用柱螺旋天線，其極化方式為圓極化，典型增益≥10dbic，波束寬度小于55°。

所述平板天線為433mhz頻段干擾天線，天線形式為十字交叉振子，極化方式為圓極化或者線極化，增益指標：≥3dbi，波束寬度小于100°。

優(yōu)選地，還包括一底座，所述gps/glonass螺旋天線、wifi螺旋天線和平板天線均分別設(shè)于底座上，所述gps/glonass螺旋天線和wifi螺旋天線設(shè)于底座上平板天線的一側(cè)，并且兩副所述wifi螺旋天線分別設(shè)于gps/glonass螺旋天線的兩側(cè)。

所述便攜式信號處理機包括與與gps/glonass螺旋天線連接的第一功放和第二功放，與wifi螺旋天線連接的2.4ghz功放和5.8ghz功放，以及與平板天線連接的平板天線功放，信號處理板和電源。

所述信號處理板包括用于信號處理算法的計算和系統(tǒng)管理的fpga芯片，以及與fpga芯片連接的用于pci-e的接口傳輸和管理的pci總線的橋接芯片，以及與fpga芯片連接的用于外部網(wǎng)絡(luò)連接的以太網(wǎng)芯片，和與fpga連接的兩個fmc連接器，所述兩個fmc連接器分別連接ad芯片和da芯片，所述ad芯片和da芯片連接至各個功放。

所述信號處理板還包括與pci總線橋接芯片連接的插槽，與fpga芯片連接的多功能接口，和與以太網(wǎng)芯片連接的接口。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于利用多種頻段不同的天線，通過對遙控鏈路的壓制干擾和欺騙，以及對導(dǎo)航信號的干擾和欺騙，實現(xiàn)無人機的接管和控制，能夠杜絕無人機黑飛的問題。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中利用網(wǎng)彈攔截無人機的方案的示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例的反制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明實施例的反制裝置的信號處理板的示意圖。

圖4為本發(fā)明實施例的反制裝置的gps/glonass螺旋天線的示意圖。

圖5為本發(fā)明實施例的反制裝置的gps/glonass螺旋天線的二維歸一化方向圖。

圖6為本發(fā)明實施例的反制裝置的wifi螺旋天線的示意圖。

圖7為本發(fā)明實施例的反制裝置的wifi螺旋天線的二維歸一化方向圖。

圖8為本發(fā)明實施例的反制裝置的平板天線的示意圖。

圖9為本發(fā)明實施例的反制裝置的平板天線的二維歸一化方向圖。

圖10為本發(fā)明實施例的反制裝置的手持式天線的整體布局示意圖。

圖11為采用本發(fā)明的反制裝置的對時統(tǒng)進行欺騙的效果圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。

電子干擾無人機主要有三種手段，一是干擾受保護區(qū)域內(nèi)的gps/glonass信號，使得依靠導(dǎo)航衛(wèi)星進行導(dǎo)航的飛行器在這些區(qū)域內(nèi)無法正常飛行；二是干擾飛行器的遙控和遙測鏈路，讓飛行器和遙控人員失去聯(lián)系，飛行器強制進入自主飛行狀態(tài)，多數(shù)無人機自主飛行是完全依賴于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的，導(dǎo)航接收機不能正常工作就無法正常自主飛行；三是干擾傳感器回傳的數(shù)據(jù)鏈路或控制傳感器工作的遙控鏈路，如控制攝像頭指向，這樣做可以降低傳感器的效能。電子干擾手段覆蓋區(qū)域大，作用距離遠，實時性高，實施攔截時成本極低，是比較好的方式。

目前商用無人機的遙控鏈路主要分為djilightbridge與wi-fi兩類。因此本系統(tǒng)主要針對這兩種遙控鏈路進行偵察干擾，甚至進行鏈路欺騙。

在遙控鏈路失控的情況下，商用無人機主要采用gps/glonass進行導(dǎo)航，根據(jù)gps/glonass信號進行返回或者根據(jù)預(yù)設(shè)路徑降落至指定地點。因此，在干擾遙控鏈路的情況下，必須同時干擾或者欺騙gps/glonass信號。

由于djilightbridge與wi-fi頻段較寬，大功率壓制干擾功率大、距離近、效果差、容易被發(fā)現(xiàn)，且無線頻譜污染嚴重，并不是一種較為高效、可靠和環(huán)保的方法。因此，需要研究一種針對遙控鏈路和gps的高效綠色低功率的靈巧干擾和欺騙方法。

另外，在對無人機進行偵察干擾截獲的基礎(chǔ)上，還需要對遙控鏈路進行測向定位，獲取遙控器的來波方向或者位置，驅(qū)離或逮捕黑飛人員，徹底杜絕無人機黑飛再次出現(xiàn)。

本裝置的目標是提供一種各類無人機偵察干擾欺騙系統(tǒng)，具備對遙控鏈路的壓制干擾、靈巧干擾和欺騙功能，對導(dǎo)航信號的干擾和欺騙功能，和對遙控發(fā)射器的測向定位功能。

本發(fā)明的裝置，如圖2所示，包括至少一個站點，每個站點包括手持式天線1和便攜式信號處理機2，手持式天線1包括gps/glonass螺旋天線11、wifi螺旋天線12和平板天線13，并且分別通過若干射頻電纜連接至便攜式信號處理機2。

便攜式信號處理機2可背負也可掛在胸前，通過手持式天線1開關(guān)切換收發(fā)。當裝置配備三個站點時，站與站之間通過通信鏈路進行同步和轉(zhuǎn)發(fā)，可實現(xiàn)對無人機和遙控器的時差定位。便攜式信號處理機2包括與gps/glonass螺旋天線11連接的第一功放21和第二功放22，該第一功放21的頻率為1575.42mhz，該第二功放22的頻率是1228mhz，與wifi螺旋天線12連接的2.4ghz功放23和5.8ghz功放24，以及與平板天線13連接的平板天線功放27，信號處理板25和電源26，其中信號處理板25與電源26連接，信號處理板25與各個功放均連接。便攜式信號處理機2用于接收目標無人機的遙控信號并分析遙控信號的頻率、傳輸方式用于產(chǎn)生遙控鏈路干擾信號，gps/glonass螺旋天線11和其連接的第一功放21和第二功放22用于發(fā)射對目標無人機的導(dǎo)航干擾信號，使目標無人機無法捕獲當前的導(dǎo)航信號，wifi螺旋天線12和與其連接的2.4ghz功放23和5.8ghz功放24、以及平板天線13和平板天線功放均用于發(fā)射目標無人機遙控的干擾信號，使其通信控制中斷，達到操控者無法遙控的目的。并且上述的gps/glonass螺旋天線11、wifi螺旋天線12和平板天線13不但可以用于發(fā)射，還可以用于接收，用于接收目標無人機的遙控信號。

信號處理板25，如圖3所示，包含兩個fmc連接器，可連接各種類型的ad/da芯片，并通過ad/da芯片連接至上述各個功放，一片znyq系列的fpga，用于信號處理算法的計算和系統(tǒng)管理，fmc連接器連接至fpga芯片，與fpga芯片連接的pci9656是一款pci總線的橋接芯片，用于pci-e的接口傳輸和管理，該pci總線的橋接芯片連接至插槽cpci-j1和cpci-j2。與fpga連接的以太網(wǎng)芯片eth，用于外部網(wǎng)絡(luò)連接。信號處理板的ad芯片連接到接收天線，da芯片連接到功放，再由功放輸出放大后的發(fā)射信號至天線。信號處理板的fpga用于處理接收到的遙控信號，對遙控信號進行信號處理和分析，再產(chǎn)生干擾信號，兩塊fmc子板分別放置ad芯片和da芯片，其中ad芯片用于接收天線的無線信號，da芯片用于產(chǎn)生干擾和gps欺騙信號。另外還可以包括與fpga連接的多功能接口j30j-31，以及備用多功能接口j30j-31，該兩個接口用于，連接至以太網(wǎng)芯片eth的接口rj45，另外還有另一備用接口j30j-9也連接至以太網(wǎng)芯片eth。fpga還連接有至少三個ddr3，用于暫時存儲信號數(shù)據(jù)。

并且其中的gps/glonass螺旋天線11如圖4所示，為柱螺旋天線，其極化方式為圓極化，典型增益≥10dbic，波束寬度≤60°，外形尺寸為φ300nm×600nm。該螺旋天線的二維歸一化方向圖如圖5所示。該天線在方法中用于發(fā)射對無人機導(dǎo)航的干擾信號。

wifi螺旋天線12包括2.4g頻段和5.8g頻段的兩副天線，工作頻段：wifi頻段。天線形式：柱螺旋天線，極化方式：圓極化。增益指標：≥10dbic，波束寬度：小于55°，如圖6所示。該wifi天線的典型二維歸一法方向圖如圖7所示。并且兩副天線的尺寸不同。該天線在方法中用于發(fā)射對大疆品牌的目標無人機遙控的干擾信號。

平板天線13為433mhz頻段干擾天線，如圖8所示，該平板天線13工作頻段：433mhz頻段，天線形式：十字交叉振子，極化方式：圓極化/線極化，增益指標：≥3dbi，波束寬度：小于100°。該平板天線的典型二維歸一化方向圖如圖9所示。該天線在方法中用于發(fā)射對其他類型的目標無人機遙控的干擾信號。

該手持式天線1的整體布局如圖10所示。包括底座100，以及位于底座100上的433mhz平板天線13，gps/glonass螺旋天線11和wifi螺旋天線12設(shè)于底座上平板天線13的一側(cè)。兩副wifi螺旋天線12分別設(shè)于gps/glonass螺旋天線11的兩側(cè)。

該低慢小飛行設(shè)備反制裝置包括至少一個站點，其中一個站點為偵查測向站，利用天線不同方向接收信號的幅度不同，對飛行器和遙控器的輻射進行測向，例如可以設(shè)置三個偵察測向站，接收飛行器自身輻射信號，利用多站接收信號的時頻差，實現(xiàn)對無人機和遙控器輻射源的雙目標定位和跟蹤。

該裝置對低慢小飛行設(shè)備的反制裝置的反制方法，主要包括以下步驟：對采用多站無源方式對目標進行探測，探測到目標后，對遙控鏈路進行壓制干擾，同時可對gps進行欺騙干擾，從而控制無人機航跡，使其降落在指定的區(qū)域范圍之內(nèi)。