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(wú)人機(jī)的問(wèn)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(shí)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(dá)等設(shè)備無(wú)法實(shí)現(xiàn)完全覆蓋，商用無(wú)人機(jī)目標(biāo)探測(cè)技術(shù)成為攔截防御的關(guān)鍵技術(shù)之一。

目前針對(duì)無(wú)人機(jī)這些低慢小飛行設(shè)備所采用的探測(cè)技術(shù)主要包括：可見(jiàn)光、紅外熱成像相結(jié)合的光電搜索跟蹤技術(shù)、無(wú)線電信號(hào)探測(cè)技術(shù)、低空探測(cè)雷達(dá)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(biāo)同時(shí)跟蹤能力等方面各有優(yōu)劣。

大部分無(wú)人機(jī)都依靠無(wú)線電進(jìn)行遙控，并通過(guò)遙測(cè)鏈路回傳無(wú)人機(jī)位置、速度、電量等狀態(tài)信息。部分用于偵察的無(wú)人機(jī)可通過(guò)數(shù)據(jù)鏈路直接回傳偵察得到的圖像/視頻信號(hào)。因此，通過(guò)無(wú)線電偵察手段識(shí)別無(wú)人機(jī)輻射的無(wú)線電信號(hào)，就能發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。但有時(shí)無(wú)人機(jī)為達(dá)到隱蔽的目的，活動(dòng)時(shí)會(huì)保持無(wú)線電靜默，嚴(yán)格按預(yù)定方案執(zhí)行計(jì)劃。所以，無(wú)線電信號(hào)探測(cè)不能對(duì)所有目標(biāo)實(shí)現(xiàn)有效探測(cè)。

單一的探測(cè)方式無(wú)法高效準(zhǔn)確的探測(cè)到目標(biāo)，多方式探測(cè)協(xié)同的方式將是無(wú)人機(jī)探測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)。通過(guò)多種主被動(dòng)探測(cè)裝備協(xié)同，建立“一點(diǎn)發(fā)現(xiàn)，多維跟蹤”、多探測(cè)方式相結(jié)合的探測(cè)系統(tǒng)，可及時(shí)獲取目標(biāo)位置、操控?zé)o線電頻率等多種信息，大大提高無(wú)人機(jī)的發(fā)現(xiàn)幾率。

探測(cè)到無(wú)人機(jī)后，如何處置也是解決低慢小飛行器問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn)，目前對(duì)無(wú)人機(jī)常用的處置方法有：采用常規(guī)低空防御武器進(jìn)行攔截、摧毀；用網(wǎng)彈攔截；或者用激光武器擊落目標(biāo)。

采用常規(guī)低空防御武器進(jìn)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(duì)這類(lèi)來(lái)歷不明的飛行物，使用現(xiàn)有地空導(dǎo)彈、高炮等武器實(shí)施攔截摧毀，由于目標(biāo)距離近，周?chē)h(huán)境復(fù)雜，難免會(huì)傷及城市建筑及人群；第二，運(yùn)用導(dǎo)彈、高炮等武器系統(tǒng)對(duì)付這類(lèi)小目標(biāo)成本過(guò)高，且效率低下；第三，這類(lèi)飛行目標(biāo)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(shí)間內(nèi)實(shí)施有效防衛(wèi)。

采用直升機(jī)在空中抵近目標(biāo)后用槍將目標(biāo)擊落。這個(gè)方法的問(wèn)題首先是槍聲帶來(lái)的影響不好，其次是直升機(jī)飛到目標(biāo)需要一定的時(shí)間，響應(yīng)的實(shí)時(shí)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(shí)微聲微光微煙，打出網(wǎng)彈，網(wǎng)彈飛至目標(biāo)后打出網(wǎng)將目標(biāo)罩住，使目標(biāo)失去動(dòng)力而墜毀，彈體打開(kāi)降落傘落下，網(wǎng)彈攔截系統(tǒng)的工作過(guò)程如圖1所示。

用激光武器擊落目標(biāo)，隨著激光技術(shù)的發(fā)展，激光武器在許多國(guó)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(biāo)所用時(shí)間極短，非常適合應(yīng)對(duì)現(xiàn)有防空兵器難以對(duì)付的突然出現(xiàn)的近距離目標(biāo)，激光武器兼?zhèn)滠洑陀矚芰?，可以致盲無(wú)人機(jī)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(duì)一個(gè)目標(biāo)可進(jìn)行多次攔截，可顯著提高目標(biāo)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(fèi)效比高。但是，據(jù)報(bào)道，國(guó)內(nèi)激光武器還有一些技術(shù)難點(diǎn)沒(méi)突破，激光攔截系統(tǒng)的實(shí)際作戰(zhàn)效果不如網(wǎng)彈系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

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

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)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(gè)站點(diǎn)，其特征在于：所述至少一個(gè)站點(diǎn)包括手持式天線和便攜式信號(hào)處理機(jī)，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(guò)射頻電纜連接至便攜式信號(hào)處理機(jī)。

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(biāo)：≥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(hào)處理機(jī)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(hào)處理板和電源。

所述信號(hào)處理板包括用于信號(hào)處理算法的計(jì)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(gè)fmc連接器，所述兩個(gè)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(gè)功放。

所述信號(hào)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(diǎn)在于利用多種頻段不同的天線，通過(guò)對(duì)遙控鏈路的壓制干擾和欺騙，以及對(duì)導(dǎo)航信號(hào)的干擾和欺騙，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)的接管和控制，能夠杜絕無(wú)人機(jī)黑飛的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中利用網(wǎng)彈攔截?zé)o人機(jī)的方案的示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的反制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例的反制裝置的信號(hào)處理板的示意圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)施例的反制裝置的平板天線的示意圖。

圖9為本發(fā)明實(shí)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(shí)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(duì)時(shí)統(tǒng)進(jìn)行欺騙的效果圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

電子干擾無(wú)人機(jī)主要有三種手段，一是干擾受保護(hù)區(qū)域內(nèi)的gps/glonass信號(hào)，使得依靠導(dǎo)航衛(wèi)星進(jìn)行導(dǎo)航的飛行器在這些區(qū)域內(nèi)無(wú)法正常飛行；二是干擾飛行器的遙控和遙測(cè)鏈路，讓飛行器和遙控人員失去聯(lián)系，飛行器強(qiáng)制進(jìn)入自主飛行狀態(tài)，多數(shù)無(wú)人機(jī)自主飛行是完全依賴(lài)于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的，導(dǎo)航接收機(jī)不能正常工作就無(wú)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(yuǎn)，實(shí)時(shí)性高，實(shí)施攔截時(shí)成本極低，是比較好的方式。

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

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

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(wú)線頻譜污染嚴(yán)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(duì)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(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行偵察干擾截獲的基礎(chǔ)上，還需要對(duì)遙控鏈路進(jìn)行測(cè)向定位，獲取遙控器的來(lái)波方向或者位置，驅(qū)離或逮捕黑飛人員，徹底杜絕無(wú)人機(jī)黑飛再次出現(xiàn)。

本裝置的目標(biāo)是提供一種各類(lèi)無(wú)人機(jī)偵察干擾欺騙系統(tǒng)，具備對(duì)遙控鏈路的壓制干擾、靈巧干擾和欺騙功能，對(duì)導(dǎo)航信號(hào)的干擾和欺騙功能，和對(duì)遙控發(fā)射器的測(cè)向定位功能。

本發(fā)明的裝置，如圖2所示，包括至少一個(gè)站點(diǎn)，每個(gè)站點(diǎn)包括手持式天線1和便攜式信號(hào)處理機(jī)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(guò)若干射頻電纜連接至便攜式信號(hào)處理機(jī)2。

便攜式信號(hào)處理機(jī)2可背負(fù)也可掛在胸前，通過(guò)手持式天線1開(kāi)關(guān)切換收發(fā)。當(dāng)裝置配備三個(gè)站點(diǎn)時(shí)，站與站之間通過(guò)通信鏈路進(jìn)行同步和轉(zhuǎn)發(fā)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)和遙控器的時(shí)差定位。便攜式信號(hào)處理機(jī)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(hào)處理板25和電源26，其中信號(hào)處理板25與電源26連接，信號(hào)處理板25與各個(gè)功放均連接。便攜式信號(hào)處理機(jī)2用于接收目標(biāo)無(wú)人機(jī)的遙控信號(hào)并分析遙控信號(hào)的頻率、傳輸方式用于產(chǎn)生遙控鏈路干擾信號(hào)，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(duì)目標(biāo)無(wú)人機(jī)的導(dǎo)航干擾信號(hào)，使目標(biāo)無(wú)人機(jī)無(wú)法捕獲當(dāng)前的導(dǎo)航信號(hào)，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(biāo)無(wú)人機(jī)遙控的干擾信號(hào)，使其通信控制中斷，達(dá)到操控者無(wú)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(biāo)無(wú)人機(jī)的遙控信號(hào)。

信號(hào)處理板25，如圖3所示，包含兩個(gè)fmc連接器，可連接各種類(lèi)型的ad/da芯片，并通過(guò)ad/da芯片連接至上述各個(gè)功放，一片znyq系列的fpga，用于信號(hào)處理算法的計(jì)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(hào)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(hào)至天線。信號(hào)處理板的fpga用于處理接收到的遙控信號(hào)，對(duì)遙控信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理和分析，再產(chǎn)生干擾信號(hào)，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(wú)線信號(hào)，da芯片用于產(chǎn)生干擾和gps欺騙信號(hào)。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(gè)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(gè)ddr3，用于暫時(shí)存儲(chǔ)信號(hào)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(duì)無(wú)人機(jī)導(dǎo)航的干擾信號(hào)。

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(biāo)：≥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(duì)大疆品牌的目標(biāo)無(wú)人機(jī)遙控的干擾信號(hào)。

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(biāo)：≥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(duì)其他類(lèi)型的目標(biāo)無(wú)人機(jī)遙控的干擾信號(hào)。

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(gè)站點(diǎn)，其中一個(gè)站點(diǎn)為偵查測(cè)向站，利用天線不同方向接收信號(hào)的幅度不同，對(duì)飛行器和遙控器的輻射進(jìn)行測(cè)向，例如可以設(shè)置三個(gè)偵察測(cè)向站，接收飛行器自身輻射信號(hào)，利用多站接收信號(hào)的時(shí)頻差，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)和遙控器輻射源的雙目標(biāo)定位和跟蹤。

該裝置對(duì)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(duì)采用多站無(wú)源方式對(duì)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)，探測(cè)到目標(biāo)后，對(duì)遙控鏈路進(jìn)行壓制干擾，同時(shí)可對(duì)gps進(jìn)行欺騙干擾，從而控制無(wú)人機(jī)航跡，使其降落在指定的區(qū)域范圍之內(nèi)。