一種反無人機的系統的製作方法
2023-11-30 03:55:26
本實用新型涉及反無人機領域技術，尤其是指一種反無人機的系統。
背景技術：
隨著無人機開源工程的不斷成熟，無人機的製造成本和使用成本不斷降低；大量湧現的無人機研發、製造、應用公司也助推了民用無人機的普及，但同時也對人們帶來了一系列的困擾，通過無人機可以隨意偷窺，竊取區域內的隱私信息或者存在投放危險物品等重大隱患。
當前，國內反無人機以捕獲、摧毀無人機為主，實現手段主要包括使用微波武器擊落、摧毀無人機和低空攔截等，例如低空攔截採用固定發射架或機動發射架，射出的「炮彈」飛臨目標無人機附近時，施放大網纏住目標，令其操縱和動力系統失靈，並打開降落傘保證無人機平穩落地。但這2種方式的系統造價都很高，應用範圍較窄，命中率不高，因此經濟安全的抑制無人機的「黑飛」和反製成為目前亟待解決的問題。
技術實現要素：
為解決上述現有技術中存在的缺陷及不足，本實用新型提供一種基於高精度時間同步系統仿真生成反導航信號實現有效打擊有人值守、無人值守、固定安保區域或是移動安保區域的反無人機的系統。本實用新型所採用的技術方案是：一種反無人機的系統，包括仿真控制計算機和反導航信號仿真子系統、授時子系統、天饋子系統，所述仿真控制計算機提供人機互動界面，且發送運行指令至所述反導航信號仿真子系統，所述反導航信號仿真子系統基於授時子系統提供的時鐘基準仿真輸出安全區域的反導航信號，並將所述反導航信號通過所述天饋子系統發射至無人機；
所述反導航信號仿真子系統包括信號生成模塊，所述信號生成模塊包括基帶單元、上變頻單元和信號功率控制單元，所述基帶單元接收所述授時子系統的時鐘基準，經過所述上變頻單元進行矢量調製，再通過所述信號功率控制單元向天饋子系統輸出反導航信號；
所述授時子系統包括相互連接的時頻處理模塊、衛星導航的授時接收模塊和應用接口模塊，所述時頻處理模塊還包括對衛星導航的授時接收模塊進行監測控制的衛星導航的系統性能監測處理單元、和時頻標合成單元，所述應用接口模塊連接所述基帶單元。
對上述技術方案的進一步改進為，所述反導航信號包括仿真位置信息，所述仿真位置信息為偏離安全區域的位置點或動態軌跡；或者，所述反導航信號包括導航幹擾信號。
對上述技術方案的進一步改進為，所述運行指令包括設置反導航信號功率大小、星曆信息、信號調製方式、誤差模型和仿真安全區域的軌跡信息中的至少一種。
對上述技術方案的進一步改進為，所述衛星導航系統包括BDS、GPS、GLONASS、GALI LEO、QZSS和GAGAN中的至少一種。
對上述技術方案的進一步改進為，所述衛星導航系統包括BDS、GPS、GLONASS、GALI LEO、QZSS和GAGAN中的任意兩種及以上的組合型衛星導航，所述衛星導航的系統性能監測處理單元對所述組合型衛星導航進行監測控制，形成熱備份技術。
對上述技術方案的進一步改進為，所述天饋子系統包括功率分配器和至少一個天線。
對上述技術方案的進一步改進為，所述天線布置在安全區域的中心和/或邊緣。
對上述技術方案的進一步改進為，所述天饋子系統為反無人機步槍，所述反無人機步槍上設置圓極化天線，用於發射反導航信號仿真子系統生成的反導航信號。
與現有技術相比，本實用新型的反無人機的系統的有益效果為：
1、仿真場景基於衛星導航授時技術，輸出高精度時基及相對應的秒脈衝，全覆蓋任意衛星導航系統，該方法產生的仿真信號和真實環境實時同步，還可以建立組合型衛星導航體制，通過對各類型的衛星導航實施監測監控，利用熱備份技術，保證授時秒脈衝在相位上的連續性，從而保證了系統最優性，通過應用接口模塊輸出高精度時間信息、1PPS信號，提高授時的可靠性，延遲極低，誘騙效果好，可實現無人機要麼根據反導航信號駛離該安全區域，要麼該無人機失控於該安全區域的邊緣，在安全區域的邊緣迷航導致該無人機錯飛，或者是無人機與它的指控中心之間的數傳鏈路失效，導致無人機系統崩潰；
2、通過輸出高精度實時仿真的衛星導航信號誘導無人機，無需架設微波發射基站也無需設置低空攔截防禦系統，根據本實用新型構建的反無人機系統，成本經濟，且對周邊環境無汙染無影響，而且適用範圍廣，不但適於各類靜態的重要軍事區域、黨政機關所在地、監獄等重要場所、大型體育會議等區域構建全時段全天候長期布設的靜態無人機禁飛區，又適用於動態的重要道路的常規巡邏、大型重要設施的區域常規巡邏、重要人員出行車隊防護、重要資源押運防護區域等，根據任務需要啟動系統，構建動態無人機禁飛區，從根本上管制與反擊了防護區域內無人機的「黑飛」；
3、還可以根據安全區域環境、範圍大小靈活配置天線或者反無人機步槍，實現反導航信號對無人機的精準誘導與反擊，有效提高了無人值守/有人值守的安全區域內的安保性；
4、從效率、成本及安全等方面對比現有技術，本實用新型簡單實用，經濟環保，可根據保護區域大小及環境靈活快速搭建精準的反無人機系統，輸出的反導航信號功率線性可控，保證其不會干擾到保護區域周邊其他電子設備的導航系統的正常使用。
為了對本實用新型的上述及其他方面有更佳的了解，特舉以下較佳實施例，並配合附圖，作詳細說明如下：
附圖說明
圖1為本實用新型一種實施方式的系統構成示意圖；
圖2為本實用新型一種實施方式的系統結構示意圖；
圖3為本實用新型一種實施方式的反導航信號生成原理圖；
圖4為本實用新型一種實施方式的授時子系統設計原理圖。
圖示說明：
10、反無人機系統；1、仿真控制計算機；2、反導航信號仿真子系統；21、信號生成模塊；211、基帶單元；212、上變頻單元；213、信號功率控制單元；3、授時子系統；31、時頻處理模塊；311、衛星導航的系統性能監測處理單元；312、時頻標合成單元312；32、衛星導航的授時接收模塊；33、應用接口模塊；4、天饋子系統；41、功率分配器；42、天線；5、無人機。
具體實施方式
下面將結合附圖對本實用新型作進一步的說明。
本實用新型還提供一種反無人機的系統10，如圖1所示，包括仿真控制計算機1和反導航信號仿真子系統2、授時子系統3、天饋子系統4，仿真控制計算機1提供人機互動界面，且發送運行指令至所述反導航信號仿真子系統2，所述反導航信號仿真子系統2根據授時子系統3的時鐘基準仿真安全區域的反導航信號，並將反導航信號通過所述天饋子系統4發射至無人機5，所述反導航信號為安全區域的仿真位置信息。優選的是，所述仿真位置信息為偏離安全區域的位置點或動態軌跡。或者，所述反導航信號包括導航幹擾信號。
具體的，運行指令包括設置反導航信號功率大小、星曆信息、信號調製方式、誤差模型和仿真安全區域的軌跡信息中的至少一種，對上述技術方案的進一步改進為，如圖4所示，反導航信號仿真子系統2包括信號生成模塊21，信號生成模塊21包括基帶單元211、上變頻單元212和信號功率控制單元213，所述基帶單元211接收授時子系統3的時鐘基準，經過上變頻單元212矢量調製，再通過所述信號功率控制單元213向天饋子系統輸出反導航信號。基帶單元211採用數位訊號處理技術，結構上由基帶FPGA和基帶DA組成，共同完成數字基帶信號的精密延遲控制和碼、載波相位控制，基帶單元211通過數據總線和仿真控制計算機1交換數據和指令，包括導航電文、觀測數據、狀態控制和參數設置等。基帶單元211模擬信號輸出模式用於產生I Q差分對信號，並經過上變頻單元212進行矢量調製再通過信號功率控制單元213向外輸出和真實環境時間同步的反導航信號。
如圖3所示授時子系統設計原理圖，其中授時子系統3包括相互連接的時頻處理模塊31、衛星導航的授時接收模塊32、應用接口模塊33，所述時頻處理模塊31還包括對衛星導航的授時接收模塊32進行監測控制的衛星導航的系統性能監測處理單元311、和時頻標合成單元312，本實施例中的時頻標合成單元312採用高精度全數字鑑相與高精度DDS方法，將頻率產生與矯正分離，振蕩器工作在自由振蕩模式。鑑相器採用時間擴展技術，使得鑑相器的時間解析度達到0.5ns，從而解決了鑑相器的高精度需求，並對從高精度鑑相器得到的數據進行智能濾波，將產生的將產生的鐘差數據送入到DDS中完成對本地鐘的修正，產生差分頻標輸出，經過濾波器進行降噪處理。初步校正後的頻率送入脈衝合成器，進入去抖、成型電路處理後，完成秒脈衝的零值校正和脈衝寬度控制，經驅動電路輸出秒脈衝信號。應用接口模塊34連接反導航信號仿真子系統2中的信號生成模塊21的基帶單元211，授時子系統3的時鐘基準通過應用接口模塊34傳輸給基帶單元211接收，並經過上變頻單元212矢量調製，再通過信號功率控制單元213向天饋子系統輸出反導航信號。
優選的，衛星導航系統包括BDS、GPS、GLONASS、GALI LEO、QZSS和GAGAN中的至少一種，也可以是BDS、GPS、GLONASS、GALI LEO、QZSS和GAGAN中的任意兩種及以上的組合型衛星導航，本反無人機系統通過兼容任意一種或兩種及以上的組合型衛星導航系統，應用範圍廣，當存在兩種及以上的組合型衛星導航系統時，例如：BDS與GPS系統，BDS與GPS時標存在系統差，會造成時標的跳變性，通常無法保證秒脈衝信號在相位上的連續性。結合圖3和4所示，該授時子系統時頻處理模塊31中衛星導航的系統性能監測處理單元311可以分別對BDS、GPS單系統分別實施監測並進行控制處理，利用兩者形成熱備份技術，保證授時秒脈衝在相位上的連續性，保證兩種及以上的衛星導航授時秒脈衝在相位上的連續性，在組合型衛星導航系統中，當決定衛星源切換時，首先判斷系統中穩定相差的時間與設定時間，分別採取立即切換和平滑切換來完成衛星源切換，從而保證了衛星導航切換的最優性，從而輸出高精度時間信息、1PPS信號，提高衛星導航授時的可靠性。
因此相較於現有技術，本系統中的反導航信號仿真子系統2基於高精度時間同步系統，生成一個欺騙性極好的仿真信號，信號強度比真實信號強10dB以上，確保無人機在安全區域邊緣平滑無意識地切換到接收本方案生成的反導航信號，從而達到欺騙的效果，駛離安全區域或失控於安全區域邊緣。同時輸出的反導航信號功率線性可控，保證其不會干擾到安全區域周邊的其他導航系統正常使用。對上述技術方案的進一步改進為，如圖2所示，天饋子系統4包括功率分配器41和至少一個天線42，天線42布置在安全區域的中心和/或邊緣，根據安全區域的地形和環境等因素，比如通過設置該區域的中心坐標點，或者周邊坐標點，通過計算鏈路損耗、天線增益、自由空間損耗等因素，設置合理數量與間距的天線42，不至於數量過少，發送的反導航信號強度過弱，使得無人機接收不到；也不至於數量過多，導致發送的反導航信號強度過高，影響區域內或周邊的電子設備的運行。反導航信號仿真子系統2控制軟體加載預存的仿真場景，控制調節輸出反導航信號功率，反導航信號通過功率分配器41的功放，發射到天線42上，輻射覆蓋整個安全區域，實現該區域成為禁飛區，在常規的固定安全區域(如學校、醫院、體育場館)範圍，天線42可以布設於屋頂，或者安全區域邊緣的具體坐標位置上；再比如跟隨重要道路的常規巡邏、大型重要設施的區域常規巡邏、重要人員出行車隊防護、重要資源押運防護等移動安全區域時，則天線可以布置在車上，只要可以輻射整個車隊的區域範圍即可，非常靈活。
在另一實施例中，天饋子系統4由反無人機步槍替代，反無人機步槍上設置圓極化天線，用於發射反導航信號仿真子系統2生成的反導航信號，在有人值守的安保區域持反無人機步槍，通過圓極化天線發射反導航信號仿真子系統2生成的反導航信號有效精準打擊外來入侵的無人機。
通過以上實施例說明，本方案可以根據需安保的區域環境、面積、有沒有人值守有的放矢地選擇布署天饋子系統還是反無人機步槍裝備。本方案實現反導航信號對黑飛的無人機的精準誘導與反擊，有效提高了無人值守/有人值守的安全區域內的安保性，適用於小至實驗室、會議室，大至體育館、學校、醫院、監獄等區域，覆蓋靜態或動態的安全區域。從效率、成本及安全等方面對比現有技術，本實用新型簡單實用，經濟環保，可根據保護區域大小及環境靈活快速搭建精準可靠的反無人機系統。
以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本實用新型專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本實用新型的保護範圍。因此，本實用新型專利的保護範圍應以所附權利要求為準。