一種車載反無人機網彈攔截系統的製作方法

2023-05-31 08:35:11 1

本發明屬於軍民兩用反無人機技術領域,更具體地涉及一種車載反無人機網彈攔截系統。

背景技術：

以下對本發明的相關技術背景進行說明，但這些說明並不一定構成本發明的現有技術。

隨著無人機的普及和應用，在軍事和民用兩方面發揮了重要作用的同時，也帶來了一系列危害。如何對付敵方攻擊型無人機和執行特種任務的無人機；如何對付業餘愛好者操作無人機誤闖禁區，甚至幹擾民航飛行；尤其是如何對付恐怖分子利用無人機進行恐怖襲擊、運送毒品等一系列問題，已擺在了我們面前。由於無人機機動性強，具有可低空飛行、軌跡捷變等特性，有的無人機體積很小，速度也快，成為軍用武器的利器，也給恐怖分子帶來了可乘之機，對國防安全和人民生命財產安全帶來了極大的威脅。所以，迫切需要一種適合軍民兩用的有效的反無人機手段。

國家知識產權局於2016年6月29日公布了申請人為上海儀耐新材料科技有限公司，申請號為201610062940.2，名稱為一種網彈式反無人機智能攔截系統的專利，該文獻提供的技術方案是通過探測預警系統對來襲入侵無人機進行預警，由地面或空中控制發射系統接受雷達信號並發出攔截指令，再通過發射智能攔截網彈對目標進行抓捕，智能攔截網彈通過釋放發射由高強高模聚乙烯和智能導電纖維編織而成的網具，在電磁感應形成的定向牽引作用下攔截抓捕無人機，並通過網須纏繞無人機螺旋槳，使其失去動力，速度減慢，進行纏繞抓捕。

雖然在文獻中提到採用以上方法具備預警範圍廣、攔截速度快、應用範圍廣、命中準確率高、智能高效，可以對敵方無人機進行有效的全方位、多角度的幹擾、攔截、抓捕，而且可根據預警信號中無人機的型號大小，選擇發射對應網具的網彈，從而使攔截效果更好的優點。但該系統在發射時根據預警裝置測得的距離、速度信息預測目標和張網時間，以及利用網須纏繞無人機螺旋槳使無人機失去動力的過程中存在以下缺點：

(1)由於網彈是在預測距離無人機50-100m位置上彈出推進裝置，此時網彈距離無人機還是相對較遠的，網彈的網具一旦張開，速度將迅速下降，速度一般為10-30m/s，而網具完全張開的時間一般為2-20ms，具體張開時間視網具完全張開的直徑而定；當無人機飛行速度較快或飛行方向忽飄不定時，則該網彈由於網具張開後與預測目標位置相遇交會的時間將達數秒，致使難於交會目標，難以適用於高速、機動的無人機目標。

(2)通過網須纏繞只適合螺旋槳式的無人機，並且利用網須捕獲和毀傷目標，難以適用於危害性大、情況危急的場合，並易對地面人員或其他目標造成二次傷害。

(3)利用電磁感應形成的定向牽引作用攔截抓捕無人機原理不清，難以適用於非金屬材質的無人機。

技術實現要素：

為解決現有技術提出的攔截方法只適用於金屬材料的螺旋槳式無人機，不僅對高速機動的無人機目標難以實現精準捕捉，而且易對地面人員或其他目標造成二次傷害的技術問題，本發明提出一種車載反無人機網彈攔截系統。

在根據本發明的一個優選的實施例中，一種車載反無人機網彈攔截系統，其特徵在於：包括搜索雲臺，設置於搜索雲臺上的預警探測器和發射筒，以及設置於發射筒內的子彈藥；所述搜索雲臺根據車載預警探測器獲取的無人機距離、運動速度等位置信息，調整俯仰角和方位角，將發射筒的發射方向瞄準無人機方向；所述預警探測器用於獲取無人機目標的距離、速度和角度信息；所述發射筒根據搜索雲臺給定的俯仰角、方位角，以及預警探測器信號處理板計算出的無人機的距離、速度和角度等信息發射子彈藥。

優選地，上述搜索雲臺為兩維轉臺或萬向雲臺，用於靈活調節方位角和俯仰角，實現對無人機的搜索。

優選地，上述預警探測器由毫米波射頻前端、與毫米波射頻前端電信號連接的信號檢測單元，與信號檢測單元電信號連接的信號處理器組成。

優選地，上述毫米波射頻前端由一發雙收的t/r組件和接在t/r組件一端的雙天線組成。

優選地，上述發射筒為制式火箭發射筒，用於根據搜索雲臺給定的俯仰角、方位角，以及預警探測器信號處理器計算出的目標無人機的距離、速度和角度等信息發射子彈藥。

優選地，上述子彈藥由近感引信和網彈組成；所述網彈由張網裝置、網體、毀傷單元組成。當子彈藥接近無人機目標時，由近感引信感知目標信息，以與無人機脫靶量為參考基點確定最佳張網時間，張網裝置控制網體張開，實現對目標無人機的捕捉。

優選地，上述張網裝置由1個主筒和多個圍繞主筒呈蜂窩狀的附筒組成；所述主筒盛放和安裝網體，所述附筒盛放和安裝預置不同方向同步發射的火箭。

優選地，上述毀傷單元均布於網體上，用於在網體纏住目標無人機時，由近感引信根據脫靶量計算出最佳延時時間，並發出發火控制信號，引爆毀傷單元，實現對目標無人機摧毀。

優選地，上述毀傷單元由多點網絡同步起爆電路和多個密集毀傷小口徑子彈的戰鬥部組成。

優選地，上述網體採用尼龍絲或高強高模聚乙烯纖維或碳纖維材料編制而成。

本發明具體以下優點：

1、本發明通過預警探測器獲取無人機距離和速度信息，並通過搜索雲臺搜索、跟蹤、自動瞄準無人機，發射網彈，提高了網彈攔截系統攔截和捕獲效率，適用於對高速、機動的無人機進行精準攔截與抓捕。

2、網彈配有近感引信，以脫靶量為基點適時點火，發射小火箭，使網彈獲得最佳張網速度和飛行速度的配合，最大限度地縮短接近目標的時間，進一步提高了網彈攔截系統攔截和捕獲效率，更適用於對高速、機動的無人機進行精準攔截與抓捕。

3、網彈以制式彈丸形式生產、儲存、勤務處理、裝填、發射、飛行、點火、引爆，並配用制式火箭發射筒，可納入目前國軍標型譜裝備系列，適合於標準化量產、型號裝備，適用於軍民兩用場合。

4、本系統適用於捕捉金屬及非金屬材料製作的無人偵察機、電子戰無人機、靶機、反輻射無人機、對地攻擊無人機、通信中繼無人機、火炮較射無人機、特種無人機、誘餌無人機、固定翼無人機、旋翼無人機、撲翼無人機、飛艇等飛行物。

附圖說明

通過以下參照附圖而提供的具體實施方式部分，本發明的特徵和優點將變得更加容易理解，在附圖中：

圖1是車載反無人機網彈攔截系統組成示意圖；

圖2是車載反無人機網彈攔截系統中未張網時彈丸形式的子彈藥結構示意圖；

圖3是未張網時的彈丸形式的子彈藥俯視圖示意圖；

圖4是子彈藥張網形式時結構示意圖；

圖5是車載反無人機網彈攔截系統的工作流程圖；

圖6是預警探測器的毫米波探測器原理框圖；

圖7是近感引信的微型毫米波調頻引信原理框圖。

附圖標記說明：

搜索雲臺1；預警探測器2，毫米波射頻前端201，信號檢測單元202，信號處理器203；發射筒3；子彈藥4，近感引信41，網彈42，張網裝置4211，主筒42111，附筒42112，小火箭42113，網體4212，毀傷單元4213，多點網絡同步起爆電路42131，戰鬥部42132；無人機目標5。

具體實施方式

下面參照附圖對本發明的示例性實施方式進行詳細描述。對示例性實施方式的描述僅僅是出於示範目的，而絕不是對本發明及其應用或用法的限制。

本發明的一個實施例中，參見圖1-圖4所示，本發明提供的一種車載反無人機網彈攔截系統，包括搜索雲臺1，設置於搜索雲臺1上的預警探測器2和發射筒3，以及設置於發射筒3內的子彈藥4；搜索雲臺1根據預警探測器2獲取的無人機距離、運動速度等位置信息，調整俯仰角和方位角，將發射筒3的發射方向跟蹤、鎖定並瞄準無人機方向；預警探測器2用於獲取無人機目標5的距離、速度和角度信息；發射筒3根據預警探測器2給定的俯仰角、方位角，以及預警探測器2中的信號處理器203計算出無人機的距離、速度和角度等信息發射子彈藥4。

參見圖1所示，搜索雲臺1裝載於車輛頂部或敞開式車廂上，具體結構為二維轉臺或萬向雲臺或球形電動雲臺。二維轉臺結構具有實現方位角和俯仰角搜索功能；萬向雲臺其臺面既可以水平旋轉，也可垂直轉動，因此，可帶預警探測器2和發射筒3在三維立體空間對目標無人機進行全方位的觀察；為了美觀和隱蔽，可使用球形電動雲臺，當雲臺在水平和垂直兩個方向任意轉動時，其預警探測器2和發射筒3在前端的運動軌跡恰構成一個球面，還能進行高速、變速運轉，瞬時反轉，可對監視無人機快速搜索和精確跟蹤，運行時平穩、無聲。三種結構的搜索雲臺通過對預警探測器2和發射筒3的方位角和俯仰角的靈活調節，實現對無人機目標5的精準搜索，一旦搜索到無人機目標5，可鎖定無人機目標5。

參見圖2，圖3，圖4所示，發射筒3為制式火箭發射筒，用於根據搜索雲臺1給定的俯仰角、方位角，以及預警探測器信號處理器203計算出的目標無人機的距離、速度和角度等信息發射子彈藥4。如圖2所示，子彈藥4由近感引信41和網彈42組成。如圖3所示，網彈42由張網裝置4211、網體4212、毀傷單元4213組成。當子彈藥4接近無人機目標時，以與無人機脫靶量為參考基點，由近感引信41感知目標信息，確定最佳張網時間，張網裝置4211開始工作。張網裝置4211具體由1個主筒42111和多個圍繞主筒呈蜂窩狀的附筒42112及小火箭42113組成，如圖4所示，本申請以設置6個附筒為例，主筒42111用於盛放和安裝網體4212，附筒42112用於盛放和安裝預置不同方向同步發射的小火箭42113，當網彈42接近無人機臨近脫靶量時，由近感引信41發出點火控制信號，使6枚小火箭42113按預置的不同方向發射，使網體4212迅速呈正六邊形展開。

參見圖4所示，網體4212由尼龍絲或高強高模聚乙烯纖維或碳纖維材料編制而成，毀傷單元4213均布於網體4212上，當六邊形網體4212纏住無人機目標時，由近感引信41根據脫靶量計算出最佳延時時間，經最佳延時時間的延時，發出發火控制信號，引爆毀傷單元4213。毀傷單元4213由多點網絡同步起爆電路42131和多個密集毀傷小口徑子彈的戰鬥部42132組成，採用自適應的延時起爆方案，使得纏繞在網體4212上不同位置的小口徑子彈的戰鬥部42132同時引爆，摧毀無人機目標5。本發明發射小火箭42113的角度是預置的、固定的，不需要調整小火箭42113的發射角，只是要確定何時發射。所以配有近感引信41，以脫靶量為基點適時點火，發射小火箭42113，取得最佳配合效果。這樣，網彈42會儘量以彈丸形式飛行，減少空氣阻力的影響，最大限度地縮短接近目標的時間。只有當臨近目標時，以脫靶量為基點點火張網，發揮最佳效果。以彈丸形式發射、飛行，並配用制式火箭發射筒，可納入目前國軍標型譜裝備系列，為以後標準化量產、型號裝備打下基礎，可用於軍民兩用場合。

參見圖5所示，本發明系統的工作流程如下：首先通過搜索雲臺確定俯仰角和方位角；其次通過預警探測器給出無人機位置信息；再次制式火箭發射筒發射子彈藥；再由近感引信確定張網時間，打開子彈藥張網裝置纏住無人機；再由按近感引信確定的最佳延時起爆時間，引爆戰鬥部摧毀無人機目標。(以上方法中提到的搜索雲臺、預警探測器、制式火箭發射筒、張網裝置以及近感引信的具體結構及原理已詳細說明，在此不再敖述。)

具體實現方式為，當預警探測器2探測到無人機目標時，以150-330m/s的速度(火箭發射筒口徑與速度視所選制式火箭發射筒型號而定)飛向目標；當距離目標接近脫靶量時，子彈藥4上的近感引信41引爆6個附筒雷管，點燃相應的小火箭42113，使6個小火箭42113按預置的角度朝6個均布不同的斜前行方向飛行，拽出網體4212，在2ms左右時間完成張網過程，實現精準捕捉目標。其中，制式火箭發射筒採用82mm火箭筒發射器，子彈藥4的口徑、長度、外形尺寸與氣動結構等參數均按此制式82mm火箭發射筒的要求設計。網體4212張開後直徑約為10m，則最大脫靶量可達到5m；網體4212張開後直徑可根據需求選擇和設計。預警探測器2與近感引信41是兩個不同的探測器，前者安裝於搜索雲臺1上，後者裝置於子彈藥4上隨網彈42一起飛行。

預警探測器2由毫米波射頻前端201、與毫米波射頻前端201電信號連接的信號檢測單元202，與信號檢測單元202電信號連接的信號處理器203組成，其原理框圖如圖6所示。預警探測器2採用的毫米波射頻前端201由一發雙收的t/r組件和接在t/r組件一端的雙天線組成。具體原理為，信號處理器203(也稱為數位訊號處理板)通過d/a產生調製波形，經vco產生射頻信號，再由功分器分成發射信號和參考信號兩部分；發射信號通過放大器由發射天線發出，經無人機目標反射，分別由兩路接收天線1/2接收，通過放大器後，在混頻器與參考信號進行差頻，獲得含有目標距離、速度等信息的差頻信號，經低通濾波器和a/d，傳輸給信號處理器203，並經雙天線比相測角，由信號處理器203進行一系列運算得出無人機目標的距離、速度和角度信息。同時，搜索雲臺1將俯仰、方位角度信息，輸出給信號處理器203，進行信息融合，最終得出目標的精確位置信息，鎖定並瞄準無人機目標5。

近感引信41由具有測距測速功能的微型毫米波調頻引信組成，其原理框圖如圖7所示，其射頻頻率為35ghz，三角波調製信號，頻偏500mhz，調製周期為10us。

雖然參照示例性實施方式對本發明進行了描述，但是應當理解，本發明並不局限於文中詳細描述和示出的具體實施方式，在不偏離權利要求書所限定的範圍的情況下，本領域技術人員可以對所述示例性實施方式做出各種改進或變型。