反制无人机探测干扰的方法及装置与流程

1.本发明涉及无人机探测干扰反制技术领域，具体涉及一种反制无人机探测干扰的方法及装置。


背景技术：

2.随着无人机技术的迅猛发展，无人机在影视航拍、农林植保、电力巡检、安防应急、航空测绘等领域得到了广泛应用。无人机数量的骤然增加，给无人机监管带来了极大挑战。近些年，各地无人机黑飞事件时有发生，这些黑飞的无人机可能影响民航飞机的正常航线，也可能用于军事探测等目的，严重威胁社会安全。因此，有必要反制这些黑飞无人机的探测干扰，以强化对无人机飞行的安全监管，减少无人机不慎坠落伤人等危险的发生。但无人机飞行速度和飞行方向变化通常较快，如果无法及时探测到无人机，势必会延长反制无人机探测干扰的响应时间。同时如果无法对无人机进行精确定位，反制无人机的反制信号也无法定向发射给无人机，同样会延长对无人机的反制时间，反制效果将大打折扣。


技术实现要素：

3.本发明以实现对无人机探测干扰的自动反制，缩短反制时间，提高反制效果为目的，提供了一种反制无人机探测干扰的方法及装置。
4.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
5.提供一种反制无人机探测干扰的方法，所述方法包括：
6.步骤s1，若干条探测干扰一体式天线360
°
全方位轮询探测到无人机射频信号后，计算探测定位天线阵列模块中的每一面测向线性天线阵列与在本次轮询探测中探测到所述无人机射频信号时信号强度最大的所述探测干扰一体式天线的探测扇区的距离；
7.步骤s2，以所述距离最小的所述测向线性天线阵列对无人机进行定向定位探测，并基于所述测向线性天线阵列的定位探测数据，并利用空间谱估计算法估计出无人机信号源的波达方向；
8.步骤s3，根据所述无人机射频信号的频谱特征生成干扰所述无人机的干扰信号，并自动控制探测扇区覆盖无人机信号源的所述波达方向的所述探测干扰一体式天线将生成的所述干扰信号发射给所述无人机，实现对所述无人机的干扰反制。
9.作为本发明的一种优选方案，所述探测干扰一体式天线的数量为6条，每条所述探测干扰一体式天线覆盖60
°
的信号探测及信号发射扇区，6条所述探测干扰一体式天线周向设置在反制无人机探测干扰装置的固定杆上，并通过电子开关的切换开关控制，以实现对所述无人机的360
°
全方位轮询探测。
10.作为本发明的一种优选方案，所述探测定位天线阵列模块固定在反制无人机探测干扰装置的固定杆上，所述探测定位天线阵列模块包括具有不同定位探测方向的若干面所述测向线性天线阵列，每一面所述测向线性天线阵列由若干条定向天线组成，同一面的若干条所述定向天线以非均匀排布方式排列在所述探测定位天线阵列模块的对应面上。
11.作为本发明的一种优选方案，所述探测定位天线阵列模块由4面具有不同定位探测方向的所述测向线性天线阵列组成。
12.作为本发明的一种优选方案，每面所述测向线性天线阵列由4条所述定向天线组成。
13.本发明还提供了一种反制无人机探测干扰的装置，可实现所述的反制无人机探测干扰的方法，所述装置包括信号处理模块和通信连接所述信号处理模块的探测干扰一体式天线模块、探测定位天线阵列模块，所述探测干扰一体式天线模块中的若干条探测干扰一体式天线以360
°
全方位轮询探测方式将探测到的无人机射频信号发送给所述信号处理模块，所述信号处理模块计算所述探测定位天线阵列模块中的每一面测向线性天线阵列与在一次轮询探测中探测到所述无人机射频信号时信号强度最大的所述探测干扰一体式天线的探测扇区的距离，并确定以所述距离最小的所述测向线性天线阵列对无人机进行定向定位探测；
14.被确定进行定向定位探测的所述测向线性天线阵列根据所述信号处理模块的定位探测指令对所述无人机进行定向定位探测，并将定位探测数据发送给所述信号处理模块；所述信号处理模块基于所述测向线性天线阵列的定位探测数据，估计出所述无人机的波达方向；
15.所述信号处理模块还用于根据所述无人机射频信号的频谱特征生成干扰所述无人机的干扰信号，并选定探测扇区覆盖所述波达方向的所述探测干扰一体式天线将生成的所述干扰信号发射给所述无人机，实现对所述无人机的干扰反制。
16.作为本发明的一种优选方案，所述探测干扰一体式天线模块包括6条周向设置在反制无人机探测干扰装置的固定杆上的所述探测干扰一体式天线，每条所述探测干扰一体式天线覆盖60
°
的信号探测及信号发射扇区，并通过所述信号处理模块的电子开关的切换开关控制，以实现对所述无人机的360
°
的全方位轮询探测。
17.作为本发明的一种优选方案，所述探测定位天线阵列模块固定在反制无人机探测干扰装置的固定杆上，所述探测定位天线阵列模块由4面具有不同定位探测方向的所述测向线性天线阵列组成。
18.作为本发明的一种优选方案，每面所述测向线性天线阵列由4条所述定向天线组成，同一面的4条所述定向天线以非均匀排布方式排列设置在所述探测定位天线阵列模块的对应面上。
19.本发明具有以下有益效果：
20.1、通过若干条探测干扰一体式天线360
°
全方位轮询探测无人机射频信号，提高了无人机发现的及时性；
21.2、以探测到无人机射频信号时信号强度最大的探测干扰一体式天线的探测扇区为初步锁定的无人机所在区域，然后以距离该探测扇区最小的测向线性天线阵列对无人机进行定向定位探测并估算出无人机信号源的波达方向，大幅缩短了对无人机的定位时间；
22.3、以探测扇区覆盖无人机信号源的波达方向的探测干扰一体式天线向无人机发射干扰信号，大幅缩短了所发射的干扰信号的到达时间，整体上缩短了对无人机的反制时间，提高了对无人机的反制效果；
23.4、采用全向探测干扰一体式天线，相比较目前普遍使用的探测干扰分体式天线在
相同的带宽下，天线增益更高，干扰效果更好。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1是本发明一实施例提供的反制无人机探测干扰的方法流程图；
26.图2是本发明一实施例提供的反制无人机探测干扰的装置的结构示意图。
具体实施方式
27.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
28.其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
29.本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
30.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“连接”等指示部件之间的连接关系，该术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
31.在阐述本发明实施例提供的反制无人机探测干扰的方法之前，首先对本发明实施例提供的反制无人机探测干扰的装置的结构进行说明。如图2所示，本发明实施例提供的反制无人机探测干扰的装置，包括信号处理模块100和通信连接该信号处理模块100的探测干扰一体式天线模块200、探测定位天线阵列模块300，探测干扰一体式天线模块200中的6条探测干扰一体式天线(每条探测干扰一体式天线同时具有接收射频信号的功能和向无人机发射干扰信号的功能，即“探测干扰一体式”。图2中附图标记“1
‑
6”中的任意一个标记代表一条探测干扰一体式天线)以360
°
(每一条探测干扰一体式天线覆盖60
°
的信号探测及信号发射扇区)全方位轮询探测方式将探测到的无人机射频信号发送给信号处理模块100，信号处理模块100计算探测定位天线阵列模块300中的每一面测向线性天线阵列(图2中附图标记为“f1
‑
f4”中的任意一个附图标记代表其中一面测向线性天线阵列)与在一次轮询探测中探测到无人机射频信号时信号强度最大的探测干扰一体式天线的探测扇区的距离，并确定以与该探测扇区距离最小的测向线性天线阵列对无人机进行定向定位探测；
32.确定定向定位探测的测向线性天线阵列后，信号处理模块100生成定位探测指令发送给所确定的测向线性天线阵列，测向线性天线阵列接收到该定位探测指令后开始对无人机进行定向定位探测，并将定位探测数据发送给信号处理模块100，信号处理模块100基于该测向线性天线阵列的定位探测数据，估计出无人机的波达方向；
33.确定无人机的波达方向后，信号处理模块根据无人机射频信号的频谱特征生成干扰无人机的干扰信号，并选定探测扇区覆盖无人机的波达方向的探测干扰一体式天线将生成的干扰信号发射给无人机，从而实现对无人机的干扰反制。
34.如图2所示，本实施例中，探测定位天线阵列模块300优选由4面具有不同定位探测方向的测向线性天线阵列组成。每面测向线性天线阵列优选由4条定向天线(图2中附图标记为“x1
‑
x4”中的任意一个附图标记表示一条定向天线)组成，同一面的4条定向天线优选以非均匀排布方式排列设置在探测定位天线阵列模块的对应面上。4条定向天线以非均匀排布方式排列在探测定位天线阵列模块的对应面上可降低每面测向线性天线阵列之间的耦合性，保证信号主瓣波速较窄的同时使得旁瓣信号电平较低，以提高探测定位天线阵列模块对无人机的定位精度。
35.以下对本发明实施例提供的反制无人机探测干扰的方法进行具体阐述。如图1所示，本实施例提供的反制无人机探测干扰的方法包括：
36.步骤s1，探测干扰一体式天线模块中的6条探测干扰一体式天线360
°
全方位轮询探测到无人机射频信号后，计算探测定位天线阵列模块中的每一面测向线性天线阵列与在一次轮询探测中探测到无人机射频信号时信号强度最大的探测干扰一体式天线的探测扇区的距离；
37.本发明判断探测干扰一体式天线模块探测到的射频信号是否为无人机的射频信号的方法为：
38.探测干扰一体式天线模块中的每条探测干扰一体式天线将探测(探测波长为400mhz
‑
6ghz)到的射频信号发送给信号处理模块，信号处理模块识别射频信号的中心频率，并判断该中心频率是否符合无人机射频信号的频谱特征，若是，则将该射频信号判定为无人机射频信号。
39.探测干扰一体式天线探测到的无人机射频信号的信号强度以信号电平值表示，信号电平值越大表示信号强度越大，反之，信号强度越小。接收到无人机射频信号的信号强度越大，表示无人机距离探测干扰一体式天线越近。本发明通过计算探测定位天线阵列模块中的每一面测向线性天线阵列与在一次轮询探测中探测到无人机射频信号时信号强度最大的探测谭饶一体式天线的探测扇区的距离，并以距离最小的测向线性天线阵列对无人机进行定向定位探测，可大幅缩短对无人机的定位时间。
40.步骤s2，信号处理模块以距离最小的测向线性天线阵列对无人机进行定向定位探测，并基于测向线性天线阵列的定位探测数据，并利用空间谱估计算法估计出无人机信号源的波达方向；
41.本发明估计无人机信号源的波达方向的方法简述如下：
42.信号处理模块对测向线性天线阵列的定位探测信号进行快拍采样，并计算采样数据的协方差矩阵，然后对该协方差矩阵进行特征分解，确定信号子空间和噪声子空间，利用信号子空间和噪声子空间的正交性构造基于多重信号分类的空间谱，通过对空间谱的谱峰
搜索估计出波达方向。
43.步骤s3，信号处理模块根据无人机射频信号的频谱特征生成干扰无人机的干扰信号，并控制探测扇区覆盖无人机信号源的波达方向的探测干扰一体式天线将生成的干扰信号发射给无人机，实现对无人机的干扰反制。
44.为了提高对无人机的干扰效果，还可控制所有的探测干扰一体式天线同时将生成的干扰信号发射给无人机，实现对无人机的干扰反制。
45.综上，本发明以探测到无人机射频信号时信号强度最大的探测干扰一体式天线的探测扇区为初步锁定的无人机所在区域，以距离该探测扇区最小的测向线性天线阵列对无人机进行定向定位探测并估算出无人机信号源的波达方向，大幅缩短了对无人机的定位时间。同时以探测扇区覆盖无人机信号源的波达方向的探测干扰一体式天线向无人机发射干扰信号，大幅缩短了干扰信号的到达时间。实验表明，本发明提供的反制无人机探测干扰的方法可将对无人机的反制时间缩短在1s以内，大大优于目前普遍使用的探测干扰分体式设备平均10
‑
20s的反制时间。
46.另外，本发明采用全向探测干扰一体式天线，相比较目前普遍使用的探测干扰分体式天线在相同的带宽下，天线增益更高，干扰效果更好。
47.需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。另外，本技术说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。