一种基于无人机平台的反制系统及反制方法与流程

本发明涉及无人机反制，具体属于一种一种基于无人机平台的反制系统及反制方法。

背景技术：

1、随着无人机技术的发展，它们在多个领域得到了广泛应用，包括娱乐、地质勘探、交通、安全、航运、农业、通信和军事。一方面大大丰富了人们的娱乐方式，另一方面提高了人们的生产效率。然而任何技术的发展都具有两面性，特别是在军事领域，无人机在当今国际社会的动荡环境中，随着微小型无人机在信息化、智能化作战中的逐渐融入，因其低成本、小体型、便携性和广泛的用途，在侦察监视、激光照射引导、火炮校射等领域被大量使用，被用于情报侦察、电子干扰等任务，并且取得了显著的作战效果。由于无人机对传统防空体系构成了巨大威胁，它们已成为智能化战争中无人作战装备的发展先锋，并导致现代战争模式的重大变革。随着民用无人机普及，人们感受到便捷的同时，也面临了各种不安定因素的影响。

2、面对这些挑战，研究和开发无人机反制系统成为世界各国亟需解决的问题。因此，无论是在民用领域的“黑飞”事件，还是军事领域的无人机和蜂群应用，探测、发现以及反无人机装备的研制变得至关重要，成为多国研究的重点。现有的无人机装备主要包括探测预警、毁伤捕捉以及干扰阻断三类。这些装备的主要缺点包括：一、探测预警装备：存在对特定类型无人机(如“低慢小”型)探测困难的问题。二、毁伤捕捉装备：成本较高，且存在安全隐患。技术成熟度低，附带毁伤大。三、干扰阻断装备：可能存在“打得上的，打不起”或“打得起的，打不上”的问题，即实际应用中的效果与理论上的预期有差距，还可能导致电磁误伤、污染大等问题。这几类反制装备还有几个共同存在的问题就是：1)移动性差，大部分都是基于地面进行部署；2)拦截率低，这些系统在实际作战中拦截无人机的成功率不高；3)成本高，部署和使用这些防空系统需要大量的财力支持；4)应对无人机群效果差：面对大量小型或“低慢小”无人机，传统的高射炮和防空导弹系统在拦截效率上表现不佳。

3、因此，研发一种高度集成、智能便携、绿色、易快速部署、成本低廉的对抗非法无人机的反制系统显得尤为必要，系统不仅可以作为应急使用，也可以作为地面反制系统的有效补充，有效覆盖盲点地区。

4、经过检索，现有技术中申请公开号cn115096141b，一种平台化无人机反制方法及系统，提出了平台化无人机反制系统，主要通过射频探测、视频监控、射频干扰和虚拟卫星信号发射等模块协同工作来实现对无人机的反制。尽管该系统利用了多个模块的组合来提高反制效果，但其核心反制手段较为单一，主要依赖于射频干扰和虚拟卫星信号的发射来迫使无人机返航或失去导航能力。这种方法在一定程度上可能限制了反制系统的适应性和有效性，特别是面对技术更先进、具备反干扰能力的无人机时，其反制成功率可能会受到影响。

5、因此，本发明提出一种更加多元化和智能化的反制方案。该方案通过在便携式无人机飞行平台上集成无线电探测模块、视觉识别跟踪模块、智能拦截接管模块以及智能网捕拦截模块，不仅保留了电子干扰的手段，还引入了视觉跟踪、ai智能拦截和物理捕捉等多样化反制措施。这些措施使得反制系统能够根据目标无人机的具体情况，选择最合适的反制方法，从而提高了反制的灵活性和成功率。并且智能拦截接管模块能够对目标无人机进行ai自主网络攻击、自主无线电压制欺骗、无线电协议破解等智能化操作，这不仅能有效应对具备一定反干扰能力的无人机，还能在不破坏无人机的前提下实现对其的控制和回收，大大增加了反制手段的有效性和安全性。同时，智能网捕拦截模块提供了一种直接物理捕捉的手段，为反制操作提供了最后一道保障。

技术实现思路

1、本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种基于无人机平台的反制系统及方法。本发明的技术方案如下：

2、一种基于无人机平台的反制系统，其包括：无人机地面站管控平台、地面反制系统及便携式无人机飞行平台，其中所述便携式无人机飞行平台包括无线电探测模块、视觉识别跟踪模块、智能拦截接管模块及智能网捕拦截模块，其中，所述无人机地面站管控平台用于两个方面，第一，管理自身无人机：地面站是负责管理我们的无人机平台的核心控制中心。它负责制定、安排和管理合法无人机的飞行任务计划，监控无人机的位置、状态和各项数据，进行数据处理与分析，确保任务执行的高效性和安全性。第二，监控展示非法无人机并快速反制：地面站在我方无人机回传数据或者地面反制系统的辅助下，可以实时展示非法无人机的位置和行为。一旦发现非法无人机，地面站能够快速作出决策，并指导我方无人机进行快速反制。可以实现对非法无人机的有效监管和迅速应对，保障空域安全；所述地面反制系统的作用主要包括以下两个方面：第一，系统自身对合法无人机和非法入侵的无人机侦测和识别，以及通过干扰信号或其他技术手段对于非法无人机的干扰和拦截，使其失去控制或迫降，从而避免可能的安全风险。第二，可以通过接入地面站，为我方无人机的反制提供便捷支持。通过与地面站的联动，地面反制系统可以更加高效地响应无人机威胁，并与我方无人机进行有效的协同作战，保障我方的空域安全，并有效解决盲点地区管控覆盖问题；所述无线电探测模块用于对无人机使用的无线电信号进行监测和分析，获取无人机的位置信息、航迹信息以及传输的图像、视频、音频数据；视觉识别跟踪模块用于采用光学识别跟踪技术、图像处理技术，实现对目标无人机位置、航迹、速度参数的测量和跟踪；所述智能拦截接管模块用于对目标无人机采用ai自主网络攻击、自主无线电压制欺骗、无线电协议破解的方法，实现智能拦截接管目标无人机；所述智能网捕拦截模块用于对目标无人机发射捕捉网进行捕捉。

3、进一步的，所述无线电探测模块采用了基于usrp的软件无线电平台作为无线电探测设备，具有小型化、灵活性高等特点。主要包含以下核心组件：一、天线，设备配备了天线用于接收无线电信号。二、射频前端，负责接收天线传来的无线电信号，并进行放大、滤波等处理，以便后续数字信号处理。三、数据接口，用于与外部设备进行数据交换和通信。这些接口可以连接到计算机或其他设备，实现数据传输和分析。

4、进一步的，所述无线电探测模块的工作流程具体包括：

5、无人机飞行平台抵近；基于软件无线电平台的无线电探测模块工作；检测分析无线电信号；收集相关无线电数据；处理、回传相关数据。

6、进一步的，所述视觉识别跟踪模块中，光学识别跟踪技术即通过对无人机使用的光学感应器采集到的图像进行目标识别与跟踪，实现对无人机运动、航向参数的测量和跟踪；所述图像处理技术即通过对无人机图像进行预处理、滤波、增强处理，以提高对目标的可识别性和可跟踪性。

7、进一步的，所述视觉识别跟踪模块的工作流程为：无人机飞行平台抵近；摄像头及相关传感器工作；对目标进行目标检测、特征提取及目标跟踪；回传相关数据到决策处理单元；决策处理单元指挥飞控系统跟踪目标即非法无人机。

8、进一步的，所述智能拦截接管模块中，ai自主网络攻击步骤：首先，模块进行自主网络攻击，利用身份验证请求泛洪攻击、去认证攻击和虚假数据注入攻击在内的手段，干扰目标无人机的正常运行，并试图获取其控制权；

9、自主无线电压制欺骗步骤：如果网络攻击未能成功接管目标无人机，模块将转而使用自主压制式导航欺骗手段；信号处理模块产生比无人机通信频率更大功率的同频段干扰信号干扰非法无人机，以及模拟目标无人机的控制信号，再利用伪导航信号以欺骗无人机，使其响应来自智能接管模块的假信号；

10、无线电协议破解步骤：最后，如果上述两种方法均未能控制目标无人机，将采用无线电协议破解，再根据解析出的相关重要信息进行相应的反制。

11、进一步的，所述智能网捕拦截模块用于对目标无人机发射捕捉网进行捕捉，具体包括：

12、当系统锁定入侵无人机，到达目标附近区域地面跟踪装置获取所述威胁目标位置，再将参数发送给在地面待命的反制无人机进行自主追踪，所述自主追踪部分设计了一种目标检测算法和目标跟踪算法；接近至合适的发射位置，当目标锁定时，发射捕捉网进行捕捉，捕捉网自带降落伞，能够安全的将入侵无人机降落到地面；

13、进一步的，所述目标检测算法为：选择目前最新的yolo 8作为原型系统的目标检测模型，利用建立的无人机数据集，实现无人机对入侵无人机的实时检测与定位；

14、所述目标跟踪算法为：基于建立的无人机数据集进行联合网络预训练；自主跟踪部分以检测流程的输出为输入，对前一帧进行卡尔曼滤波预测并根据检测结果对当前帧的更新，并结合初始化时保留的运动和外观特征进行多种匹配，最后将确认态的轨迹输出，以便无人机飞行控制系统对飞行状态做出实时调整。

15、一种基于任一项所述反制系统的反制方法，其包括以下步骤：

16、依靠地面固定设施探测到非法无人机或近距离观察到非法无人机。

17、一旦发现非法无人机，启动挂载多元反制设备的无人机飞行平台抵近，识别跟踪模块开始对其进行跟踪；

18、系统自动选择使用智能拦截接管模块或智能网捕拦截模块进行反制；

19、智能拦截接管模块通过ai自主网络攻击、自主压制式导航欺骗、无线电协议破解来接管控制非法无人机；

20、当需要物理拦截时，智能网捕拦截模块启用以安全捕获并降落非法无人机。

21、进一步的，所述无人机飞行平台包括无线电探测模块、视觉识别跟踪模块、智能拦截接管模块及智能网捕拦截模块，其中，所述无线电探测模块用于对无人机使用的无线电信号进行监测和分析，获取无人机的位置信息、航迹信息以及传输的图像、视频、音频数据；视觉识别跟踪模块用于采用光学识别跟踪技术、图像处理技术，实现对目标无人机位置、航迹、速度参数的测量和跟踪；所述智能拦截接管模块用于对目标无人机采用ai自主网络攻击、自主无线电压制欺骗、无线电协议破解的方法，实现智能拦截接管目标无人机；所述智能网捕拦截模块用于对目标无人机发射捕捉网进行捕捉。

22、本发明的优点及有益效果如下：

23、本发明系统设计同时兼顾软硬两种反制方式，其关键特征之一是系统的高度集成性，将硬件和软件技术融合，以提供全面的反制能力，以在降低反制微小无人机成本的同时提高反制的效率和成功率。该系统具备一定的自主、智能化反制能力，这种智能性能让系统能够迅速做出决策，有效地应对不同类型的无人机威胁。与传统的地面大型反制干扰设备相比，这种便携系统更加绿色环保，减少了对环境的不良影响。在实际应用中，这种反制系统具备处理应急情况的能力，以保障对突发威胁的迅速响应。与此同时，该反制系统能够配合已有的地面固定式反制设备，实现协同作战，提高整体反制效果。综合而言，这种便携、高度集成的反制系统不仅有助于有效对抗非法无人机威胁，而且在成本、效率、智能化和环保性能方面都具备显著优势。其作用不仅在于提高反制的成功率，更在于为应对复杂多变的安全挑战提供了一种灵活而高效的解决方案。

24、本发明的创新主要体现在以下：1:基于飞行平台的包含软硬杀伤方式的无人机反制系统

25、一种综合了软杀伤和硬杀伤手段的基于无人机平台的反制系统。该系统由无人机飞行平台、地面控制站、探测追踪系统、以及反制处置系统组成。通过高效的无线电通信和数据处理技术相互联通，确保系统的一体化和协调性。具有多元化软杀伤手段(ai赋能网络攻击、无人机拦截接管、无线电协议破解)以及硬杀伤的手段(无人机智能网捕)，实现对非法无人机的有效反制。系统采用了先进的无线电信号处理技术、网络安全技术、人工智能技术，以及精准的目标识别与追踪技术，应用于重要基础设施、重大活动及国防军工中对非法无人机进行全方位的侦测和管制。

26、2:复杂环境软硬杀伤集成的自主反制处置

27、一种软硬件杀伤集成的自主反制装置，由基于无人机平台的网捕装置和基于无人机平台的智能拦截接管装置组成，通过软硬件杀伤方法智能优化配置，对目标无人机进行拦截接管处置或捕获处置，实现无损伤捕获、劫持或控制非法无人机。

28、3：小型一体化架构的反无人机地面指挥控制系统

29、一种便携式、轻量化、高集成的反无人机地面指挥控制系统，由高性能计算平台、通信装置、控制装置、监控装置组成，通过智能算法，数据通信和信号处理基础，实现反制无人机软硬件资源的统筹，协同快速开展空中反制措施，应用于在城市或军事环境中的无人机监测和反制任务，特别适用于需要快速部署和灵活反应的场合。