一种无人机拦截系统技术方案

本发明专利技术涉及无人机领域，特别是一种无人机拦截系统，包括：地面预警平台，用于对目标空域实时扫描监控，识别、跟踪目标无人机，向所述拦截无人机发送拦截信号；拦截无人机，接收所述拦截信号，逼近目标无人机，实施拦截。本发明专利技术提供的无人机拦截系统通过采用地面预警平台结合拦截无人机的方式实现对来袭无人机的有效监控、识别、跟踪和拦截。地面预警平台采用红外监控方式结合云台单元实现对监控空域的全天候全方位实时监控，无人机识别、跟踪技术实时获取目标无人机空间数据和运动参数。目标无人机拦截采取拦截无人机逼近后采取拦截措施的方式，相比地面直接发射网弹的拦截方式，拦截能力显著提高。

A UAV intercept system

The present invention relates to the field of UAV, especially a UAV interception system, including: the ground early warning platform for real-time monitoring, scanning target airspace, identification and tracking to the target drone, send the signal intercept intercept intercept UAV, UAV; receiving the intercepted signal to approach the target drone, implementation intercept. The unmanned aerial vehicle interception system of the invention realizes the effective monitoring, identification, tracking and interception of the incoming unmanned aerial vehicle by adopting the ground early warning platform combined with intercepting the unmanned aerial vehicle. The ground early warning platform using infrared monitoring combined head unit to monitor the airspace of the full range of all-weather real-time monitoring, UAV identification and tracking technology to obtain real-time target drone spatial data and motion parameters. The interception of target UAV takes interception method after intercepting UAV approaching. Compared with intercepting method of ground direct launching network missile, intercepting capability is improved remarkably.

【技术实现步骤摘要】
一种无人机拦截系统
本专利技术涉及无人机领域，特别是一种无人机拦截系统。
技术介绍
2014年被称为无人机元年，无人机作为近几年的新型产品，逐渐走进人们的生活。随着无人机制造成本的下降，性能的不断提升，无人机正从军用和高端商用逐渐走向大众市场。美国消费电子协会预计，2016年全球民用无人机(消费级和工业级)有望售出30万架。而到2018年，预计全球无人机市场规模将会攀升到至少10亿美元。目前小型无人机已广泛应用于医疗救援、低空物流、安防监控、森林防火、地质勘探、影视航拍、空中测绘、极地可靠等行业。然而，无人机作为一种飞行载体，不同的人可以拿它来做不同的事。既不能无限制地使用，也不能因为它有协助犯罪的潜力就完全禁止。无人机虽然有利于各种户外作业的需求，但从防空和犯罪的角度讲，无人机的确可以变成极具危险性的航空武器。若无人机成为世界恐怖分子危害社会的工具，他们能够携带照相机、武器、有毒化学物质和爆炸物等，并可能被大量用于恐怖袭击、间谍行为和走私活动，若管控不好将成为悬在人们头上的定时炸弹。人类对无人机既有爱又有恨，无人机数量在全球范围内与日俱增，这已经对诸如机场、监狱以及核设施等关键设施造成了极大的安全隐患。此前已经有无人机进入白宫等要害设施的案件，监管者和军方也逐渐产生了新的忧虑，他们担心低价无人机会对商业航班、重要基础设施甚至军队构成威胁，如何应对无人机可能带来的危险，对于无人机的防范已经成为迫切需要解决的问题。为了避免无人机产生安全威胁，现有技术中主要有三个方面的应对措施：无人机生产厂商在无人机产品飞控系统中加入预防限制措施，如使用GPS限定无人机飞行高度不得超过规定限度，或是禁止在特定区域上空飞行。无人机在靠近全球主要机场和敏感地区时，中心区域无法启动无人机，辐射区域无人机将会自动降低飞行高度。此类措施很容易被劫持。通过外加模块对无人机GPS自有协议进行篡改就能轻松绕过生产厂商设置的限飞区域。第二个方面是通过出台相关法规，从飞行时间、飞行距离、飞行距离和无人机重量等反面对无人机进行限制。此类措施仍然属于对无人机的被动防御，并不能杜绝无人机的恶意使用。第三个方面是采用电磁干扰措施，通过干扰目标无人机的数据链，使其返航或者坠落。此类措施容易属于软防御，存在被技术手段规避导致干扰失败的情形，防御力度较弱。综上所述，随着无人机应用领域和应用规模的扩大，无人机应用过程中可能带来威胁也在同步增大。现有技术中还未出现针对无人机，特别是民用无人机的能有效应对无人机威胁，对来袭无人机实施有效拦截或有效捕获的无人机拦截系统。
技术实现思路
本专利技术的目的现有技术中尚未存在一种有效拦截无人机的技术方案，提供一种全方位实时监控目标空域，有效预警无人机威胁，对来袭无人机实施有效拦截的无人机拦截系统。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：一种无人机拦截系统，包括地面预警平台和拦截无人机，其中：地面预警平台，用于对目标空域实时扫描监控，识别、跟踪目标无人机，向所述拦截无人机发送拦截信号；拦截无人机，接收所述拦截信号，逼近目标无人机，实施拦截。进一步的，所述地面预警平台为地面可移动平台，包括监控单元，云台单元和主控单元，其中：监控单元，用于对目标空域实时扫描探测，向所述主控单元传回监控信息；云台单元，用于带动所述监控单元转动；主控单元，用于分析所述监控信息，识别、跟踪目标无人机，向所述拦截无人机发送拦截信号。进一步的，所述监控单元采用LED红外监控、激光红外监控或红外热成像监控。LED红外监控采用红外发射装置主动将红外光投射到物体上，红外光经物体反射后进入镜头进行成像。激光红外监控在模拟摄像机上配上激光灯源，激光灯采用光斑均匀强化技术，光斑自动对焦技术，相比普通红外摄像机，激光摄像机广度强，画面更加均匀、耗电少，实用寿命更长。在远距离监控场景下，激光红外监控机具有更优的监控效果。红外热成像监控利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图，反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，所述红外热像图与物体表面的热分补偿相对应，热图像上的不同颜色代表被测物体的不同温度。红外探测可实现对白天和夜晚等光线不足、环境黑暗的场景下对目标区域的有效监控。根据应用场景的不同选用其中的一种或几种监控方式，可以采集到一种或多种图像信息，进一步的，可从中优选出易于识别无人机的图像信息进行识别，也可对多种图像信息进行融合运用，进一步提高识别精度。优选的，所述监控单元设置于目标空域的中心水平投影位置，有益于对监控区域全方位进行有效监控。进一步的，所述云台单元为两轴云台，其水平转动角度为0°～360°，垂直转动角度为0°～±90°，水平键控速度0.1°～160°/s，垂直键控速度0.1°～120°/s。云台包括两个伺服电机组成的安装平台，通过位于主控单元的云台控制系统远程控制其水平和垂直方向的运动。位于云台端的云台控制器接收所述云台控制系统的控制指令并进行解码，转换为控制电机运行的控制信号。云台控制器根据控制信号驱动云台上的电机进行相应动作。进一步的，所述云台控制指令包括云台跟踪方式。所述云台跟踪方式包括手动跟踪方式和自动跟踪方式。所述自动跟踪方式与所述主控单元对目标无人机识别后的目标追踪路径相适应，接收来自主控单元的云台控制指令控制云台实施自动追踪。进一步的，所述主控单元识别目标无人机包括四步：图像预处理，图像特征提取，图像分类和图像匹配。所述图像预处理主要包括背景减除法、帧间差分法、光流计算法和统计学方法。所述预处理目的在于去除图像中的噪声，使之成为清晰的点线图，便于提取图像特征。进一步的，背景减除法主要包括变换域图像预处理算法和空间域图像预处理算法。其中，变换域图像预处理算法包括频率高通滤波法和小波分析预处理算法。频率高通滤波法利用目标和背景分别对应于频率域的高频分量和低频分量，原始信号通过正变化到频率域，滤出低频分量，再通过逆变换得到滤波后的图像信息。小波分析因其具有良好的时频局部化特性，在背景抑制上应用甚广。利用小波变换对原始图像进行分解，获取图像的低频和高频部分，对小波分解得到的低频图像和高频图像进行背景估计，最后重构得到处理结果图像。空间域图像预处理算法根据背景在邻域内的相关性进行预测，根据预测背景和实际背景之间的误差自适应调整滤波器自身参数，然后通过比较预测背景和原始图像来实现背景压制。常见的空间域图像预处理算法包括中值滤波算法。图像预处理完成后，点线图中提取方向图和奇异点等结构特征，进行分类，最后将所述结构特征与目标图像库中的目标图像进行匹配，确定目标无人机，完成目标识别。进一步的，所述主控单元跟踪目标无人机过程关键在于获取图像识别中所提取的静态目标与被追踪目标的对应关系。当目标被识别确定为目标无人机后，所述主控单元将目标的距离、方位、速度等运动学参数进行处理，确定为待追踪无人机目标后，所述地面预警平台监控单元和云台单元随机由规律性扫描状态转为目标追踪状态，所述主控单元将追踪指令传输到所述监控单元和云台单元，对特定目标无人机实时跟踪，直至跟踪结束。实际跟踪过程中，由于无人机本身形态较小，光照、植被、云层、建筑等复杂环境的影响，目标无人机很容易出现跟踪丢失，因此，无人机跟踪过程中的丢失再搜索尤为关键。进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人机拦截系统，其特征在于，包括地面预警平台和拦截无人机，其中：地面预警平台，用于对目标空域实时扫描监控，识别、跟踪目标无人机，向所述拦截无人机发送拦截信号；拦截无人机，接收所述拦截信号，逼近目标无人机，实施拦截。

【技术特征摘要】
1.一种无人机拦截系统，其特征在于，包括地面预警平台和拦截无人机，其中：地面预警平台，用于对目标空域实时扫描监控，识别、跟踪目标无人机，向所述拦截无人机发送拦截信号；拦截无人机，接收所述拦截信号，逼近目标无人机，实施拦截。2.根据权利要求1所述的无人机拦截系统，其特征在于，所述地面预警平台包括监控单元，云台单元和主控单元，其中：监控单元，用于对目标空域实时扫描探测，向所述主控单元传回监控信息；云台单元，用于带动所述监控单元转动；主控单元，用于分析所述监控信息，识别、跟踪目标无人机，向所述拦截无人机发送拦截信号。3.根据权利要求2所述的无人机拦截系统，其特征在于，所述监控单元采用LED红外监控、激光红外监控或红外热成像监控。4.根据权利要求2所述的无人机拦截系统，其特征在于，所述云台单元为两轴云台，其水平转动角度为0°～360°，垂直转动角度为0°～±90°，水平键控速度0.1°～160°/s，垂直键控速度0.1°～120°/s。5.根据权利要求2所述的无人机拦截系统，其特征在于，所述主控单元识别目标无人机包括四步：图像预处理，图像特征提取，图像分类和图像匹配。6.根据权利要求2所述的无人机拦截系统，其特征在于，所述主控单元对目标无人机跟踪搜索包括：S1，目标域搜索，当前处理的第k帧图像中目标无人机位于区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝亚南，罗涛，袁理，吕生钰，王镜，
申请(专利权)人：成都赫尔墨斯科技有限公司，成都紫瑞青云航空宇航技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51