一种高机动主动捕获式反无人机系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种高机动主动捕获式反无人机系统，包括无人机、捕捉框、末端制导装置、飞控和电磁干扰系统、传感器装置和捕网，其中：捕捉框安装在无人机的上方，捕捉框内安装捕网，起到捕捉低小慢和其它空中小型飞行目标(如小鸟等)适用目标时缓冲的作用，末端制导装置、飞控和电磁干扰系统、传感器装置安装于无人机的中心位置。本实用新型专利技术利用地面站系统控制兼具垂直起降能力和高速巡航能力的新型倾转机身式无人机，高精度、高机动地捕捉“低慢小”和其它空中小型飞行目标；所述系统利用具有高机动性的新型倾转机身式无人机和多种制导方式对目标进行捕获，可进行二次捕捉且成本低。

A highly maneuverable and active capture anti UAV system

The utility model provides a highly mobile active anti UAV capture system, including UAV, capture frame, terminal guidance device, electromagnetic interference and flight control system and sensor device and a network, including: capture the box installed in the upper part of the UAV, capture the box installed in the traps to capture low slow small the air and other small flying targets (such as bird) role for target buffer, terminal guidance device, electromagnetic interference and flight control system, the sensor device is arranged in the center position of the uav. The utility model uses the ground station control system has VTOL capability and high speed cruise capability of new type tilting fuselage UAV, high precision, high maneuver to capture low slow small air and other small flying targets; the system uses high mobility model of tilting fuselage UAV and a variety of ways of guidance target capture, can be two times the capture and low cost.

【技术实现步骤摘要】
一种高机动主动捕获式反无人机系统
本技术涉及无人机领域，具体地，涉及一种高机动主动捕获式反无人机系统。
技术介绍
近几年，各种民用消费级无人机的应用越来越广泛，给生产生活带来了便利。这些飞行器飞行高度低、速度慢，雷达反射面积小(所谓“低慢小”航空器)，在地面难以发现、难以管控，对重点目标、重点区域和重大活动产生的严重威胁也日益突出。如何对违规无人机进行管控/拒止已成为一个热点问题。反“低慢小”的首选目标是在其侵入敏感空域之前对其进行有效拦截。经检索：中国专利申请：一种固定式反无人机拦截网系统”(201610062946.X)，其由拦截网体、牵引网体火箭装置、碰撞空气发泡冲击装置和电磁引导装置构成。当无人机来袭，牵引网体火箭装置携带拦截网体上升，到达最高点，网体在空中悬浮，通过电磁引导装置实现对网体的收拢，形成网兜，达到捕获无人机功能。该专利技术的缺点在于可机动性差，只能在一个固定位置捕获“低小慢”目标。中国专利申请：“一种网弹式反无人机智能拦截系统”(201610062940.2)，其通过探测预警系统对来袭入侵无人机进行预警，由地面或空中控制发射系统接受雷达信号并发出拦截指令，通过发射智能拦截网弹对目标进行抓捕，智能拦截网弹通过释放发射由高强高模聚乙烯和智能导电纤维编织而成的网具，在电磁感应形成的定向牵引作用下拦截抓捕无人机。该专利技术的缺点在于无法对“低小慢”目标进行二次捕获。中国专利申请：“一种无人机飞行控制干扰系统”(201620549621.X)，该技术通过释放比无人机控制信号更宽的频段的电磁波，采用增加噪声或者强信号压制技术，以定向或者全向干扰方式使无人机控制失效，从而使无人机失去控制，达到限制其飞行的目的。以上三种反无人机系统主要通过一个固定平台对“低小慢”目标进行拦截捕获，机动性差，不能进行二次捕获并且捕获的过程成本较高。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本技术的目的是提供一种高机动主动捕获式反无人机系统，利用地面站系统去控制兼具垂直起降能力和高速巡航能力的新型倾转机身式无人机，并通过采用多种制导方式去高精度、高机动地捕捉目标。根据本技术的目的，提供一种高机动主动捕获式反无人机系统，包括：地面站系统，包括第一光学雷达，所述第一光学雷达用于对设定区域进行全方位监控，一旦发现目标飞行器进入该设定区域，即向所述反无人机系统发送所述目标飞行器的位置信息；无人机系统，包括无人机、捕捉部件、第二光学雷达、末端制导装置、传感器装置和飞控和电磁干扰系统，其中：所述捕捉部件安装于所述无人机上，所述第二光学雷达设置于地面上，所述末端制导装置、所述传感器装置均安装于所述无人机的中心位置，所述捕捉部件用于捕获所述目标飞行器；所述末端制导装置用于感知所述目标飞行器并探知所述目标飞行器的精确位置以进行制导捕捉；所述传感器装置用于获取所述无人机的速度和高度；所述飞控和电磁干扰系统安装于所述无人机的中心位置，所述飞控和电磁干扰系统包括飞控系统和电磁干扰系统，飞控系统用于控制所述无人机的稳定飞行，电磁干扰系统用于干扰所述目标飞行器的控制信号，使其失去控制以便于捕捉。本技术上述的系统中，所述无人机系统接收到所述地面站系统发送的所述目标飞行器的位置信息，结合所述传感器装置、所述末端制导装置的信息，由所述无人机对所述目标飞行器进行追击，并利用所述捕捉部件进行第一次捕捉；若第一次捕捉失败，则由所述第二光学雷达对所述无人机采用制导控制进行二次捕捉；在二次捕捉过程中，所述第二光学雷达用于使所述无人机的飞行受所述地面站系统控制，所述地面站系统根据实时跟踪测得所述目标飞行器及其相对位置和运动参数，形成制导指令发送给所述无人机，从而控制所述无人机对所述目标飞行器进行定位追击。优选地，所述无人机为倾转机身式无人机，所述倾转机身式无人机的机身包括平行对称放置的两固定机翼及中间的支撑架，两固定机翼上共安装有大于2的偶数套旋翼，倾转机身式无人机在接收到关于目标飞行器的位置信息后，以多旋翼模式起飞；在进行目标飞行器跟踪追击捕捉时，以固定翼模式飞行。优选地，所述捕捉部件包括捕捉框和捕网，其中：所述捕捉框安装于所述无人机的顶部，所述捕捉框内放置所述捕网，所述捕网一方面用于捕获目标飞行器，另一方面减缓捕获到目标飞行器时对所述无人机系统的冲击；或者，所述捕捉部件采用抛网或发射带有制导的网弹，对目标飞行器进行捕捉。优选地，所述末端制导装置包括图像采集部件，所述图像采集部件为摄像头、红外传感器、超声波传感器、图像传感器中任一种。优选地，所述末端制导装置进一步包括与所述图像采集部件和所述飞控系统连接的处理器，该处理器用于对图像采集部件采集的图像进行处理识别目标飞行器并能计算出所述目标飞行器在图像坐标系中的坐标及角度。优选地，所述传感器装置包括超声波传感器和光流传感器，超声波传感器和光流传感器均安装在于所述无人机的底部的中心位置；其中：所述超声波传感器用于测量所述无人机的高度；所述光流传感器用于测量所述无人机的速度。本技术中，所述无人机接收到信号时以多旋翼模式起飞，该种起飞方式具有对无人机起飞条件要求低的优势，所以能够垂直起降和悬停；在进行目标跟踪时以固定翼模式飞行，所以巡航速度快，能够很快的跟上目标飞行器，为网捕目标提供条件；当所述无人机进行末端制导，并利用电磁干扰系统使目标飞行器失去控制，从而快速地将目标飞行器捕获至捕捉部件中，捕捉部件内部可以设置一张柔性捕网，用来减缓捕获到目标飞行器时对所述无人机系统的冲击；本技术采用上述复合制导方式时，电磁干扰系统对自身没有干扰影响。本技术中，所述无人机的机身材料具有多种选型，可以优选碳纤维杆，该材料具有轻便、机械强度大的特点。与现有技术相比，本技术具有如下的有益效果：本技术通过地面站系统控制无人机，在不同捕捉阶段使用不同的制导方式，能够很好的提高捕捉的精确性和机动性。本技术的电磁干扰系统可以提高对目标的捕捉效率。相比于其他的捕获系统，本技术成本比较低，可重复使用，更具有灵活性、高效性、高机动性。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本技术一实施例的整体结构示意图；图中：倾转机身式无人机1，捕捉框2，摄像头或红外传感器3，飞控和电磁干扰系统以及各种传感器装置4，捕网5；图2为本技术一实施例的捕捉过程的系统图；图中：第一光学雷达6，第二光学雷达7，目标飞行器8。具体实施方式下面结合具体实施例对本技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本技术，但不以任何形式限制本技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本技术的保护范围。实施例1如图1所示，一种高机动主动捕获式反无人机系统，包括：地面站系统，包括第一光学雷达6，所述第一光学雷达6用于对设定区域进行全方位监控，一旦发现目标飞行器8进入该设定区域，即向所述反无人机系统发送所述目标飞行器8的位置信息；无人机系统，由倾转机身式无人机1、捕捉框2、摄像头或红外传感器3、飞控和电磁干扰系统以及各种传感器装置4、捕网5和第二光学雷达7组成，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高机动主动捕获式反无人机系统，其特征在于，包括：地面站系统，包括第一光学雷达，所述第一光学雷达用于对设定区域进行全方位监控，一旦发现目标飞行器进入该设定区域，即向所述反无人机系统发送所述目标飞行器的位置信息；无人机系统，包括无人机、捕捉部件、第二光学雷达、末端制导装置、传感器装置和飞控和电磁干扰系统，其中：所述捕捉部件安装于所述无人机上，所述第二光学雷达设置于地面上，所述末端制导装置、所述传感器装置均安装于所述无人机的中心位置，所述捕捉部件用于捕获所述目标飞行器；所述末端制导装置用于感知所述目标飞行器并探知所述目标飞行器的精确位置以进行制导捕捉；所述传感器装置用于获取所述无人机的速度和高度；所述飞控和电磁干扰系统安装于所述无人机的中心位置，所述飞控和电磁干扰系统包括飞控系统和电磁干扰系统，飞控系统用于控制所述无人机的稳定飞行，电磁干扰系统用于干扰所述目标飞行器的控制信号，使其失去控制以便于捕捉。

【技术特征摘要】
1.一种高机动主动捕获式反无人机系统，其特征在于，包括：地面站系统，包括第一光学雷达，所述第一光学雷达用于对设定区域进行全方位监控，一旦发现目标飞行器进入该设定区域，即向所述反无人机系统发送所述目标飞行器的位置信息；无人机系统，包括无人机、捕捉部件、第二光学雷达、末端制导装置、传感器装置和飞控和电磁干扰系统，其中：所述捕捉部件安装于所述无人机上，所述第二光学雷达设置于地面上，所述末端制导装置、所述传感器装置均安装于所述无人机的中心位置，所述捕捉部件用于捕获所述目标飞行器；所述末端制导装置用于感知所述目标飞行器并探知所述目标飞行器的精确位置以进行制导捕捉；所述传感器装置用于获取所述无人机的速度和高度；所述飞控和电磁干扰系统安装于所述无人机的中心位置，所述飞控和电磁干扰系统包括飞控系统和电磁干扰系统，飞控系统用于控制所述无人机的稳定飞行，电磁干扰系统用于干扰所述目标飞行器的控制信号，使其失去控制以便于捕捉。2.根据权利要求1所述的一种高机动主动捕获式反无人机系统，其特征在于，所述无人机为倾转机身式无人机，所述倾转机身式无人机的机身包括平行对称放置的两固定机翼及中间的支撑架，两固定机翼上共安装有大于2的偶数套旋翼，倾转机身式无人机在接收到关于目标飞行器的位...

【专利技术属性】
技术研发人员：王红雨，鹿存跃，黄燕，刘志豪，赵珣，章宝民，李聪，尹午荣，汪梁，王迎春，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：新型
国别省市：上海,31