
背景技术:
低空管制反无人机装备发射台由于缺乏探测雷达和光学相机等多类侦测设备与云台伺服控制一体化集成设计,导致难以形成快速侦察与实时跟踪识别等全面侦测能力。同时,当前技术没有充分考虑设备轻量化机动性设计需求,没有专门研究轻质转台和侦测设备及其协同控制问题,导致侦测装备机动便携性不足,而且大多侦测承载系统采用传统乘用车作为移动平台,缺少研究自动驾驶无人车载荷实现机动灵活移动。传统装备仍存在智能性差、感知能力较弱、移动能力不足、对远距离无人机的打击效果较差等问题。有必要发明一种便携式自主反无人机装备,以解决传统反无人机装备移动能力不足、感知能力较弱的问题。
技术实施方案概述:
1. 本技术旨在开发一种便于携带的自主反无人机系统和设备,以提升智能化水平,增强便携性,便于携带和自主操作。
2. 为实现上述目标,本技术提出了一种包含以下模块的便携式自主反无人机系统:
3. 打击模块,负责对目标无人机进行打击;
4. 自主驾驶模块,实现小型无人车的自主驾驶和单人跟随功能;
5. 指挥控制模块,包括中央控制器和内置的指挥控制软件,负责分析和处理输入的数据,并生成指令发送至执行器;该模块还负责小型无人车的战术决策、路径规划、作战任务理解和地图管理;
6. 通信模块,支持小型无人车与操控终端之间的通信,以及分队反无人机搜索反制系统与各便携作战车和分队作战管理系统之间的通信。
7. 打击模块通过光电系统探测目标无人机的位置和运动信息,并向中央控制器发送反制启动信号,后者生成可执行指令,驱动俯仰和方位电机,完成反制动作。
8. 系统在接收到反制启动信号后,尝试接收目标无人机信息。若接收失败,将重复该过程;若成功,则向中央控制器询问是否需要执行通信、定位或微波干扰,并根据控制器的判断选择性执行干扰措施。
9. 若执行通信干扰,将依次进行无人机通信信号侦测、分类、获取目标无人机通信特征并生成目标干扰信号,实施干扰。若干扰成功,则反制结束;若失败,则重新获取目标无人机通信特征。若执行定位干扰,将依次执行GPS信号检测、生成欺骗GPS信号并发送,若干扰成功,则反制结束;若失败,则重新执行GPS信号检测。若执行微波干扰,将依次执行启动微波干扰、生成微波信号、信号功率放大及发送,若干扰成功,则反制结束;若失败,则重新执行启动微波干扰。
10. 自主驾驶模块工作时,利用轮毂电机供电,通过激光雷达和视觉相机感知环境的三维信息,使用惯性测量单元测量无人车的运动和位置信息,并将数据发送至指挥控制模块进行处理和发出指令。中央控制器接收并处理这些指令后,发送给电机驱动器,控制无人车运动。
11. 通信模块包括5G模块和操控终端;5G模块负责接收和发送5G信号,操控终端作为命令输入器,向5G模块发送指令,远程控制无人车。
12. 系统启动后,接收外部指令,根据指令选择工作状态,包括待机状态和打击状态。
13. 在待机状态下,操控终端向中央控制器发送指令信号,使无人车前往指定任务区域待机。中央控制器将指令信号传递至底盘组件,底盘组件控制打击组件的转速和转矩,使其处于待机状态,并反馈运动状态信号至中央控制器,确保进入待机工作状态。
14. 在打击状态下,操控终端控制系统工作于打击状态,各设备通电开始工作。中央控制器向探测设备发送搜索指令,探测设备录取目标航迹,获取目标频率特征,并将初始判别信息反馈给中央控制器。
15. 在中央控制器捕获目标无人机的飞行轨迹之后,利用指挥控制软件进行数据整合和决策制定,规划作战方案和行进路径。控制器指导打击组件瞄准目标,捕获目标图像,自动锁定并追踪目标,识别目标的具体类型。一旦确认目标为无人机,中央控制器根据频率探测结果识别目标的通信频段,并根据操控终端的指令设定干扰枪的工作频率和干扰模式,对目标实施干扰。干扰枪发射后,中央控制器根据光电系统回传的图像判断干扰是否成功。
16. 本发明还提供了一种包含打击组件和底盘组件的便携式自主反无人机设备。
17. 打击组件包括:干扰枪的左侧中部连接至干扰枪控制盒,左侧尾部连接至上装控制盒,底部连接至枪身连接座,枪身连接座前端连接至光电系统,底部连接至方位电机,方位电机侧边连接至俯仰电机,俯仰电机底部连接至平台连接座,平台连接座通过法兰结构与底盘组件相连。
18. 底盘组件包括:5G模块、视觉相机、分电器、惯性测量单元、电池、中央控制器和电机驱动器均安装在底板上;侧面挡板、后部挡板和前部挡板与底板及上部盖板相连;激光雷达安装在上部盖板的上表面;轮毂电机的轴穿过车轮安装架的中心孔并与之连接;车轮安装架的翼板卡住底板,与底板固定连接;上部盖板与底板通过支撑立柱连接。
19. 支撑立柱由两侧的托耳和中空管构成,托耳上的开孔用于连接支撑立柱、上部盖板和底板;中空管的作用是分隔上部盖板和底板。
20. 所有组件之间的连接均通过螺栓实现。
21. 打击组件工作时,光电系统测量外部距离并生成信号,将信号传递给指挥控制模块。上装控制盒接收来自指挥控制模块的控制信号,并处理后传递给干扰枪控制盒和方位电机。干扰枪控制盒在接收到处理后的信号后,控制干扰枪的工作。
22. 与现有技术相比,本发明的创新之处在于将反无人机干扰设备与小型无人车相结合,实现了装备的整体一体化控制,扩大了反无人机的作战范围,并有效解决了传统反无人机装备在移动能力和感知能力上的不足。
23. 为了更清晰地说明本发明的功能特性和结构参数,接下来将结合附图和具体的实施例进行详细说明。
技术特点描述:
1. 该系统为一款便于携带的自动反无人机装置,具备以下核心组件:
2. 在该系统中,打击模块通过光电系统定位目标无人机,并将其位置和运动信息传输至中央控制器,后者生成执行指令,驱动俯仰和方位电机,以实现对无人机的反制。
3. 系统在接收到反制信号后,会尝试获取目标无人机信息。若初次获取失败,将重复尝试;若成功,则向中央控制器询问是否需要进行通信、定位或微波干扰,并根据控制器的判断执行相应的干扰措施。
4. 自主驾驶模块在工作时,利用轮毂电机供电,通过激光雷达和视觉相机感知环境,同时使用惯性测量单元监测无人车的运动和位置,将这些数据发送至指挥控制模块进行处理,并发出相应的控制指令。中央控制器接收并处理这些指令后,将其发送至电机驱动器,以控制无人车的运动。
5. 通信模块包括5G模块和操控终端,5G模块负责5G信号的接收与发送,而操控终端则作为命令输入设备,通过5G模块远程控制无人车。
6. 系统启动后,能够接收外部指令,并根据指令选择工作状态,包括待机和打击两种模式。
7. 该便携式自动反无人机设备由打击组件和底盘组件构成。
8. 底盘组件的支撑立柱由两侧的托耳和中空管组成,托耳上设有开孔,用于连接支撑立柱与上部盖板和底板;中空管的作用是隔离上部盖板和底板。
9. 所有组件之间的连接均通过螺栓实现。
10. 在打击组件工作时,光电系统测量外部距离并生成信号,这些信号被传递至指挥控制模块。上装控制盒接收来自指挥控制模块的控制信号,并将其处理后传递给干扰枪控制盒和方位电机。干扰枪控制盒在接收到处理后的信号后,控制干扰枪的工作。