一種無源定位尋的系統技術方案

本發明專利技術涉及低小慢目標無源探測與定位技術領域，特別涉及一種無人機無源定位尋的系統，包括傳聲器陣列、預警電路單元、電源供應單元、聲信號采集電路、信息處理單元、伺服單元、中央控制單元、目標打擊機構和無人機平臺。本系統安裝在無人機平臺上探測黑飛無人機時，實現低空可疑飛行器的無源全方位探測，信號處理單元采用時延估計算法計算目標精確位置，伺服系統控制無人機平臺自動導航接近目標，在有效打擊范圍內發射毀傷彈藥打擊目標。該系統能夠實現復雜環境下，可疑無人機的識別，自動跟蹤和捕獲，其通過目標噪聲信號分析處理引導無人機平臺自動跟蹤目標彌補了已有視頻圖像跟蹤技術視角有限的不足，大大減少了處理的數據量。

A passive location homing system

The present invention relates to the field of passive detection and location technology for low altitude target, in particular to a UAV passive homing system, including microphone array, warning circuit unit, power supply unit, signal acquisition circuit, information processing unit, a servo unit, the central control unit and the target mechanism and the UAV platform. This system is installed on the UAV platform to detect black fly unmanned, low altitude aircraft suspected passive omnidirectional detection, signal processing unit uses the time delay estimation of precise location of the target calculation algorithm, servo control system of UAV automatic navigation platform close to the target, in the effective combat range launch damage ammunition target. The system can realize the complex environment, the identification of suspicious UAV, automatic tracking and capture the target through the noise signal processing guide automatic tracking the video image tracking technology from the perspective of limited UAV platform, greatly reducing the amount of data processing.

【技術實現步驟摘要】
一種無源定位尋的系統
本專利技術涉及低小慢目標無源探測與定位
，特別涉及一種無人機無源定位尋的系統。
技術介紹
以下對本專利技術的相關技術背景進行說明，但這些說明并不一定構成本專利技術的現有技術。低小慢目標是指飛行高度低，雷達截面積小，飛行速度慢的一類飛行器的統稱。無人機作為低小慢的典型代表，由于缺少有效的監管措施，由其引發的非法入侵事件日漸增多。為了提高重要場所的安全性，加強“黑飛”無人機的偵測與打擊十分重要。在目標探測方面，由于無人機體積小，且位于地面雷達探測盲區，常規地面雷達，光電/紅外探測手段均有一定的局限性。在無人機跟蹤方面，主要通過人工判斷無人機平臺攝像頭獲取的視頻圖像信息，采用遙控的方式追蹤目標。對于公開在國家知識產權局的一種主動捕獲低空小型無人飛行器的系統及方法等專利材料，該材料利用無人機平臺攜帶的攝像頭采集目標視頻圖像信息，通過立體圖像處理算法實現了目標的自動跟蹤，但是其采用的視覺信息采集手段，視角有限；對于空間目標的三維定位，圖像數據量大，處理過程較為復雜。聲探測是一種被動，全方位探測技術，它利用無人機飛行過程中產生的輻射噪聲工作。由于飛行高度低，采用聲陣列探測技術更容易捕捉到無人機旋翼噪聲，由于飛行速度慢，有利于聲定位系統的穩定跟蹤。針對非法入侵的無人機監測與跟蹤問題，本專利技術提供了一種無源定位尋的系統，其通過傳聲器陣列接收飛行器產生的旋翼噪聲，再由系統內部電路單元完成目標識別，空間定位及無人機平臺的自動尋的。
技術實現思路
為解決低空無人飛行器的無源探測及自動跟蹤問題，提出一種無人機無源定位尋的系統，利用聲陣列探測智能雷技術對無人機進行探測、識別、跟蹤與打擊。在根據本專利技術的一個優選的實施例中，一種無源定位尋的系統，包括傳聲器陣列、預警電路單元、電源供應單元、聲信號采集電路、信息處理單元、伺服單元、中央控制單元、目標打擊機構和無人機平臺；傳聲器陣列用于獲取區域內目標無人機旋翼噪聲信號并將該聲音信號轉換成電信號；預警電路單元用于目標預警并在判斷目標向中央控制單元發出系統啟動信號；電源供應單元用于系統工作的各個階段為各單元的電源供應；聲信號采集電路用于對傳聲器陣列獲取的噪聲信號的預處理；信息處理單元用于對聲信號采集電路預處理后的信號進行數據處理，計算出目標當前方位信息并計算追中路線，最終輸出相關控制量參數給伺服單元和中央控制單元；伺服單元用于對無人機平臺飛行方向的調整，使無人機平臺能夠按照最佳路線逼近目標；中央控制單元用于整個過程中系統工作狀態的指揮控制，并且控制目標打擊機構動作；目標打擊機構用于低空可疑飛行器的有效捕獲。預警電路單元包括前置放大電路、濾波電路、整形電路、檢測電路和啟動電路，初始狀態下預警電路單元處于低功耗工作模式，傳聲器陣列獲取到的噪聲信號依次經過放大-濾波-整形后由檢測電路進行檢測，當檢測電路接收的噪聲信號幅度超過設定閾值時，檢測電路通過信號分析方法提取噪聲信號的多重特征量進行目標識別，若識別為目標，則通過啟動電路向電源供應單元發送啟動信號，以開啟整個系統使聲信號采集電路和信息處理單元開啟工作。聲信號采集電路包括有放大濾波電路和A/D轉換模塊，由傳聲器陣列獲取的噪聲信號通過放大濾波電路處理后，通過采樣輸入到A/D轉換模塊，向信息處理單元輸出含有噪聲信號特征的數字信號。采樣的采樣率由預先分析的無人機噪聲信號特性獲得。信息處理單元對聲信號采集電路輸出的數字信號進行數據處理，完成目標識別、定位和跟蹤過程中所涉及的參數計算。信息處理單元通過計算傳聲器陣列中各傳感器接收信號的聲程差，利用廣義相關時延估計算法計算目標距離、方位角、俯仰角，確定目標幾何位置，并計算最佳追蹤路線，輸出相關控制量參數到伺服單元和中央控制單元。信息處理單元根據傳聲器陣列獲取的環境噪聲信號利用雙目標方位估計方法計算工作區域內噪聲源方位信息，用以排除無人機平臺基底噪聲影響。伺服系統是一個反饋控制系統，其根據信息處理單元輸出的控制量參數控制無人機平臺轉向，并將無人機平臺的位置信息實時發送給信息處理單元。信息處理單元將伺服系統反饋的無人機平臺的位置信息與計算得出的目標位置信息進行比對，當目標在有效捕捉范圍內，信息處理單元輸出捕捉方向角度調節參數給中央控制單元，中央控制單元控制目標打擊機構轉動以調整打擊角度。具體優點為：本專利技術是一種被動定位系統，聲探測裝備一般價格較低，且具有體積小，功耗低的特點，本系統采用聲測方式降低了對電池蓄電量的高要求，延長了無人機平臺續航時間；利用被動聲探測技術探測黑飛無人機，隱蔽性好且不易被干擾。該系統安裝在無人機平臺上探測黑飛無人機時，實現低空可疑飛行器的無源全方位探測，信號處理單元采用時延估計算法計算目標精確位置，伺服系統控制無人機平臺自動導航接近目標，在有效打擊范圍內發射毀傷彈藥打擊目標。該系統能夠實現復雜環境下，可疑無人機的識別，自動跟蹤和捕獲，其通過目標噪聲信號分析處理引導無人機平臺自動跟蹤目標彌補了已有視頻圖像跟蹤技術視角有限的不足，大大減少了處理的數據量。附圖說明通過以下參照附圖而提供的具體實施方式部分，本專利技術的特征和優點將變得更加容易理解，在附圖中：圖1是本專利技術的無源定位尋的系統結構框圖圖2是本專利技術中預警電路單元的結構框圖圖3本專利技術的無源定位尋的系統工作流程圖具體實施方式下面參照附圖對本專利技術的示例性實施方式進行詳細描述。對示例性實施方式的描述僅僅是出于示范目的，而絕不是對本專利技術及其應用或用法的限制根據本專利技術的所示出的實施例，參照圖1所示，提供一種無源定位尋的系統，包括傳聲器陣列、預警電路單元、電源供應單元、聲信號采集電路、信息處理單元、伺服單元、中央控制單元、目標打擊機構和無人機平臺；傳聲器陣列用于獲取區域內目標無人機旋翼噪聲信號并將該聲音信號轉換成電信號；預警電路單元用于目標預警并在判斷目標向中央控制單元發出系統啟動信號；電源供應單元用于系統工作的各個階段為各單元的電源供應；聲信號采集電路用于對傳聲器陣列獲取的噪聲信號的預處理；信息處理單元用于對聲信號采集電路預處理后的信號進行數據處理，計算出目標當前方位信息并計算追中路線，最終輸出相關控制量參數給伺服單元和中央控制單元；伺服單元用于對無人機平臺飛行方向的調整，使無人機平臺能夠按照最佳路線逼近目標；中央控制單元用于整個過程中系統工作狀態的指揮控制，并且控制目標打擊機構動作；目標打擊機構用于低空可疑飛行器的有效捕獲。如圖2所示，預警電路單元包括前置放大電路、濾波電路、整形電路、檢測電路和啟動電路，初始狀態下預警電路單元處于低功耗工作模式，傳聲器陣列獲取到的噪聲信號依次經過放大-濾波-整形后由檢測電路進行檢測，當檢測電路接收的噪聲信號幅度超過設定閾值時，檢測電路通過信號分析方法提取噪聲信號的多重特征量進行目標識別，若識別為目標，則通過啟動電路向電源供應單元發送啟動信號，以開啟整個系統使聲信號采集電路和信息處理單元開啟工作。需要強調的是，初始在初始狀態下處于低功耗工作狀態。當接收噪聲信號幅度超過一定閾值后，通過檢測電路利用多種信號分析方法提取噪聲信號的多重特征量進行目標識別，若識別為目標，則由啟動電路輸出啟動信號給電源供應單元，開啟整個聲測智能雷達系統。通過無人機平臺攜帶目標打擊機構在接近目標的過程中對一定距離范圍內的低空本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種無源定位尋的系統，其特征在于：包括傳聲器陣列、預警電路單元、電源供應單元、聲信號采集電路、信息處理單元、伺服單元、中央控制單元、目標打擊機構和無人機平臺；傳聲器陣列用于獲取區域內目標無人機旋翼噪聲信號并將該聲音信號轉換成電信號；預警電路單元用于目標預警并在判斷目標向中央控制單元發出系統啟動信號；電源供應單元用于系統工作的各個階段為各單元的電源供應；聲信號采集電路用于對傳聲器陣列獲取的噪聲信號的預處理；信息處理單元用于對聲信號采集電路預處理后的信號進行數據處理，計算出目標當前方位信息并計算追中路線，最終輸出相關控制量參數給伺服單元和中央控制單元；伺服單元用于對無人機平臺飛行方向的調整，使無人機平臺能夠按照最佳路線逼近目標；中央控制單元用于整個過程中系統工作狀態的指揮控制，并且控制目標打擊機構動作；目標打擊機構用于低空可疑飛行器的有效捕獲。

【技術特征摘要】
1.一種無源定位尋的系統，其特征在于：包括傳聲器陣列、預警電路單元、電源供應單元、聲信號采集電路、信息處理單元、伺服單元、中央控制單元、目標打擊機構和無人機平臺；傳聲器陣列用于獲取區域內目標無人機旋翼噪聲信號并將該聲音信號轉換成電信號；預警電路單元用于目標預警并在判斷目標向中央控制單元發出系統啟動信號；電源供應單元用于系統工作的各個階段為各單元的電源供應；聲信號采集電路用于對傳聲器陣列獲取的噪聲信號的預處理；信息處理單元用于對聲信號采集電路預處理后的信號進行數據處理，計算出目標當前方位信息并計算追中路線，最終輸出相關控制量參數給伺服單元和中央控制單元；伺服單元用于對無人機平臺飛行方向的調整，使無人機平臺能夠按照最佳路線逼近目標；中央控制單元用于整個過程中系統工作狀態的指揮控制，并且控制目標打擊機構動作；目標打擊機構用于低空可疑飛行器的有效捕獲。2.根據權利要求1所述的一種無源定位尋的系統，其特征在于：所述預警電路單元包括前置放大電路、濾波電路、整形電路、檢測電路和啟動電路，初始狀態下預警電路單元處于低功耗工作模式，傳聲器陣列獲取到的噪聲信號依次經過放大-濾波-整形后由檢測電路進行檢測，當檢測電路接收的噪聲信號幅度超過設定閾值時，檢測電路通過信號分析方法提取噪聲信號的多重特征量進行目標識別，若識別為目標，則通過啟動電路向電源供應單元發送啟動信號，以開啟整個系統使聲信號采集電路和信息處理單元開啟工作。3.根據權利要求2所述的一種無源定位尋的系統，其特征在于：聲信號采集電路包括有放大濾波電路和A/D轉...

【專利技術屬性】
技術研發人員：蘇剛，李睿霖，朱愷，高磊，馬軍，許建中，
申請(專利權)人：蕪湖博高光電科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：安徽,34