一种黑飞无人机飞手定位系统及方法

摘要

本申请实施例中提供了一种黑飞无人机飞手定位系统及方法，属于无人机计算技术领域，包括无人机管控平台子系统、TDOA无线电探测子系统和无线电干扰子系统，TDOA无线电探测子系统用于获取无人机通信信号；无人机管控平台子系统用于接收TDOA无线电探测子系统的数据并做可视化处理，确定无人机位置和航线轨迹，向无线电干扰子系统发送控制命令，根据航线轨迹计算得到无人机飞手位置；无线电干扰子系统用于接收无人机管控平台子系统的控制命令，向无人机发射干扰信号，以及诱导无人机沿航线轨迹的任意切向方向进行飞行。通过本申请的处理方案，可实现定位盲区和防区外的飞手位置，精准迫降，功耗低，对周边无线电环境绿色无污染，自动化管控，可视化监管。

说明书

技术领域

本申请涉及无人机技术领域，尤其涉及一种黑飞无人机飞手定位系统及方法。

背景技术

近几年无人机技术的不断发展，门槛也在不断下降，无人机厂商也越来越多，因消费级无人机操作门槛低又面向群众市场。越来越多的用户未经任何规范训练，不了解规避无人机飞行故障的处理方法，带来了一系列的安全隐患；以及不法分子的利用，给公众隐私、财产、安全造成巨大威胁，因此管控黑飞无人机必不可少。

目前常用的无人机反制系统有雷达或无线电探测，而雷达系统存在着无法检测低慢小的静态目标或移动速度较慢的目标；功率大、发射高频信号产生强电磁辐射；雷达的盲区较多，如近距盲区、顶空盲区、低空盲区；且对于无人机的控制终端（即飞手）所处的环境，不管是相对较高的楼顶或是可行走的路面雷达都不具备搜索性，所以雷达探测飞手无法实现。对于无线电探测是通过下行信号定位无人机的位置，上行信号定位飞手位置，由于上行信号数据量小、带宽窄、连续性差，混合环境中的其他无线电信号后难以分析，需要飞手处于空旷、无遮挡的环境才可以分析出飞手的位置，假设飞手在无线电探测的盲区范围或有效防区外控制无人机，无线电探测只能接收到微弱且不完整的遥控器上行信号，此时则无法分析条件，因此也无法定位到飞手的位置。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种黑飞无人机飞手定位系统及方法，通过多方位迫使无人机返航，获取返航路线并确定返航终点，至少部分解决现有技术中存在的问题。

第一方面，本申请实施例提供一种黑飞无人机飞手定位系统，所述系统包括无人机管控平台子系统、TDOA无线电探测子系统和无线电干扰子系统，其中，

所述TDOA无线电探测子系统，用于获取无人机通信信号；

所述无人机管控平台子系统，用于接收所述TDOA无线电探测子系统的数据并做可视化处理，确定无人机位置和航线轨迹；向所述无线电干扰子系统发送控制命令；根据所述航线轨迹计算得到无人机飞手位置；

所述无线电干扰子系统，用于接收所述无人机管控平台子系统的控制命令，向无人机发射干扰信号，以及诱导无人机沿所述航线轨迹的任意切向方向进行飞行。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述无人机管控平台子系统包括GIS地图、TDOA无线电探测子系统数据采集模块和无线电干扰子系统控制模块。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述 TDOA无线电探测子系统设有若干个无线电探测器，通过计算无人机信号到达各个所述无线电探测器的时间差确定无人机的位置。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述无线电干扰子系统包括无线电定向干扰装置和卫星导航诱骗装置，所述无线电定向干扰装置用于发射干扰信号，所述卫星导航诱骗装置用于诱导无人机沿航线轨迹的任意切向方向进行飞行。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述无线电定向干扰装置包括无线电干扰模块、网络控制模块和随动装置。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述卫星导航诱骗装置包括信号发射模块、卫星导航信号调制模块和网络控制模块。

第二方面，本申请实施例还提供一种黑飞无人机飞手定位方法，包括以下步骤：

TDOA无线电探测子系统获取无人机通信信号，并传送至无人机管控平台子系统，确定无人机位置；

无线电干扰子系统向所述无人机发射干扰信号，切段所述无人机与飞手的通信使所述无人机返航；

所述TDOA无线电探测子系统获取所述无人机的第一返航轨迹，并传送至无人机管控平台子系统；

所述无线电干扰子系统停止所述干扰信号的发射；

所述无线电干扰子系统诱导所述无人机沿所述第一返航轨迹的任意切向方向飞行至预设位置；

所述无线电干扰子系统再次向所述无人机发射干扰信号使其返航；

所述TDOA无线电探测子系统获取所述无人机的第二返航轨迹，并传送至所述无人机管控平台子系统；

所述无人机管控平台子系统计算所述第一返航轨迹和所述第二返航轨迹的航线延长线交叉点，确定所述无人机的飞手位置。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述无线电干扰子系统向所述无人机发射干扰信号是通过所述无线电干扰子系统内的无线电定向干扰装置进行发射。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述无线电干扰子系统诱导所述无人机沿所述第一返航轨迹的任意切向方向飞行是通过所述无线电干扰子系统内的卫星导航诱骗装置完成。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述根据所述第一返航轨迹和第二返航轨迹的航线延长线交叉点，确定飞手位置后还包括：

所述无线电干扰子系统停止所述干扰信号发射；

所述无线电干扰子系统诱导所述无人机飞至预设的管制位置，并抓捕所述无人机飞手。

有益效果

本申请实施例中的黑飞无人机飞手定位系统及方法，是基于TDOA无线电探测技术的导航诱骗反无人机系统，通过无线电干扰子系统与TDOA无线电探测子系统获取的无人机通信数据即可在无人机管控平台子系统中计算出无人机遥控器的位置即飞手位置；扩大了覆盖面积，可精准计算出无人机的实时位置、距离、高度、飞行轨迹，实现精准打击，降低了对周边的电磁环境干扰，绿色环保；卫星导航诱骗可强行将无人机引导至空旷区域降落，降低无人机在不受控制的情况下所带来的安全隐患；可对无人机的航线轨迹和三维坐标预警，以及定位防区内盲区和防区外的飞手位置，可实现黑飞无人机的精准迫降、功耗低、属于被动接收无线信号、接收范围广、自动化管控、可视化监管。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为根据本发明一实施例的黑飞无人机飞手定位系统的示意图；

图2为根据本发明一实施例的黑飞无人机飞手定位方法的流程图；

图3为根据本发明一实施例的黑飞无人机飞手定位方法的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。

为了改善雷达的反制系统所存在的问题，目前有雷达与卫星导航诱骗组成的反无人机系统，是利用雷达探测无人机后通过卫星诱骗进行引导迫降，但雷达在复杂的城市环境中存在弊端，其功率大、盲点多、虚警高等；所用的卫星导航诱骗是通过模拟导航卫星的信号诱导无人机使无人机触发保护机制被迫离开所在区域，但这个过程相对较长且发射的信号通常为360°对周围同样需要卫星导航信号的设备带来很大的影响，长时间全方位的开启同时也误杀了其他行业部署的设备，严重的可能造成巨大的经济损失。

本申请实施例提供了一种黑飞无人机飞手定位系统，是基于TDOA（TimeDifference of Arrival,到达时间差）无线电探测技术的导航诱骗反无人机系统，该系统包含了TDOA无线电探测子系统、无线电干扰子系统、无人机管控平台子系统。在无人机出现在防区覆盖范围时，无线电干扰子系统中的无线电定向干扰器通过TDOA无线电探测子系统追踪无人机的水平垂直角度，实现只针对无人机方向的干扰信号，再配合无线电干扰子系统中的卫星导航诱骗，获取TDOA无线电探测子系统计算无人机遥控器位置即飞手位置所需的数据，实现对藏匿飞手抓捕，并将无人机精准降落在指定的降落位置。实现精确打击，减少对周边环境的影响。

下面将结合附图1-3对本申请实施例的黑飞无人机飞手定位系统及方法进行详细描述。

本实施例具体描述黑飞无人机飞手定位系统，系统包括无人机管控平台子系统、TDOA无线电探测子系统和无线电干扰子系统，参照图1所示的黑飞无人机定位系统的示意图。

无线电探测技术是通过对遥控器与无人机之间的上下行通信信号探测的，根据上行信号定位遥控器位置，下行信号定位无人机的位置，上行信号为遥控器对无人机发送控制信号，分析上行信号可以判断遥控器的位置即飞手的位置，下行信号为无人机的图传信号，通过分析接收到的下行信号可以追踪到无人机的位置。而通过上行信号判断飞手位置存在数据量小、带宽窄等问题，因此本申请的方法是通过下行信号确定无人机的位置而反推飞手的位置。

在本实施例中，采用TDOA无线电探测子系统，用于获取无人机通信信号。具体的，TDOA无线电探测子系统由若干个无线电探测器组成，每个无线电探测器为一站点，利用无人机的下行信号到达各个站点的时间差进行无人机定位。通过计算无人机下行信号到达各无线电探测站点的时间，可以确定无人机的距离。利用无人机下行信号到各个无线电探测站的距离，就能确定无人机的位置。

TDOA无线电探测子系统覆盖面积大，探测精度高，待机功率低，且只被动接收无线电信号，对所覆盖防御范围内的电磁环境绿色无污染，可7*24小时无间断连续无工作。

无人机管控平台子系统是用于接收TDOA无线电探测子系统的数据并做可视化处理，确定无人机位置和航线轨迹；向无线电干扰子系统发送控制命令；根据航线轨迹计算得到无人机飞手位置。

在一个具体的实施例中，无人机管控平台子系统包含GIS地图（GeographicInformation Science，地理信息科学）、数据采集模块和控制模块。GIS地图是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统，其用于根据TDOA无线电探测子系统获取的无人机数据进行定位无人机的位置。数据采集模块用于接收TDOA无线电探测子系统传输的数据，并对接收到的数据进行分析处理。控制模块用于根据分析处理的结果向无线电干扰子系统发送控制命令。

无线电干扰子系统，用于接收无人机管控平台子系统的控制命令，向无人机发射干扰信号，以及诱导无人机沿航线轨迹的任意切向方向进行飞行。

在一个具体的实施例中，无线电干扰子系统包含无线电定向干扰装置和卫星导航诱骗装置，无线电定向干扰装置用于向无人机发射干扰信号，使无人机与遥控器间通信中断，触发无人机的保护机制使其返航；卫星导航诱骗装置用于诱导已经处于返航阶段的无人机沿航线轨迹的任意切向方向进行飞行。

进一步的，无线电定向干扰装置由无线电干扰模块、网络控制模块、随动装置组成。无人机管控平台子系统获取到TDOA无线电探测子系统采集的数据后进行分析处理，生成控制命令传送给无线电定向干扰装置，通过网络控制模块引导随动装置指向无人机，同时使用无线电干扰模块发射与无人机同频信号进行定向干扰无人机，切段无人机与遥控器即飞手的通信，触发无人机保护机制使其返航。此无线电定向干扰装置可实现精准指向无人机，精确打击，从而减少对周边环境的影响。

进一步的，卫星导航诱骗装置由信号发射模块、卫星导航信号调制模块、网络控制模块组成。卫星导航诱骗装置由无人机管控平台子系统获取到TDOA无线电探测子系统采集到无人机通信信号受到干扰后的动向数据配合开启。也就是说，当无人机接收到无线电定向干扰装置发送的干扰信号而使其返航后，卫星导航诱骗装置开启，然后通过网络控制模块控制卫星导航诱骗装置，使卫星导航信号调制模块产生干扰信号规划无人机的飞行方向，产生的干扰信号并由信号发射模块对无人机进行发射，配合TDOA无线电探测子系统采集遥控器探测所需的数据。此处需要说明的是，在规划无人机飞行方向前，可以根据实际情况进行预先设定无人机飞行的指定位置，通过卫星导航诱骗装置进行诱导，使无人机沿着诱导的飞行方向飞行至此预先设定的指定位置。

下面参照图2的流程图详细介绍黑飞无人机飞手定位方法，定位方法包括以下步骤：

S201、TDOA无线电探测子系统获取无人机通信信号，并传送至无人机管控平台子系统，确定无人机位置。

当无人机进入防区范围内时，其通信信号被TDOA无线电探测子系统接收到，TDOA无线电探测子系统由若干个无线电探测器组成，各无线电探测器接收无人机通讯信号后上传至无人机管控平台子系统，通过计算无人机信号到达各无线电探测器的时间差确定无人机的位置。

S202、无线电干扰子系统向无人机发射干扰信号，切段无人机与飞手的通信使无人机返航。

无人机管控平台子系统确定无人机位置后，向无线电干扰子系统发送控制命令，使无线电干扰子系统向无人机发射干扰信号，切段无人机与飞手的通信，驱离无人机，使无人机触发保护机制返航。

更为具体的，干扰信号由无线电干扰子系统的无线电定向干扰装置进行发射，无线电定向干扰装置由无线电干扰模块、网络控制模块、随动装置组成。无人机管控平台子系统确定无人机位置后，由无线电干扰子系统的网络控制模块引导随动装置指向无人机，使用无线电干扰模块发射与无人机同频信号定向干扰无人机使其返航。

无线电干扰子系统与TDOA无线电探测子系统联动，通过TDOA无线电探测子系统采集到无人机的频谱、跳频样式、调制方式进行分析，无线电干扰子系统发射干扰效率更高的调制信号，经过低功率攻放推动后由定向发射天线释放，干扰时间短，见效快，覆盖面积广，对所覆盖防御范围内电磁环境绿色无污染，干扰频率多。

S203、TDOA无线电探测子系统获取无人机的第一返航轨迹，并传送至无人机管控平台子系统。

无人机返航时，其航向是朝着遥控器即飞手位置飞行，此时TDOA无线电探测子系统可获取此时的航线轨迹，此航线轨迹为探测无人机飞手的第一航线轨迹，并上传至无人机管控平台子系统进行监控。

S204、无线电干扰子系统停止干扰信号的发射。

在无人机返航时，沿返航方向飞行至一定距离时，无人机管控平台子系统控制无线电干扰子系统的无线电定向干扰装置停止干扰信号的发射，使无人机停止返航。

S205、无线电干扰子系统诱导无人机沿第一返航轨迹的任意切向方向飞行至预设位置。

无线电干扰子系统中还设有卫星导航诱骗装置，其用于实现诱导无人机沿一定方向进行飞行。在无人机停止返航时，无线电干扰子系统的卫星导航诱骗装置诱导无人机沿第一返航轨迹的任意切向方向飞行，使其飞行至预设位置。具体的工作原理可参照上述黑飞无人机飞手定位系统中的卫星导航诱骗装置的描述，在此不再赘述。

S206、无线电干扰子系统再次向无人机发射干扰信号使其返航。

在此飞机飞行至预设位置后，再次开启无线电干扰子系统的无线电定向干扰装置向无人机发射干扰信号，切段无人机与飞手的通信，驱离无人机，使无人机触发保护机制再次返航。

S207、TDOA无线电探测子系统获取无人机的第二返航轨迹，并传送至无人机管控平台子系统。

无人机返航时，其航向是朝着遥控器即飞手位置飞行，此时TDOA无线电探测子系统可获取此时的无人机航线轨迹，此航线轨迹即为探测无人机飞手的第二航线轨迹，TDOA无线电探测子系统获取后并上传至无人机管控平台子系统进行监控。

S208、无人机管控平台子系统接收到数据后，计算第一返航轨迹和第二返航轨迹的航线延长线交叉点，此交叉点即为遥控器位置，确定无人机的飞手位置。

在一个具体实施例中，根据第一返航轨迹和第二返航轨迹的航线延长线交叉点，确定飞手位置后还包括：

S209、无线电干扰子系统停止干扰信号发射。

在确定入侵无人机的飞手位置后，即可停止干扰信号发射，停止其继续返航的动作。

S210、无线电干扰子系统诱导无人机飞至预设的管制位置，并抓捕无人机飞手。

管制位置是提前预设好的用于使抓捕的黑飞无人机停靠的地点，管制位置可以是防区内的任意可以放置无人机的位置。无线电干扰子系统中的导航诱骗装置接收到无人机停止返航的信息时进行开启，然后通过网络控制模块控制卫星导航诱骗装置，使卫星导航信号调制模块产生干扰信号，此干扰信号由信号发射模块进行发送，诱导无人机沿规划好的无人机飞行方向飞行至管制位置。根据无人机管控平台子系统计算好的飞手位置对其进行抓捕。

为了便于理解，下面以一个具体的实例对本方法进行描述，参照图3所示的示意图，图中圆代表防区，点C为防区核心点，箭头代表黑飞无人机的飞行方向。

假设无人机在防区范围外任意点起飞为A点（A点即为飞手位置），防区核心点为C点，无人机起飞后向防区内任意点B点飞行，无人机到达B点后会向防区核心C点飞行，途经任意点为D点。

无人机管控平台子系统通过TDOA无线电探测子系统在B点位置发现无人机向C点方向飞行并进行监测，即在B点发现无人机，当无人机朝向防区核心点C飞行至D点位置时，开启无线电干扰子系统发射干扰信号，驱离无人机，无人机则从D点向A点方向返航，在图3中，即无人机沿着DA线段所在的直线方向进行飞行返航，在无人机管控平台子系统中可监测到此返航轨迹，无人机在D点向A点方向的返航轨迹为探测无人机飞手（遥控器）位置的第一参考航线数据。

在无人机由D点向A点返航方向的任意一点设为E点，在E点关闭无线电干扰子系统的无人机驱离，开启无线电干扰子系统的卫星导航诱骗装置进行诱骗，设定E点的任意切向上的一点为F点，F点可以是预先设定的一个位置，将无人机干预至F点，关闭卫星导航诱骗再次开启无人机驱离，切断无人机与飞手（遥控器）通信，无人机向A点返航，F点至A点方向返航航迹为第二参考航线数据。

无人机管控平台子系统通过采集到的第一参考航线数据与第二参考航线数据，计算两条航线延长线的交点，此交点即为飞手的位置，理论上此交点即为A点。

得到飞手位置后在无人机由F点向A点返航方向的任意一点设为G点，关闭无人机驱离，开启卫星导航诱骗装置进行诱骗，将无人机干预至预设好的降落位置安全降落。

本发明提供的实施例，针对现有无人机反制系统存在探测盲区等问题及防区覆盖范围外定位飞手的问题，发明了一种黑飞无人机飞手定位系统及方法，本方法通过使用由多个无线电探测器组成的TDOA无线电探测子系统，扩大了覆盖面积，实时分析探测到的无人机下行通信信号，可精准计算出无人机的实时位置、距离、高度、飞行轨迹并引导无线电干扰子系统中的无线电定向干扰器实现对空中无人机的精准打击，降低了对周边的电磁环境干扰，绿色环保；卫星导航诱骗装置可强行将无人机引导至预设好的安全的空旷区域降落，降低无人机在不受控制的情况下所带来的安全隐患，无人机管控平台子系统通过无线电干扰子系统与TDOA无线电探测子系统获取的数据，即可在无人机管控平台子系统中计算出无人机遥控器的位置，即飞手位置。

无人机飞手在防御盲区内或防区外的捕捉方法是由TDOA无线电探测子系与无线电干扰子系统配合所实现的一种方法，对比传统抓捕方法操作便捷，实施简单，同时降低了人力资源的浪费，通过采用TDOA无线电探测技术，精准掌控无人机的行踪，同时为推断飞手的位置提供了数据，解决了黑飞无人机飞手抓捕的问题。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。