一种基于机载动态伴随的反无人机系统及方法

技术领域

本发明涉及反无人机技术领域，特别是一种基于机载动态伴随的反无人机系统及方法。

背景技术

近年来，随着无人机技术的不断发展与完善，无人机不仅在军事领域发挥着重要作用，在民用领域也得到了广泛应用。然而，随着使用难度的不断降低，无人机在给人们生产生活带来巨大便利的同时，其“黑飞”与滥用也给国家、社会和人民造成了安全危害。因此，对低空无人机进行反制与防护的需求在军、民领域均十分强烈。

目前，世界各国在执行反无人机任务时大多是将低空入侵的无人机视为特殊飞行目标来对待，在大规模升级和优化对各类无人机探测、识别、跟踪等能力的前提下，普遍采用传统防空武器系统，以确保打击和防护效果的有效性，但费效比很差。与此同时，行业内仍在大力开展利用电子战、网络战、无人机、激光武器等技术执行反无人机任务的研究工作，但设计思路与部署应用始终考虑的是传统的固定部署，因此存在一定的区域局限问题，尤其针对任务机动过程中的伴随反无人机问题基本没有特别手段，同时当前反无人机过程中的目标探测与目标处置手段的协同配合仍存在比较大的时延，需要人工去判读威胁，也需要人工去选择最优处置手段等，因此会对目标处置的实时性和有效性造成较大的影响，很容易错失最佳处置窗口。

虽然传统防空武器系统是最常用的反无人机武器，但传统武器打击手段对于微小型无人机目标而言是一种过度杀伤，属于典型的“大炮打蚊子”战术，导致巨大的成本不对称问题。特别是当入侵无人机为蜂群式无人机编队时，由于目标探测与识别难度较高，留给作战人员及系统的反应时间极短，导致防护效能显著降低。同时，现有防空武器系统的打击目标在设计之初并不是针对无人机目标的，因此也无法有效抵御小型、廉价无人机集群的飞行入侵。

当前的反无人机系统和手段主要是对无人机进行监测、干扰、诱骗、控制、摧毁，一般分为三类：

监测控制类：这类系统虽然能够在对无人机目标进行检测、识别、跟踪的基础上，利用电磁干扰、无线电控制等手段实现对无人机的反制与防护，但该类系统的局限性也较大，主要体现在：对不依靠外部通讯进行飞行控制的无人机，压制效果较差，并且受制于监测控制系统的部署区域，无法在区域外提前预警，同时也无法对目标无人机进行伴随监视与处置。

干扰阻断类：这类系统虽然操作简单、成本较低，且部分系统便于携带，但其主要采用电磁干扰手段，对环境要求相对较高，在城市或居民密集区域使用容易对无线电信号的正常使用环境造成不良影响，同时受制于部署区域，无法根据威胁环境进行处置区域的最优化选择。

直接摧毁类：这类系统虽然打击效果好，适用于电磁环境复杂且易受干扰的环境，防护作战的风险指数极低，但其缺点也十分突出，主要受制于昂贵的价格，因此必须确保命中准确率，而这对于发射平台的部署灵活性以及与监视传感器的联动提出了较高的要求。

国内也有多家公司加入了反无人机产品的研发，中国工程物理研究院研发的中国第一套万瓦级“低、慢、小”目标激光拦截反无人机系统—“低空卫士”激光防御系统已成功完成演示验证，标志着中国已具备对于“低、慢、小”无人飞行器的防护能力，但对于多目标的识别以及对于多样化处置手段的自主适配，仍然是当前的技术难点，未来反无人机技术将向着复合探测、自主决策、无人值守、随遇展开、软硬结合的方向发展。

综上，虽然现有的反无人机手段已经应用于实际的反无人机作战之中，并发挥了各自的优势，但不同类型反无人机系统的缺点及局限也较为突出，均只能在单一或某些特定环境下具备低空反无人机任务所需要的功能，而且均只能固定部署，只能对固定区域进行防护，且探测与处置之间的联动不够深入，存在一定程度的局限性。

发明内容

针对当前反无人机手段由于部署相对固定而导致防御区域受限的问题、当前反无人机手段缺乏空中伴随防御能力的问题、当前反无人机手段缺乏“探、识、控、处”在同一空中平台全完集成的问题、当前反无人机过程中的目标探测与目标处置手段相对独立缺乏有效深度联动的问题，本发明提供了一种基于机载动态伴随的反无人机系统及方法，以解决上述技术问题。

本发明公开了一种基于机载动态伴随的反无人机系统，其包括：

雷达探识子系统，用于对无人机目标所在的空域进行三维扫描探测；

光电探识子系统，用于对无人机目标实现全天候探识；

电子侦测子系统，用于对无人机目标指定频段的无线电信号进行全方位、高增益接收、信号变频、全频段快速扫频的侦察监视；

电子干扰子系统，用于通过产生指定的大功率无线电信号，可对无人机目标的卫星导航、遥控和图像传输信号进行全频段压制干扰和干扰；

微波处置子系统，用于通过释放微波脉冲或者激光能量，对无人机目标直接进行摧毁；

指挥控制子系统，用于实现设备控制、数据汇聚处理、区域态势监视、统计分析、系统监控与管理；

数据通信子系统，用于将雷达探识子系统、光电探识子系统、电子侦测子系统、电子干扰子系统、微波处置子系统与指挥控制子系统进行互联互通；

空中平台，用于集成雷达探识子系统、光电探识子系统、电子侦测子系统、电子干扰子系统、微波处置子系统与指挥控制子系统和数据通信子系统。

进一步地，所述雷达探识子系统设置于所述空中平台的机腹，用于通过对雷达探测数据的有效处置以及通过协同指挥控制子系统实现对目标的多元识别；

所述光电探识子系统设置于所述空中平台的机腹前端；

所述电子侦测子系统设置于所述空中平台的机翼位置；

所述空中平台为具备机上加装空间的平台以及涉及反无人机任务的平台。

进一步地，所述电子干扰子系统设置于所述空中平台的机翼位置，结合雷达探识子系统、光电探识子系统以及电子侦测子系统形成的目标态势和电磁态势，用于通过产生指定的大功率无线电信号，对无人机目标的卫星导航、遥控和图像传输信号进行全频段压制干扰和干扰，使入侵目标的通信链路无法正常工作，迫使其返航或者坠毁降落。

进一步地，所述微波处置子系统设置于所述空中平台的机腹后端，结合雷达探识子系统、光电探识子系统以及电子侦测子系统形成的目标态势和电磁态势，用于通过释放大功率、高能量的微波脉冲或者激光能量，对无人机目标直接进行摧毁。

进一步地，所述数据通信子系统设置于所述空中平台上，用于为各传感器所采集处理的数据向指挥控制子系统汇聚提供数据传输通道，为指挥控制子系统向各子系统发送指令提供手段，为各子系统之间的目标引导与任务协同提供支持。

进一步地，所述指挥控制子系统固定设置于所述空中平台的机舱内，用于汇聚侦获的目标数据与态势数据，完成数据融合与目标分析，为信号侦察、目标监视和反制干预提供数据来源；直接联动控制电子干扰子系统和微波处置子系统，引导反制作业，并同步与空中平台进行态势与任务交互。

本发明还公开了一种基于机载动态伴随的反无人机方法，其方法包括以下步骤：

步骤1：空中平台接收空情通告，并同步开启常规机载探测雷达对空域进行搜索与预警；

步骤2：指挥控制子系统指挥雷达探识子系统、光电探识子系统以及电子侦测子系统对任务空域的无人机进行搜索与预警；

步骤3：指挥控制子系统在通过数据通信子系统接收到空情通告、机载常规雷达探测数据、各子系统的感知数据后，通过数据融合形成目标的点迹航迹，进而形成空域的目标态势；根据侦收到的信号数据，同步形成空域的电磁态势；

步骤4：指挥控制子系统根据指挥控制子系统的目标识别资源库对感知到的目标进行目标多元识别，对无人机目标进行威胁判定，同时给出威胁处置决策；

步骤5：若威胁处置决策需要处置威胁，则根据威胁排序以及当前空中平台的反无人机处置能力形成处置清单；

步骤6：电子干扰子系统、微波处置子系统以及其他处置单元在接收到指挥控制子系统下发的处置清单后，根据指示的信息进行相应的电子干扰或者摧毁，当前处置完毕后，指挥控制子系统调度反无探识雷达、光电探识雷达以及电子侦测设备对处置区域进行再次感知，并开展毁伤评估，给出是否需要再次处置的决策；

步骤7：根据决策的结果，判断是否结束。

进一步地，所述步骤1包括：

当空中任务编队在作业途中或者地面要地需要空中反无人机平台对潜在无人机威胁进行预警和处置时，空中平台接收地面指挥中心或者其他指控节点给出的空情通告，并同步开启常规机载探测雷达对空域进行搜索与预警，同时，自动/手段开启雷达探识子系统、光电探识子系统以及电子侦测子系统。

进一步地，在所述步骤5中，若威胁处置决策不需要处置威胁，则重新开始执行步骤1。

进一步地，所述步骤7包括：

若需要再次处置，则重新开始执行步骤5；

若本次空情已处置完毕但任务仍未结束，则重新开始执行步骤2；若本次空情已处置完毕且本次任务已结束，则加装机载动态伴随反无人机系统的空中平台结束任务。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：

本发明可以有效满足应对多样化无人机威胁场景下的反无人机作战任务的需要，同时对于完善反无人机作战体系提供技术参考，此外，本方法所涉及的基于异构多源信息的小微目标精确识别、基于动态赋能的自主体系化辅助决策等技术对于多源头数据融合领域、目标精确识别领域、智能指控等领域也给出了诸多有益建议，具有较好的军事价值、经济价值和社会价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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发明实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种基于机载动态伴随的反无人机系统的组成示意图；

图2为本发明实施例的一种基于机载动态伴随的反无人机系统的部署示意图；

图3为本发明实施例的一种基于机载动态伴随的反无人机方法的流程示意图。

附图标记：1-雷达探识子系统、2-电子侦测子系统、3-微波处置子系统、4-光电探识子系统、5-电子干扰子系统。

具体实施方式

结合附图和实施例对本发明作进一步说明，显然，所描述的实施例仅是本发明实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明实施例保护的范围。

本发明基于空中平台构建涵盖探测、识别、指控、处置等多功能于一体的机载反无人机系统，通过基于空中平台的动态伴随反无体系架构、基于“探、识、控、处”的组件化机载集成、基于异构多源信息的小微目标精确识别、基于动态赋能的自主体系化辅助决策等创新性设计，形成防御区域无限增程能力以及反无人机体系作战能力，并且为空中编队或者为地面作业提供伴随防御能力以及“探处”深度联动等能力，很好的解决当前反无人机领域所存在的诸多受限问题，从而为应对多样化无人机威胁场景下的反无人机作战、完善反无人机作战体系提供技术参考，具有较好的军事价值、经济价值和社会价值。

本发明提出了一种基于机载动态伴随的反无人机系统的实施例，其包含了雷达探识子系统1、光电探识子系统4、电子侦测子系统2、指挥控制子系统、电子干扰子系统5、微波处置子系统3、数据通信子系统以及空中平台，通过在空中平台上部署，可形成“探、识、控、处”一体化的空中伴随反无人机能力，很好的解决当前反无人机手段由于部署相对固定而导致防御区域受限的问题，同时也为当前反无人机过程中的目标探测与目标处置手段相对独立缺乏有效深度联动的问题提供了有价值的解决方案。系统的组成示意图如图1所示，系统在空中平台上的部署示意图如图2所示。其中，指挥控制子系统(未示出)、数据通信子系统(未示出)部署于空中平台的座舱。

系统部署完成后，可有效解决防御区域受限的问题，理论上可对任意无人机飞行区域形成反无人机体系作战能力，并且为空中编队或者为地面作业提供伴随防御能力以及“探处”深度联动能力，具体描述如下。

(1)雷达探识子系统1

通过在空中平台的机腹位置加装机载反无雷达与识别器，可对有固定翼无人机、旋翼无人机等无人机目标的空域进行三维扫描探测能力，实现对空中目标的侦察、定位和跟踪能力；同时，通过对雷达探测数据的有效处置以及通过协同指挥控制子系统可实现对目标的多元识别。

(2)光电探识子系统4

通过在空中平台的机腹前端加装机载光电雷达与匹配的识别处理单元，可对无人机目标实现全天候搜索、捕获、成像、识别、定位和锁定跟踪等功能。

(3)电子侦测子系统2

通过在空中平台的机翼位置加装电子侦测装备，可对无人机目标指定频段的无线电信号进行全方位、高增益接收、信号变频、全频段快速扫频的侦察监视，并且具备对无人机目标测控、图传信号和地面遥控信号分类识别的能力。

(4)电子干扰子系统5

通过在空中平台的机翼位置加装电子干扰装备，结合雷达探识子系统1、光电探识子系统4以及电子侦测子系统2形成的目标态势和电磁态势，通过产生特定的大功率无线电信号，可对无人机目标的卫星导航、遥控和图像传输信号进行全频段压制干扰和灵巧干扰，使入侵目标的卫星导航、遥控和图传等通信链路无法正常工作，迫使其返航或者坠毁降落，从而达到软杀伤反制的目的。

(5)微波处置子系统3

通过在空中平台的机腹后端加装大功率微波武器或激光武器，结合雷达探识子系统1、光电探识子系统4以及电子侦测子系统2形成的目标态势和电磁态势，通过释放大功率、高能量的微波脉冲或者激光能量，对无人机目标直接进行硬摧毁和硬杀伤。

(6)数据通信子系统

通过在空中平台部署有线通信链路，将雷达探识子系统1、光电探识子系统4、电子侦测子系统2、电子干扰子系统5、微波处置子系统3与指挥控制子系统进行互联互通，一方面为各传感器所采集处理的数据向指挥控制子系统汇聚提供数据传输通道，另一方面为指挥控制子系统向各子系统发送指令提供手段，此外，还将为各子系统之间的目标引导与任务协同提供支持。

(7)指挥控制子系统

通过在空中平台的机舱内固定部署加固服务器和多台加固计算机，实现设备控制、数据汇聚处理、区域态势监视、统计分析、系统监控与管理等功能。一方面汇聚雷达探识、光电探识、侦测侦察、其他情报等手段侦获的目标数据与态势数据，完成数据融合与目标分析，为信号侦察、目标监视和反制干预提供数据来源。另一方面，直接联动控制电子干扰子系统5和微波处置子系统3，精准引导干扰压制与打击摧毁等反制作业，并同步与空中平台进行态势与任务交互。

(8)空中平台

空中平台的一般考虑通航飞机、直升机、运输机、预警机、大型无人机等具备机上加装空间的平台以及涉及反无人机任务的平台。

本发明所提出的一种基于机载动态伴随的反无人机方法，其实现流程示意图如图3所示。具体包括：

(1)空域态势感知

当空中任务编队在作业途中或者地面要地需要空中反无人机平台前出对潜在无人机威胁进行预警和处置时，加装机载动态伴随反无人机系统的空中平台一方面接收地面指挥中心或者其他指控节点给出的空情通告，并同步开启常规机载探测雷达对空域进行搜索与预警，另一方面自动/手段开启机载反无探识雷达、光电探识雷达以及电子侦测设备对任务空域的无人机尤其是低空慢速小微无人机进行搜索与预警。在这个过程中，光电探识子系统4会在雷达探识子系统1的引导下对目标进行精确的定位、识别与跟踪。空情通告、机载常规雷达探测数据、各子系统的感知数据会通过数据通信子系统完整的传输给指挥控制子系统。

(2)目标数据处理

指挥控制子系统在通过数据通信子系统接收到空情通告、机载常规雷达探测数据、各子系统的感知数据后，通过数据融合形成目标的点迹航迹，并进一步形成空域的目标态势，同时，根据侦收到的信号数据，同步形成空域的电磁态势；进一步的，根据指挥控制子系统的目标识别资源库对感知到的目标进行目标多元识别，然后通过无人机与我平台或者与要地的距离、预计飞行时间、可能搭载的危险物等对无人机目标进行威胁判定，同时给出威胁处置决策，如果不需要处置，那么指挥控制子系统继续指挥反无探识雷达、光电探识雷达以及电子侦测设备对任务空域的无人机尤其是低空慢速小微无人机进行搜索与预警，如果有威胁需要处置，那么根据威胁排序以及当前平台的反无人机处置能力形成处置清单，交由相应的处置单元进行处置。

(3)反无目标处置

电子干扰子系统5、微波处置子系统3以及其他处置单元在接收到指挥控制子系统下发的处置清单后，根据指示的目标位置、频段、波形等信息进行相应的电子干扰或者直接大功率硬摧毁，当前处置完毕后，指挥控制子系统调度反无探识雷达、光电探识雷达以及电子侦测设备对处置区域进行再次感知，并开展毁伤评估，同时给出是否需要再次处置的决策，如果需要再次处置，那么根据当前态势重新生成处置清单，然后继续处置，如果本次空情已处置完毕但任务仍未结束，那么反馈指挥控制子系统继续指挥反无探识雷达、光电探识雷达以及电子侦测设备对任务空域的无人机尤其是低空慢速小微无人机进行搜索与预警，如果本次空情已处置完毕且本次任务已结束，那么加装机载动态伴随反无人机系统的空中平台结束任务。

本发明提供的实施例具有以下特点：

(1)基于空中平台的动态伴随反无人机体系架构

本发明创新性的将传统的地面固定部署的反无人机探测与处置手段“搬移”到了空中平台，通过平台的可行性加装、装备的可行性适配、功能的可行性实现、业务的可行性执行，很好的实现了基于空中平台的动态伴随反无能力，解决了当前反无人机手段由于部署相对固定而导致防御区域受限的问题以及当前反无人机手段缺乏空中伴随防御能力的问题。

(2)基于“探、识、控、处”的组件化机载集成

本发明创新性的将雷达探识、光电探识、电子侦测、指挥控制、电子干扰、微波处置、数据通信等反无人机相关装备和系统采用组件化的方式深度集成到了一个空中平台，通过采用平台适应性加改装、机载功能性能优化、动中探/动中侦/动中干设计、机载航电系统交联、综合显控设计、融合处理算法优化、平台气动性能验证、环境适应性验证、电磁兼容符合性验证等技术手段，从而成功形成了基于“探、识、控、处”一体化的空中伴随反无人机能力，同时，本方法支持反无人机各功能子系统的按需配置。

(3)基于异构多源信息的小微目标精确识别

本发明针对低可探测的小微无人机，在空情通告以及常规机载探测雷达的基础上，采用专用的反无人机探识雷达对其进行发现，并引导光电探识设备对其进行精确测距定位、成像识别与跟踪预警，同时采用电子侦测设备对其无线电信号特征进行采集与提取，然后，在指挥控制子系统中，将这些多域多源、异步异构、动静结合、纷繁复杂的目标数据与任务计划要素、目标识别特征知识库相融合，通过多源目标信息同维度转换处理、多源目标识别证据可靠性评估，以及基于多源识别证据的目标识别组合判决等处理，可有效识别目标的敌我、军民、类型、种类、型号、国籍等多元属性。

(4)基于动态赋能的自主体系化辅助决策

本发明为扩大反无人机预警反制区域以及动态伴随反无人机提供了体系级的系统解决方案，在反无人机的业务流程实现上，创新性的采用了泛在互联接入、多源信息融合、目标综合识别、区域态势生成、多维态势呈现、威胁意图估计、防抗效果估计以及智能辅助决策等技术手段，根据任务进程实时优化传感器的调配与赋能，并形成基于“动态监视-处置需求-处置能力”于一体的动态自主目标处置清单，从而为指挥员提供最优的决策建议，确保反无人机预警的有效性以及反无人机处置的合理性，同时也解决了当前反无人机过程中的目标探测与目标处置手段相对独立缺乏有效深度联动的问题。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。