[发明专利]机场终端区无人机预警与反制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及低空监视技术和无人机监管领域，特别涉及一种民航机场终端区无人机预警及反制系统及方法。

背景技术

随着无人机产业的高速发展，用于个人娱乐的消费级无人机出现井喷式增长。但是无人机行业的监管不够明确，行业门槛较低，各种乱飞、黑飞等无序飞行层出不穷，根据中国航空器拥有者及驾驶员协会(AOPA)执行秘书长、无人机管理办公室主任柯玉宝介绍，目前国内至少有2万架无人机基本上都处于“黑飞”状态。这种无监管的黑飞状态使得无人机闯入民航机场或航路的事件频发，给航班运行带来巨大的安全隐患。据民航部门公布的数据，仅2017年上半年全国已发生40余起无人机干扰民航飞行的事件，造成数百个航班延误、备降、甚至取消，经济损失和社会危害巨大。

民航业虽然对无人机的监视预警和反制有强烈的需求，但是由于民航客机运行的特点和民航业的安全监管要求，使得全世界的机场都没有真正意义上的反无人机系统的应用案例。民航机场终端区有以下几个特点：

(1)覆盖范围广

机场终端区包括从机场到走廊口的所有进近航路和机场保护区，覆盖范围约为50kmX50km，民航客机在此区域内的飞行高度都比较低，随时都可能面临闯入无人机的安全威胁，一旦闯入无人机与客机相撞，就可能是机毁人亡、经济损失与社会影响巨大的严重事故。

(2)电磁环境敏感

机场终端区是对电磁频率监管非常严格的区域，对新增长期发射电磁波的设备有复杂的测试和审批流程，因此应尽量减少设备在该区域内对新电磁频率的占用。

(3)设备安装审批复杂

由于民航对安全管理的高要求，机场终端区内选址和安装电子设备有特别复杂的审批流程。加上民航运输非常繁忙，不可能长时间停航支持设备建设，因此就要求无人机反制系统选址要求低，安装简单快捷，尽量减少对民航运行的影响。

大多数消费级无人机飞行高度低、速度慢、自身体积小，现有的反无人机系统，对无人机的作用距离通常只有3～5公里，因此现有的反无人机系统往往只能应用于小范围内特定区域的无人机反制。若要实现机场终端区这样大区域的无人机反制，就存在设备量大、安装选址复杂、成本高以及需要新申请电磁波频率等缺点，这也是全世界机场都没有服役的反无人机系统的原因。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机场终端区无人机预警与反制系统及方法，适用于民航机场终端区。

为了实现上述发明目的，本发明实施例提供了以下技术方案：

一种机场终端区无人机预警与反制系统，包括：

无人机预警分系统，由至少一套外辐射源雷达基站组网构成，用于整个机场终端区的无人机闯入监视预警；

无人机反制分系统，包括低空监视雷达、光电识别子系统和干扰子系统，其中，低空监视雷达用于对外辐射源雷达报告的可疑目标进行精确探测跟踪，光电识别子系统用于对跟踪到的可疑目标进行成像分析，确认所述可疑目标是否为入侵无人机，干扰子系统用于对确认的入侵无人机进行反制。

上述系统中，外辐射源雷达自身并不发射电磁波，而是利用数字广播电视信号作为辐射源来探测“低、小、慢”目标，它有作用距离较远、安装简单、容易组网、不占用新频率资源等优点，但是探测精度不高；低空监视雷达子系统为工作在Ku频段的连续波相控阵雷达，由天线、收发机、终端处理设备等组成，它能精确获得目标的三维坐标及速度等参数，可用于目标探测和跟踪；光电识别子系统由相机、伺服机构、目标识别终端等组成，能对目标进行成像分析，识别并确认其性质；干扰子系统由干扰天线、定向频率产生器、摧毁模块等组成，能对无人机进行定向频率干扰或摧毁，使其返航或坠落。

在进一步优化的方案中，由所述多套外辐射源雷达组成的预警分系统对整个机场终端区所有进近航路和机场保护区进行无人机闯入的搜索预警，一旦发现可疑目标，则将该可疑目标的坐标和速度等参数报告给所述无人机反制分系统。所述无人机反制分系统获得上报的可疑闯入目标参数，首先由低监视雷达对所述可疑目标进行探测，获得更精确的三维坐标和速度等参数信息，并进行持续跟踪；然后由光电识别子系统对所述可疑目标进行成像分析，识别并确认其性质；最后由干扰子系统对已确认的非法闯入无人机进行频率干扰或摧毁，使其迫降、返航或坠落。

在上述系统中，先利用外辐射源雷达进行初步搜寻探测，后利用低空监视雷达进行二次精确探测，再通过光电识别子系统进行三次识别确认，因此可以很好地提高探测识别效果，避免误伤其他正常飞行器。