一种低空空域应急管控系统

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一种低空空域应急管控系统
申请号	CN201711135286.4	申请日	2017-11-14	公开(公告)号	CN109785670A	公开(公告)日	2019-05-21
申请人	北京航空航天大学;			发明人	罗喜伶; 许乙付; 周泽全;
摘要	本发明提供一种低空空域应急管控系统，包括地面车载平台和空基直升机平台两大平台，包括直升机吊舱、车载云台、可见光变焦镜头相机、红外变焦镜头相机、无线电天线阵测向设备、无线电场强测量设备、无线传输设备、ADS-B地面站、二次雷达地面站、雷达监视主机、摄像监视主机、无线电监视主机、路由器。所述设备搭载于所述平台，通过ADS-B和二次雷达地面站实现对合作飞行器监视，通过无线电监视设备和摄像监视设备实现对入侵无人飞行器的监视、追踪、取证及其操控者的侦测定位，通过无线传输设备实现双平台的互联和协作。本发明采用双平台搭载多类航空器探测设备，通过单平台独立工作或双平台协同工作模式，实现对低空空域的应急管控。
权利要求	1.一种低空空域应急管控系统，其特征在于，包括地面车载平台和空基直升机平台两大平台，包括直升机吊舱、车载云台、可见光变焦镜头相机、红外变焦镜头相机、无线电天线阵测向设备、无线电场强测量设备、无线传输设备、ADS-B地面站、二次雷达地面站、雷达监视主机、摄像监视主机、无线电监视主机、路由器。所述空基直升机平台搭载直升机吊舱、无线电天线阵测向设备和无线传输设备。所述直升机吊舱搭载可见光变焦镜头相机。所述地面车载平台搭载无线电场强测量设备、无线传输设备、ADS-B地面站、雷达监视主机、摄像监视主机、无线电监视主机、车载云台，同时通过专网/公网连接远端二次雷达地面站。所述车载云台搭载红外变焦镜头相机和可见光变焦相机。 2.根据权利要求1所述低空空域应急管控系统，其特征在于，包括3种低空飞行器监视方法，分别为综合二次雷达和ADS-B监视的雷达监视方法；综合可见光和红外监视的摄像监视方法；综合无线电天线阵测向和无线电场强测量的无线电监视方法。 3.根据权利要求1和要求2所述低空空域应急管控系统，其特征在于，所述雷达监视方法仅在所述地面车载上实现，所述摄像监视方法和所述无线电监视方法同时在所述地面车载平台和所述空基直升机平台上实现。 4.根据权利要求1所述低空空域应急管控系统，其特征在于，所述ADS-B地面站装设于所述地面车载平台，所述二次雷达装设于远端固定地面站，并通过专网/公网与所述雷达监视主机连接。所述雷达监视主机实时处理和融合所述ADS-B地面站和所述二次雷达地面站数据，生成合作飞行器飞行航迹。 5.根据权利要求1所述低空空域应急管控系统，其特征在于，所述空基直升机平台进行可见光监视，所述地面车载平台实现可见光与红外的集成监视。 6.根据权利要求1所述低空空域应急管控系统，其特征在于，所述无线电监视主机，配合所述无线电天线阵测向设备或所述无线电场强测量设备实现对无人机控回传信号和遥控器控制信号的识别，进行预警。 7.根据权利要求1所述低空空域应急管控系统，其特征在于，所述空基直升机平台搭载所述无线电天线阵测向设备，进行单站测向和机动多站定位。 8.根据权利要求1所述低空空域应急管控系统，其特征在于，所述地面车载平台搭载所述无线电场强测量设备，进行距离估算和机动逼近。 9.根据权利要求1、要求6和要求7所述低空空域应急管控系统，其特征在于，所述空基直升机平台和所述地面车载平台能实现协作定位。 10.根据权利要求1～8所述的低空空域应急管控系统，其特征在于：包括以下步骤： S1所述无线电天线阵测向设备和所述无线电场强测量设备中的任一设备单独或协同对入侵无人机信号进行探测，并标定出入侵无人机大致疑似区域，发送区域坐标信息至摄像监视主机； S2所述直升机吊舱和所述车载云台中的任一设备单独或协同搭配摄像机对该区域进行巡视和核实，如果存在入侵无人机，则对其进行跟踪和取证，并将入侵无人机坐标发送给雷达监视主机和无线电监视主机，否则转到步骤S1； S3所述ADS-B地面站和二次雷达地面站中的任一设备单独或协同实现对合作飞行器的持续监视，接收到摄像监视主机的入侵无人机坐标后，评估空域安全形势，并根据形势发布不同的安全警报； S4所述无线电监视主机接收到摄像监视主机的入侵无人机坐标后，在该坐标周围通过所述无线电天线阵测向设备和所述无线电场强测量设备中的任一设备单独或协同对遥控器信号进行识别和定位，并上报地面安保力量实施抓捕。
说明书全文	一种低空空域应急管控系统技术领域 [0001] 本发明属于低空空域管控领域，具体设计一种低空空域应急管控系统及方法。背景技术 [0002] 当前低空空域活动的主要对象为民航客机(起降阶段)、通航飞行器、无人飞行器等航空器。民航客机仅在机场周围的起降区域经过低空空域，而且这部分区域往往是严格管制区域，由民航客机独享。通航飞行器，随着低空空域的逐步开放，数量和活动频次将急剧增长，是未来低空空域的主要使用者。无人飞行器，随着航空器制造水平提高，近年来数量正以几何速度迅猛增长，其“黑飞”闯入重大防护设施和干扰航班起降现象等呈井喷上升趋势，使低空空域安全形势日趋紧张。 [0003] 现有的“反无人机”系统，几乎都是静态布置，针对重要的固定设施进行安防，成本较高且不能处理突发情况，同时没有结合低空合作飞行器信息，不能对低空综合飞行态势做出正确的评估和判断，为后续的操作留下安全隐患。本文结合了现有的低空空域管控系统和“反无人机”系统，同时创新性的将系统同时搭建在空基直升机平台与地面车载平台上，形成空基、车载、空-地协同工作模式，大大增加了处突能力，实现对低空空域的综合应急管控。发明内容 [0004] 本发明的目的在于针对目前低空空域管控系统的不足，提出一种低空空域应急管控系统，基于空基直升机平台和地面车载平台，通过综合二次雷达与ADS-B的雷达监视、综合可见光与红外的摄像监视、综合无线电天线阵测向与场强测量的无线电监视，形成空基、车载、空-地协同模式，实现合作飞行器监视、入侵无人机监视及其操控者的侦测定位，达到对低空空域的应急管控。 [0005] 本发明提供一种低空空域应急管控系统，技术方案如下： [0006] 一种低空空域应急管控系统，包括地面车载平台和空基直升机平台两大平台，包括直升机吊舱、车载云台、可见光变焦镜头相机、红外变焦镜头相机、无线电天线阵测向设备、无线电场强测量设备、无线传输设备、ADS-B地面站、二次雷达地面站、雷达监视主机、摄像监视主机、无线电监视主机、路由器。空基直升机平台搭载直升机吊舱、无线电天线阵测向设备和无线传输设备。直升机吊舱搭载可见光变焦镜头相机。地面车载平台搭载无线电场强测量设备、无线传输设备、ADS-B地面站、雷达监视主机、摄像监视主机、无线电监视主机、车载云台，同时通过专网/公网连接远端二次雷达地面站。车载云台搭载红外变焦镜头相机和可见光变焦相机。 [0007] 低空空域应急管控系统包括3种低空飞行器监视方法，分别为综合二次雷达和ADS-B监视的雷达监视方法；综合可见光和红外监视的摄像监视方法；综合无线电天线阵测向和无线电场强测量的无线电监视方法。 [0008] 雷达监视方法仅在地面车载上实现，摄像监视方法和无线电监视方法同时在地面车载平台和空基直升机平台上实现。 [0009] ADS-B地面站装设于地面车载平台，二次雷达装设于远端固定地面站，并通过专网/公网与雷达监视主机连接。雷达监视主机实时处理和融合ADS-B地面站和二次雷达地面站数据，生成合作飞行器飞行航迹。 [0010] 空基直升机平台进行可见光监视，地面车载平台实现可见光与红外的集成监视。 [0011] 无线电监视主机，配合无线电天线阵测向设备或无线电场强测量设备实现对无人机控回传信号和遥控器控制信号的识别，进行预警。 [0012] 空基直升机平台搭载无线电天线阵测向设备，进行单站测向和机动多站定位。地面车载平台搭载无线电场强测量设备，进行距离估算和机动逼近。空基直升机平台和地面车载平台实现协作定位。 [0013] 利用上述低空空域应急管控系统进行低空空域应急管控的方法，包括如下步骤： [0014] S1无线电天线阵测向设备和无线电场强测量设备中的任一设备单独或协同对入侵无人机信号进行探测，并标定出入侵无人机大致疑似区域，发送区域坐标信息至摄像监视主机； [0015] S2直升机吊舱和车载云台中的任一设备单独或协同搭配摄像机对该区域进行巡视和核实，如果存在入侵无人机，则对其进行跟踪和取证，并将入侵无人机坐标发送给雷达监视主机和无线电监视主机，否则转到步骤S1； [0016] S3 ADS-B地面站和二次雷达地面站中的任一设备单独或协同实现对合作飞行器的持续监视，接收到摄像监视主机的入侵无人机坐标后，评估空域安全形势，并根据形势发布不同的安全警报； [0017] S4无线电监视主机接收到摄像监视主机的入侵无人机坐标后，在该坐标周围通过无线电天线阵测向设备和无线电场强测量设备中的任一设备单独或协同对遥控器信号进行识别和定位，并上报地面安保力量实施抓捕。附图说明 [0018] 图1为本发明的原理结构图； [0019] 图2为本发明的处理流程图；具体实施方式 [0020] 以下将结合附图对本发明作进一步的描述。 [0021] 如图1所示，一种低空空域应急管控系统，包括地面车载平台和空基直升机平台两大平台，包括直升机吊舱、车载云台、可见光变焦镜头相机、红外变焦镜头相机、无线电天线阵测向设备、无线电场强测量设备、无线传输设备、ADS-B地面站、二次雷达地面站、雷达监视主机、摄像监视主机、无线电监视主机、路由器。空基直升机平台搭载直升机吊舱、无线电天线阵测向设备和无线传输设备。直升机吊舱搭载可见光变焦镜头相机。地面车载平台搭载无线电场强测量设备、无线传输设备、ADS-B地面站、雷达监视主机、摄像监视主机、无线电监视主机、车载云台，同时通过专网/公网连接远端二次雷达地面站。车载云台搭载红外变焦镜头相机和可见光变焦相机。多种设备连接于路由器，以TCP/IP方式实现信息的传递。 [0022] 低空空域应急管控系统包括3种低空飞行器监视方法，分别为综合二次雷达和ADS-B的雷达监视方法，综合可见光和红外监视的摄像监视方法，综合无线电天线阵测向和无线电场强测量的无线电监视方法。雷达监视方法主要实现对合作飞行器的监视，摄像监视方法和无线电监视方法主要实现对入侵无人机的监视和操控者的侦测定位。 [0023] 雷达监视方法仅在地面车载上实现，摄像监视方法和无线电监视方法同时在地面车载平台和空基直升机平台上实现。 [0024] 雷达监视方法，包括雷达监视主机、ADS-B地面站和二次雷达地面站，其中雷达监视主机和ADS-B地面站搭载在地面车载平台并且通过路由器以TCP/IP方式连接，二次雷达地面站设置在远端，通过专网/公网以TCP/IP方式连接雷达监视主机。 [0025] 进一步地，雷达监视主机，实时处理和融合ADS-B地面站和二次雷达地面站数据，生成合作飞行器飞行航迹。 [0026] 摄像监视方法，在地面车载平台上包括车载云台、红外变焦镜头相机、可见光变焦相机、摄像监视主机和视频服务器。车载云台搭载红外变焦镜头相机和可见光变焦相机，视频服务器连接车载云台、红外变焦镜头相机和可见光变焦镜头相机，视频服务器通过路由器以TCP/IP方式连接摄像监视主机。 [0027] 摄像监视方法，在空基直升机平台上包括直升机吊舱、可见光变焦相机和无线传输设备。无线传输设备设有空中端和地面端，空中端设置在空基直升机平台上，地面端设置在地面车载平台。直升机吊舱搭载可见光变焦相机，无线传输设备空中端连接直升机吊舱和可见光变焦相机，无线传输设备地面端连接摄像监视主机。 [0028] 进一步地，摄像监视主机，能接收、处理、识别可见光和红外监视图像，并按照PELCO-D控制协议控制直升机吊舱、车载云台、可见光变焦相机、红外变焦相机。 [0029] 无线电监视方法，包括无线电天线阵测向设备、无线电场强测量设备和无线传输设备。无线电天线阵测向设备搭载在空基直升机平台上，通过无线传输设备无线连接至无线电监视主机，无线电场强测量设备通过路由器以TCP/IP方式连接至无线电监视主机。 [0030] 进一步地，无线电监视主机，配合无线电天线阵测向设备或无线电场强测量设备实现对无人机控回传信号和遥控器控制信号的识别。无线电监视主机，配合无线电天线阵测向设备能实现对无线电信号的测向，结合空基直升机平台的运动进行多站定位，实现定位。无线电监视主机，配合无线电场强测量设备，估算出平台到接收信号之间的距离，结合地面车载平台的运动，实现对操控者的快速逼近。 [0031] 更进一步地，空基直升机平台与地面车载平台能实现协作定位，比如空基直升机平台进行测向发现目标方向，地面车载平台在目标发现的指导下，结合场强测量结果，进行对目标的快速逼近。 [0032] 如图2所示，利用上述低空空域应急管控系统进行低空空域应急管控的方法，包括如下步骤： [0033] S1无线电天线阵测向设备和无线电场强测量设备中的任一设备单独或协同对入侵无人机信号进行探测，并标定出入侵无人机大致疑似区域，发送区域坐标信息至摄像监视主机； [0034] S2直升机吊舱和车载云台中的任一设备单独或协同搭配摄像机对该区域进行巡视和核实，如果存在入侵无人机，则对其进行跟踪和取证，并将入侵无人机坐标发送给雷达监视主机和无线电监视主机，否则转到步骤S1； [0035] S3ADS-B地面站和二次雷达地面站中的任一设备单独或协同实现对合作飞行器的持续监视，接收到摄像监视主机的入侵无人机坐标后，评估空域安全形势，并根据形势发布不同的安全警报； [0036] S4无线电监视主机接收到摄像监视主机的入侵无人机坐标后，在该坐标周围通过无线电天线阵测向设备和无线电场强测量设备中的任一设备单独或协同对遥控器信号进行识别和定位，并上报地面安保力量实施抓捕。 [0037] 进一步需要说明的是，地面车载平台和空基直升机平台，2个平台可单独工作，也可以协同工作。