通航无线电管控系统的制作方法

本实用新型涉及无线电管控领域，具体涉及一种通航无线电管控系统。

背景技术：

随着世界范围内军民融合战略的实施和推进，近几年无人机技术在民用领域的应用获得长足发展。《通用航空发展“十三五”规划》对低空逐步开放的利好，使得国内民用无人机发展非常迅猛，根据IDC报告显示 中国2014年无人机销量约2万架，其中军用无人机占4%，民用无人机占96%。到2016年中国无人机消费级市场仅Q1的销售量就突破80000台，全年销售量约39万台。预计“十三五”末，中国通用机场将建成500个以上，通航飞机将达到5000架以上，年飞行量200万小时。有越来越多的人成为“飞手”。加强对无人机的监管，既需要法规保障，也需要技术创新护航。

随着无线电技术的迅速发展，除了在传统的军事领域应用外，各种类型的无人机在民用领域的应用也日益广泛。在给人们工作生活带来便捷的同时，近年来发生的一些无人机在禁飞区私自放飞,对敏感目标跟踪、拍摄,携带危险品升空的事件,对国家安全和人民群众财产生命安全造成了严重威胁。

为了保证低空空域的安全，就必须对现有安全防护技术体系在“低小慢”无人机防控方面暴露出来的安全隐患进行弥补，形成完整的三维立体安全防护网，消除低空安全隐患。

目前，针对无人机的识别一般是利用无人机的工作频段进行识别，当检测到非法信号以后通过无线电的方式进行压制，然而对于一些改装后的无人机则无法识别该频段，从而使得通过无人机工作频段识别存在漏洞，为了解决该问题则可以适用超声波或雷达定位的方式进行识别，该方式的弊端在于，当无人接悬停时则无法有效识别该无人机信号，从而的得不到及时的反制，造成财产损失。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种通航无线电管控系统，以“低小慢”无人机为目标，建立从发现、监测、压制、跟踪到处置的全过程完整管控链，为“低小慢”无人机的管控处置提供系统化整体技术解决方案，能够实现全方位的无人机管控，避免财产损失。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种通航无线电管控系统，该系统包括监控指挥中心、无线电监测设备、由定向天线和全向天线组成的雷达监测系统、由音频分析仪和拾音器组成的音频监测系统、无线电压制设备；

无线电监测设备用于监控区域内的无线电检测并将监测结果上传至监控指挥中心；

所述全向天线连接信号接收模块，信号接收模块连接至监控指挥中心，用于覆盖整个监测范围并将监测到的可疑目标方位上传至监控指挥中心；

所述定向天线和拾音器共同安装在一个旋转台上，监控指挥中心根据可疑目标方位控制旋转台的驱动电机转动到相应方位角，定向天线用于二次检测可疑目标的方位信息；

所述拾音器输出端连接信号放大电路，信号放大电路输出端连接至音频分析仪，拾音器用于拾取无人接的音频信号经放大后上传至音频分析仪进行分析；

当无线电监测设备、雷达监测系统、音频监测系统中任意一个确定可疑目标时监控指挥中心则控制无线电压制设备对可疑目标进行无线电压制。

进一步的，所述拾音器包括麦克风阵列单元、音频解码单元、DSP处理单元和音频输出单元，麦克风阵列单元与音频解码单元导通，音频解码单元与音频输出单元以并行方式与DSP处理单元连接。

进一步的，所述麦克风阵列单元包括4个MEMS咪头，4个MEMS咪头在电路板上直线排布形成麦克风线性阵列，相邻MEMS咪头的中心距为20±0.1mm，MEMS咪头的灵敏度为-40dB±0.5dB，频率响应为100Hz–10KHz，长度为3.76mm，宽度为2.95mm，信噪比不小于60dB。

进一步的，所述信号放大电路由放大器、第一电容、第二电容、第三电容、第一电阻、第二电阻组成，拾音器采集到的声波信号经过第一电容滤波后送入放大器进行放大，其中第三电容并联在放大器的输入输出端用于改变增益，第二电容接地作为为旁路电容起到滤除噪声的作用，放大器的输出端连接至音频分析仪。

本实用新型的有益效果是：和传统的无人机管控相比，本方案不仅使用无线电监测这一种手段对无人机信号进行甄别，而是采用音频分析、雷达探测、无线电信号监听三个方面进行监测，一旦其中一个监测手段监测到可疑目标即进行反制，从而提高无人机管控效率，对于低小慢的目标反制效果显著。

附图说明

图1是本实用新型的系统框图；

图2是本实用新型拾音器的结构示意图；

图3是本实用新型拾音器麦克风阵列单元结构示意图；

图4是本实用新型信号放大电路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种通航无线电管控系统，该系统包括监控指挥中心、无线电监测设备、由定向天线和全向天线组成的雷达监测系统、由音频分析仪和拾音器组成的音频监测系统、无线电压制设备；无线电监测设备用于监控区域内的无线电检测并将监测结果上传至监控指挥中心；全向天线连接信号接收模块，信号接收模块连接至监控指挥中心，用于覆盖整个监测范围并将监测到的可疑目标方位上传至监控指挥中心；定向天线和拾音器共同安装在一个旋转台上，监控指挥中心根据可疑目标方位控制旋转台的驱动电机转动到相应方位角，定向天线用于二次检测可疑目标的方位信息；拾音器输出端连接信号放大电路，信号放大电路输出端连接至音频分析仪，拾音器用于拾取无人接的音频信号经放大后上传至音频分析仪进行分析；当无线电监测设备、雷达监测系统、音频监测系统中任意一个确定可疑目标时监控指挥中心则控制无线电压制设备对可疑目标进行无线电压制。

如图2所示，上述拾音器包括麦克风阵列单元、音频解码单元、DSP处理单元和音频输出单元，麦克风阵列单元与音频解码单元导通，音频解码单元与音频输出单元以并行方式与DSP处理单元连接。需要指出的是，本方案中使用的拾音器并非本方案的原创，而是利用的专利号CN201521118423.X所公开的一种麦克风线性阵列增强指向性拾音器。

具体的如图3所示，上述麦克风阵列单元包括4个MEMS咪头（M1-M4），4个MEMS咪头在电路板上直线排布形成麦克风线性阵列，相邻MEMS咪头的中心距为20±0.1mm，MEMS咪头的灵敏度为-40dB±0.5dB，频率响应为100Hz–10KHz，长度为3.76mm，宽度为2.95mm，信噪比不小于60dB。音频解码单元采用集成IC芯片NAU85L40，NAU85L40最大支持48KHz采样，系统采用16KHz采样率，24bit采样精度，音频信号首先通过PGA放大，然后输入到AD进行模数转换，ALC环节实现PGA增益自动地随音频输入信号强度而调整，ALC能随时跟踪、监视PGA输出的音频信号电平，当输入信号增大时，ALC电路自动降低PGA的增益；当输入信号减小时，ALC电路自动增大PGA的增益，以使采集到的信号保持在最佳电平。NAU85L40通过TDM总线和DSP的McASP0接口对接，4个通道的音频信号通过时分复用的方式输入到DSP。

DSP处理单元是整个拾音器的核心，首先DSP以dMAX方式接收TDM总线的数据，然后按照1/4的交叠率将阵列中4个麦克风接收到的信号分割成彼此重叠的信号帧，然后利用256点的短时傅里叶变换将这些信号帧的数据从时域转变换到频域。在每一个短时傅里叶变换的子带上设计一个差分波束，其中差分波束形成的滤波系数预先通过求解由零点约束的线性方程组来获得。利用设计好的差分波束形成器对4个麦克风的短时傅里叶变换系数进行滤波，以达到在子带上消除噪声并估计期望信号的目的。最后，利用重叠相加求和，然后通过256点的短时傅里叶反变换将估计的信号转换到时域，得到重建后的语音信号。重建后的语音信号同样通过dMAX方式发送给DSP的McASP1接口。音频输出单元通过IIS总线连接DSP的McASP1接口，通过IISBusBuffer驱动成两路IIS总线，IIS1总线连接DA音频模拟输出，IIS2总线连接USB音频数据输出至信号放大电路。

如图4所示，信号放大电路由放大器、第一电容、第二电容、第三电容、第一电阻、第二电阻组成，拾音器采集到的声波信号经过第一电容滤波后送入放大器进行放大，其中第三电容并联在放大器的输入输出端用于改变增益，第二电容接地作为为旁路电容起到滤除噪声的作用，放大器的输出端连接至音频分析仪。

本实施例中使用的无线电监测设备包括监测天线和主控设备，主控设备包括信号接收 机、处理器和通讯单元，监测天线与信号接收机的输入端连接，信号接收机的输出端与处理器连接，处理器与所述通讯单元连接。监测天线包括全向天线和测向天线，主控设备还包括用于转换监测模式的转换按键，全向天线和测向天线均通过所述转换按键与信号接收机连接，全向天线为无源盘锥天线，测向天线为有源环形加对周天线，信号接收机为零中频信号接收机。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。