[发明专利]一种基于合成孔径雷达的反无人机防御方法

说明书

本发明涉及一种针对小型无人机的低复杂度高精度防御方法，该系统通过机械转台搭载毫米波天线对高度未知的空域进行360°圆轨迹环扫，发送固定带宽的线性调频锯齿波。首先，在接收机前端混频得到差拍信号。其次，对差拍信号进行距离向FFT，利用相位补偿将天线阵列虚拟成均匀线性阵和波束成形以提高信噪比。再次利用单元平均选小准则的改进CFAR算法进行信号检测后估计目标的高度角和距离。最后根据所得距离和高度角进行方位向压缩得到无人机的像。对于低空低速无人机，雷达每转一圈就可以得到目标的一个位置，进而画出目标的运动轨迹。本发明创新性地结合SAR成像与空域信号处理算法，可对高度未知的空域进行无中断监测。

技术领域

本发明涉及雷达信号处理领域，特别是涉及一种基于合成孔径雷达的反无人机防御方法。

背景技术

目前国家大型基础设施、国防重点设施、民用住宅、企业重要设施等对于周边低空安全防御的反无人机系统需求紧迫，要求也越来越高。特别对于小型的无人机具有飞行高度偏低、体积较小等特点，入侵时不易被发现，也难以反制入侵的无人机，因此存在较大的安全隐患。在我国，无人机“黑飞”事件也屡屡发生。2013年12月28日、29日，北京一家不具备航空摄影测绘资质的公司，在没有申请空域的情况下，擅自安排人员操纵无人机升空拍摄，导致多架次民航班机避让、延误。而在2015年1月29日，无人机闯入了白宫，紧接着在2015年4月24日，有一架无人机在日本首相官邸坠落。目前各国的反无人机防御方法，在原理上可以分为三大类：1.干扰阻断类2.直接摧毁类3.监测控制类，以英国研制的‘AUDS’系统为代表，其集成了Ku波段电子扫描防空雷达，光电指示器、可见光/红外相机和目标跟踪软件，与定向射频抑制/干扰系统，能够对8千米范围内的无人机进行探测、跟踪、识别、干扰和制止。以上简述的各个系统各有侧重，在拦截的有效性和准确性上也有一定的保证，但是都更适用于国家军队层面，系统庞大，控制指令复杂，代价昂贵，无法大规模使用。本申请提出的系统正是直击这一痛点，提出了一个基于低复杂度硬件平台，操作易上手，同时保证一定程度有效性的防御方法。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明提供一种基于合成孔径雷达的反无人机防御方法，针对传统反无人机防御方法存在造价高、体积大、需人工操作、防御范围小的问题，设计一种体积小、重量轻，结构简单，损耗低的无人机防御方法，为达此目的，本发明提供一种基于合成孔径雷达的反无人机防御方法，包括以下步骤：

步骤一：基于合成孔径雷达的反无人机防御装置的机械转台搭载天线以角速度ω做匀速圆周运动，通过360度环扫发射多重频信号实现对全领空的24h无中断监测，天线接收回波信号进行差拍信号处理并传送至信号处理模块处理；

步骤二：对得到的差频信号取实部在距离向快速傅里叶变换FFT，等效于距离向压缩；

步骤三：对步骤二得到的数据进行相位补偿及波束成形预处理，将4发8收的天线等效于1×32的虚拟阵列，同时提高信噪比；

步骤四：对步骤三得到的数据进行CFAR检测即恒虚警检测，对信号进行筛选减少数据量，接下来对目标距离进行估计，同时利用Capon法对目标的高度角进行估计；

步骤五：基于上述步骤得到的信息，经过方位向压缩对目标进行成像显示。

进一步，所述基于合成孔径雷达的反无人机防御装置包括信号发射接收模块及信号处理成像模块；

所述信号发射接收模块，包括机械转台、4发8收毫米波天线、信号收发芯片，所述机械转台搭载毫米波天线进行360°环扫，信号收发芯片产生激励信号控制天线发送线性调频连续波并接收回波信号，同时将经过差频处理后的信号送至信号处理模块；

所述信号处理模块，包括距离向压缩，参数估计以及SAR成像，所述距离向压缩将后续处理信号的计算量降低；参数估计得到目标的距离及高度角等信息；SAR成像得到目标的方位信息并成像得到目标运动的轨迹。