[发明专利]一种应用于无人机及飞控源探测定位的时间选择阵列系统

说明书

本发明提出一种应用于无人机及飞控源探测定位的时间选择阵列系统，属于无人机探测技术领域。包括：测向站点及地面管控中心，其中测向站点包括时间选择阵列天线模块、射频链路模块及数字信号处理模块；时间选择阵列天线模块包括天线单元和功率分配链路；射频链路包括混频器、功率放大器、滤波器、数模转换器ADC器件；数字信号处理模块包括信号重排，FFT变换，频谱分析及多重信号分类算法模块；中心站点接收测向站点的测向结果，解算无人机及飞控源的方位。本发明采用时间选择阵列，通过捕获无人机及飞控源的飞控图传信号，确定无人机及飞控源的位置信息；利用信号重排的方式，解决调制天线阵列在进行多用户分类算法时所产生的虚假谱峰。

技术领域

本发明属于无人机探测技术领域，涉及无人机探测技术，具体涉及一种应用于无人机探测的时间调制阵列测向系统。

背景技术

随着无人机在空中活动量的飞速发展，国内外关于无人机系统安全和管制工作纷纷展开。航空发达国家均将无人机系统综合到国家空域系统列为国家级优先任务，无人机系统安全是公众安全和空中运输领域关切的焦点。尤其是近年来无人机“黑飞”现象严重，威胁人民生命财产安全的现象已多次发生，针对无人机尤其是民用无人机的探测及反制成为各国各相关机构企业研究的热点。

民用级无人机具有“低、慢、小”的特点，其电磁波反射面小，红外特征低，飞行速度慢，对探测设备来说是一个不小的挑战。传统的雷达探测、红外探测等手段不仅成本高昂，且探测效果并不理想。而被动式无源侦测手段，是针对此类无人机的十分重要的探测手段之一。其原理是通过侦测无人机的数传图传信号方位，来实现无人机的发现及定位。其中较常见的是利用阵列天线进行无人机信号的波达角(Direction of Arrival,DOA)估计，估计其来波方向，从而实现对无人机的探测。

基于调制天线的DOA估计算法，利用调制阵列天线所产生的接收信号的谐波分量，来进行DOA估计。主要的方法有比幅测向法、扫描法、基于谐波分量的多重信号分类MUSIC(Multiple Signal Classification)算法等。其中基于谐波分量的MUSIC算法对调制天线的接收信号进行时频转换，得到其各次谐波分量，采用MUSIC算法实现DOA估计。但此方法具有诸多弊端，首先该方法产生了虚假谱峰，严重削弱天线阵列测向能力，现有基于时间调制阵列谐波分量的波达角MUSIC估计方法，会存在虚假谱峰，极大的限制了该方法在全向范围内测向；同时，波达方向越接近虚假谱峰，其测向精度越差；甚至在虚假谱峰附近已经完全无法分辨出信号谱峰。上述问题限制了传统基于时间调制阵列TMA(Time ModulatedArray，TMA)的谐波分量的MUSIC方法在实际工程中的应用。

发明内容

本发明为了解决上述时间选择阵列的虚假谱峰及多用户分类能力差，难以应用于实际系统中的问题，提出了一种应用于无人机及飞控源探测定位的时间选择阵列系统。

本发明应用于无人机及飞控源探测定位的时间选择阵列系统，包括位于地面的测向站点及中心站点。其中测向站点包括时间选择阵列天线模块、射频链路模块及数字信号处理模块。

所述的时间选择阵列天线模块包括N个天线单元和一个功率分配器，N为正整数；相邻的两个天线单元间距小于半个载波波长；每个天线单元都通过一个单刀单掷开关连接功率分配器；当单刀单掷开关导通时，对应的天线单元被选中，选中的天线单元所接收的射频模拟信号传输到功率分配器中；功率分配器将输入的各路射频模拟信号线性求和，合并为一路射频模拟信号输出给射频链路模块。

所述的射频链路模块包括功率放大器、混频器、滤波器及模数转换器，对输入的射频模拟信号依次进行功率放大、变频、滤波和模数转换，输出数字信号给数字信号处理模块。