某型反無人機系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理軟件的設(shè)計與實現(xiàn)

朱秋君 李臻 李立 郭芝源

摘要：某型反無人機系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理軟件應(yīng)用模塊化思想進行設(shè)計與開發(fā)，可以對接收到的數(shù)據(jù)進行分析、處理，識別無人機目標(biāo)，并指導(dǎo)干擾設(shè)備對無人機進行處置。經(jīng)無人機飛行試驗，驗證了該數(shù)據(jù)處理軟件的功能完善性與使用可靠性，為后續(xù)反無人機系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)工作奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：反無人機系統(tǒng);數(shù)據(jù)處理;模塊化設(shè)計

0 引言

隨著無人機技術(shù)的快速發(fā)展和我國逐漸全面開放低空空域，民用小型無人機對城市重點區(qū)域、重要設(shè)施和大型集會的低空安全造成了威脅。近年來，人們對無人機潛在安全威脅的擔(dān)憂日益加劇，強化無人機監(jiān)管勢在必行，在此背景下，某型反無人機系統(tǒng)應(yīng)運而生。

本文介紹了某型反無人機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理軟件，其可以對接收到的數(shù)據(jù)進行分析、處理，識別無人機目標(biāo)，并指導(dǎo)干擾設(shè)備對無人機進行處置。

1 數(shù)據(jù)處理軟件的組成與工作流程

為滿足系統(tǒng)需求，某型反無人機系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計思想，將數(shù)據(jù)處理軟件的功能劃分為5個部分，即目標(biāo)識別結(jié)果的接收和處理、圖傳數(shù)據(jù)的采集和定位處理、干擾處置、偵察站自檢數(shù)據(jù)的接收和處理、偵察站參數(shù)設(shè)置。

數(shù)據(jù)處理軟件的主要工作流程如圖1所示。

2 數(shù)據(jù)處理軟件的設(shè)計與實現(xiàn)

2.1? ? 目標(biāo)識別結(jié)果的接收和處理

數(shù)據(jù)處理軟件接收偵察站發(fā)送的目標(biāo)識別結(jié)果，其中包含識別的無人機目標(biāo)的中心頻率和帶寬以及無人機型號等目標(biāo)特征信息。在信號識別狀態(tài)下，數(shù)據(jù)處理軟件需對偵察站上報的識別結(jié)果進行匯總處理，通過各偵察站上傳的各信道識別結(jié)果，確定無人機目標(biāo)個數(shù)、信號的中心頻點，以便進行下一步的信號采集與定位。

數(shù)據(jù)處理軟件對識別結(jié)果的處理共劃分為P1、P2兩個串行的數(shù)據(jù)處理部分：P1流程是對單個偵察站上報的識別結(jié)果進行分析，確定該站監(jiān)測到的所有無人機目標(biāo)以及無人機信號的中心頻點和類型，保存在目標(biāo)集合中;P2流程通過分析4個偵察站的目標(biāo)集合，最終確認(rèn)無人機目標(biāo)，P2流程通過多站確認(rèn)，降低虛警概率。

2.2? ? 圖傳數(shù)據(jù)的采集和定位處理

數(shù)據(jù)處理軟件接收偵察站上報的帶時間戳的圖傳數(shù)據(jù)，并將具有相同時間戳的圖傳數(shù)據(jù)篩選出來。數(shù)據(jù)處理軟件根據(jù)獲得的四站圖傳數(shù)據(jù)，利用時差測量算法計算各站與主站（指定的一個偵察站）之間的信號到達時間差和距離差，采用定位算法解算無人機坐標(biāo)。另外，為提高定位精度，需進一步對定位結(jié)果進行點跡處理，最終輸出目標(biāo)位置。

由于環(huán)境噪聲干擾、障礙物遮擋、多徑效應(yīng)等不利因素的存在，使得定位結(jié)果可能嚴(yán)重偏離目標(biāo)真值，在數(shù)據(jù)處理軟件中采用先驗數(shù)據(jù)進行野點辨別和剔除，然后采用卡爾曼濾波算法平滑航跡，以提高目標(biāo)軌跡的準(zhǔn)確性。

2.3? ? 干擾處置

數(shù)據(jù)處理軟件根據(jù)定位算法獲得的無人機目標(biāo)位置信息，配置和打開干擾設(shè)備對無人機目標(biāo)進行干擾處置，在達到干擾時長后關(guān)閉干擾設(shè)備。數(shù)據(jù)處理軟件繼續(xù)進行目標(biāo)識別和定位，并根據(jù)新的定位結(jié)果判定干擾處置是否成功，是否需要繼續(xù)執(zhí)行干擾處置等策略。

2.4? ? 用戶界面

用戶界面主要完成系統(tǒng)實現(xiàn)的所有業(yè)務(wù)功能的界面展示，方便用戶監(jiān)控、瀏覽整個系統(tǒng)。圖2為該處理軟件的實時顯示頁面視圖，打開軟件后進入實時顯示頁面，左側(cè)信息顯示區(qū)實時打印系統(tǒng)運行信息。

地圖顯示區(qū)顯示偵察站、干擾器和目標(biāo)位置信息，具體如下：

（1）在地圖上顯示偵察站和干擾器位置;

（2）形成目標(biāo)定位后，用無人機的圖標(biāo)在地圖顯示區(qū)標(biāo)記其最新位置（同一個目標(biāo)之前的定位位置則用點跡表示），不同的無人機目標(biāo)圖標(biāo)和點跡顏色不同。

3 試驗驗證

軟件研發(fā)完成后，飛行無人機進行了多次試驗，取得了良好的效果。圖3為在合肥高新區(qū)某公司附近開展的無人機飛行軌跡測試定位圖。無人機移動測試中，無人機從偵察站1的位置起飛，從北向南飛到公司南門位置，無人機飛行中軟件繪制的飛行軌跡跟實際軌跡基本重合，誤差很小。

4 結(jié)語

本文通過無人機實際移動飛行試驗，驗證了本文設(shè)計開發(fā)的數(shù)據(jù)處理軟件的功能完善性與使用可靠性，為后續(xù)反無人機系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)工作奠定了基礎(chǔ)。

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收稿日期：2020-05-07

作者簡介：朱秋君（1986—），女，河南扶溝人，工程師，從事軟件開發(fā)工作。