某型反无人机系统数据处理软件的设计与实现

朱秋君 李臻 李立 郭芝源

摘要：某型反无人机系统数据处理软件应用模块化思想进行设计与开发，可以对接收到的数据进行分析、处理，识别无人机目标，并指导干扰设备对无人机进行处置。经无人机飞行试验，验证了该数据处理软件的功能完善性与使用可靠性，为后续反无人机系统的设计开发工作奠定了基础。

关键词：反无人机系统;数据处理;模块化设计

0 引言

随着无人机技术的快速发展和我国逐渐全面开放低空空域，民用小型无人机对城市重点区域、重要设施和大型集会的低空安全造成了威胁。近年来，人们对无人机潜在安全威胁的担忧日益加剧，强化无人机监管势在必行，在此背景下，某型反无人机系统应运而生。

本文介绍了某型反无人机系统的数据处理软件，其可以对接收到的数据进行分析、处理，识别无人机目标，并指导干扰设备对无人机进行处置。

1 數据处理软件的组成与工作流程

为满足系统需求，某型反无人机系统采用模块化设计思想，将数据处理软件的功能划分为5个部分，即目标识别结果的接收和处理、图传数据的采集和定位处理、干扰处置、侦察站自检数据的接收和处理、侦察站参数设置。

数据处理软件的主要工作流程如图1所示。

2 数据处理软件的设计与实现

2.1    目标识别结果的接收和处理

数据处理软件接收侦察站发送的目标识别结果，其中包含识别的无人机目标的中心频率和带宽以及无人机型号等目标特征信息。在信号识别状态下，数据处理软件需对侦察站上报的识别结果进行汇总处理，通过各侦察站上传的各信道识别结果，确定无人机目标个数、信号的中心频点，以便进行下一步的信号采集与定位。

数据处理软件对识别结果的处理共划分为P1、P2两个串行的数据处理部分：P1流程是对单个侦察站上报的识别结果进行分析，确定该站监测到的所有无人机目标以及无人机信号的中心频点和类型，保存在目标集合中;P2流程通过分析4个侦察站的目标集合，最终确认无人机目标，P2流程通过多站确认，降低虚警概率。

2.2    图传数据的采集和定位处理

数据处理软件接收侦察站上报的带时间戳的图传数据，并将具有相同时间戳的图传数据筛选出来。数据处理软件根据获得的四站图传数据，利用时差测量算法计算各站与主站（指定的一个侦察站）之间的信号到达时间差和距离差，采用定位算法解算无人机坐标。另外，为提高定位精度，需进一步对定位结果进行点迹处理，最终输出目标位置。

由于环境噪声干扰、障碍物遮挡、多径效应等不利因素的存在，使得定位结果可能严重偏离目标真值，在数据处理软件中采用先验数据进行野点辨别和剔除，然后采用卡尔曼滤波算法平滑航迹，以提高目标轨迹的准确性。

2.3    干扰处置

数据处理软件根据定位算法获得的无人机目标位置信息，配置和打开干扰设备对无人机目标进行干扰处置，在达到干扰时长后关闭干扰设备。数据处理软件继续进行目标识别和定位，并根据新的定位结果判定干扰处置是否成功，是否需要继续执行干扰处置等策略。

2.4    用户界面

用户界面主要完成系统实现的所有业务功能的界面展示，方便用户监控、浏览整个系统。图2为该处理软件的实时显示页面视图，打开软件后进入实时显示页面，左侧信息显示区实时打印系统运行信息。

地图显示区显示侦察站、干扰器和目标位置信息，具体如下：

（1）在地图上显示侦察站和干扰器位置;

（2）形成目标定位后，用无人机的图标在地图显示区标记其最新位置（同一个目标之前的定位位置则用点迹表示），不同的无人机目标图标和点迹颜色不同。

3 试验验证

软件研发完成后，飞行无人机进行了多次试验，取得了良好的效果。图3为在合肥高新区某公司附近开展的无人机飞行轨迹测试定位图。无人机移动测试中，无人机从侦察站1的位置起飞，从北向南飞到公司南门位置，无人机飞行中软件绘制的飞行轨迹跟实际轨迹基本重合，误差很小。

4 结语

本文通过无人机实际移动飞行试验，验证了本文设计开发的数据处理软件的功能完善性与使用可靠性，为后续反无人机系统的设计开发工作奠定了基础。

[参考文献]

[1] 夏铭禹，赵凯，倪威.要地防控反无人机系统及其关键技术[J].指挥控制与仿真，2018，40（2）：53-60.

[2] 张静，张科，王靖宇，等.低空反无人机技术现状与发展趋势[J].航空工程进展，2018（1）：1-8.

[3] 李琴，黄卡玛.低空小型无人机雷达探测距离仿真分析[J].无线电工程，2018，48（4）：303-307.

[4] 李菠.基于激光探测技术的低空慢速小目标航迹测量与定位研究[D].太原：中北大学，2017.

[5] 范殿梁，李牧，邱日祥.警用无人机应用与发展[J].中国安全防范认证，2016（5）：17-20.

[6] 张少峰.低慢小目标雷达探测技术研究[J].现代导航，2017（6）：436-440.

收稿日期：2020-05-07

作者简介：朱秋君（1986—），女，河南扶沟人，工程师，从事软件开发工作。