一种基于通讯基站铁塔的无人机目标监视系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种在城市通信基站铁塔上架设雷达探测系统，用于多站组网并进行无人值守的目标自动实时监控的系统和方法，尤其适用于无人机空中目标。本发明专利技术方案包括在通讯基站铁塔上架设探测雷达，构建监视组网，利用探测雷达对目标进行探测，通过无线通讯网络将探测数据传输到监控中心，对目标数据进行综合处理，对目标进行定位监视。本发明专利技术提供的探测系统和方法能用于在城市中对无人机大范围高精度监视，其探测精度高，覆盖范围广，并在监控中心能实时在城市地图上显示，从而实现在城市中对无人机大范围高精度监视，保障城市防护安全，并节省了对小型无人机的探测成本和架设成本，实现了资源综合利用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于通讯基站铁塔的无人机目标监视系统和方法
本专利技术涉及目标探测领域，尤其涉及一种基于通讯基站铁塔的无人机目标监视系统和方法。
技术介绍
无人机也称做无人驾驶飞机，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。其中微型无人机由于体积小、飞行操控方便等自身特点在带来很多应用上的方便与优越性的同时，也带来了一系列安全问题，例如误闯机场、飞行安全等情况，因此有必要对无人机进行有效的监控。而实时监控困难是无人机飞行监管长期存在的问题，现有技术中的无人机监视设备，由于城市环境特殊性，楼层遮挡严重，导致监视设备在城市中架设条件受到极大的限制。例如对监视设备的安装存在以下困难：第一要求设备的架设使用点在楼顶等开阔区域，第二要求有稳定的供电系统，第三要求安装位置和外设不能扰民，第四要求区域内的站点信息能够综合。这些综合因素造成现有设备布置困难，成本较高，并且导致现有设备对无人机探测距离近，探测效果差，缺乏组网综合监控，无法实现大范围长期的实时监视。
技术实现思路
本专利技术为解决现有技术存在的一系列问题，提供了一种在城市通信基站铁塔上架设雷达探测系统，用于多站组网并进行无人值守的目标自动实时监控，尤其适用于无人机等空中目标。该系统探测精度高，覆盖范围广，在监控中心能实时在城市地图上显示，实现在城市中对无人机大范围高精度监视，保障城市防护安全。具体的，本专利技术提供一种基于通讯基站铁塔的目标监视系统，其特征在于，所述系统包括：组网模块，用于在通讯基站铁塔上架设探测雷达；探测模块，利用探测雷达对目标进行探测；数据传输模块，通过通信基站的GPRS无线通讯网络将探测数据传输到监控中心；处理模块，用于实现对目标数据的综合处理，对目标进行定位监视。每个基站的GPS坐标信息在建站时测量，并对该基站进行编号并录入数据库，监控中心收到目标坐标信息后，根据基站编号和包含坐标在内的目标信息，即可换算出目标在整个组网环境中所处的位置，并根据城市地图确定目标的具体位置。雷达对目标进行探测包括方位测量、距离测量和高度测量，其中方位测量采用相扫实现，距离测量通过发射锯齿线性调频连续波信号实现，高度测量通过采用多站点测得的目标方位、距离信息结合基站站点GPS坐标信息综合计算获得。每个探测雷达输出目标的信息最大为1MB/s,并通过GPRSR4协议无线传输给监控中心。雷达采用C波段方位相扫，俯仰宽波束覆盖的连续波体制，雷达前端采用固定式安装在基站铁塔一侧。另一方面，本专利技术提供一种基于通讯基站铁塔的目标监视方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：在通讯基站铁塔上架设目标探测雷达，构建监视组网；利用调频连续波雷达对目标进行探测；通过无线通讯网络将探测数据传输到监控中心；对目标数据进行综合处理，对无人机目标进行定位监视。每个基站的GPS坐标信息在建站时测量，并对该基站进行编号并录入数据库，监控中心收到目标坐标信息后，根据基站编号和包含坐标信息在内的目标信息，即可换算出目标在整个组网环境中所处的位置，并根据城市地图确定目标的具体位置。雷达对目标进行探测包括方位测量、距离测量和高度测量，其中方位测量采用相扫实现，距离测量通过发射锯齿线性调频连续波信号实现，高度测量通过采用多站点测得的目标方位、距离信息结合基站站点GPS坐标信息综合计算获得。每个探测雷达输出目标的信息最大为1MB/s,并通过GPRSR4协议无线传输给监控中心。雷达采用C波段方位相扫，俯仰宽波束覆盖的连续波体制，雷达前端采用固定式安装在基站铁塔一侧。采用以上技术方案，本专利技术针对现有城市空中目标尤其是无人机目标的探测无法实现大范围监管、架设困难等缺陷，将无人机探测雷达架设到城市通讯基站铁塔上。利用通讯基站覆盖区域广、本身含供电系统、数据回传系统等利于雷达架设、数据回传实现的优点，节省了对小型无人机的探测成本和架设成本，实现了资源综合利用。雷达对无人机进行探测，在多个雷达站覆盖区域内形成多站点监视，并组网传输监控信息，形成监管系统。从而实现对城市禁飞区域进行大范围无人机监管，可实现无人值守，长期监测，加强城市对小型无人机的管制力度，保障机场、政府部门等重要部门安全。附图说明图1是基于通讯基站铁塔的无人机目标监视系统示意图。图2是基于通讯基站铁塔的雷达组网布站示意图。图3是雷达俯仰空域覆盖范围。图4是单目标时目标定位结果。具体实施方式为了使本领域的人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合本专利技术的附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。在一个实施例中本专利技术提供一种基于手机通讯基站铁塔的无人机目标监视系统，且无人机在飞行速度、航迹、高度等方面具有其相应的飞行特点。在城市中手机通讯基站铁塔上架设无人机探测雷达，利用调频连续波雷达对目标进行探测，通过GPRS无线通讯网络将探测数据传输到监控中心，监控中心实现对无人机目标的综合处理，从而对无人机目标进行定位监视。如图1为基于手机通讯基站铁塔的无人机监视系统探测示意图。进一步的，手机通讯基地铁塔配备了电源设备、无线设备、传输设备等，能为探测雷达提供供电和数据通讯传输，而且手机通讯基地铁搭一般架设在楼顶或开阔环境中，且具有一定高度，保障了雷达的探测性能和作用距离，实现了资源综合利用，在城市监控区域实现大范围覆盖。其中，每个通讯基站的GPS坐标信息在建站时测量，并对该基站进行编号，录入数据库，检测中心收到目标坐标信息后，根据基站编号和包含坐标在内的目标信息，即可换算出目标在整个组网环境中所处的位置，并根据城市地图确定目标的具体位置，用于对整个城市大环境的监视预警。基于通讯基站铁塔的雷达组网布站示意图如图2所示。具体的，雷达探测原理为利用调频连续波雷达对无人机目标进行探测和定位，雷达发射电磁波，持续对500m以下的空中无人机目标进行连续监测，单部雷达可提供120°的方位空域覆盖，俯仰宽波束覆盖60°，距离覆盖大于1km。雷达组成为采用C波段方位相扫，俯仰宽波束覆盖的连续波体制，雷达前端安装在基站铁塔一侧，采用固定式。每个雷达输出目标的信息最大为1MB/s,通过GPRSR4协议无线传输给监控中心。雷达探测总体技术方案如下：(1)雷达体制：雷达采用C波段，固定式方位相扫调频连续波体制。(2)扫描形式：雷达天线固定不动。俯仰宽波束覆盖60°，方位采用相扫的形式，10个波束覆盖120°方位。(3)发射形式：为减小体积，发射采用固态放大器。为了减小发射链路损耗，采用分布式，每路单独移相后放大到所需发射功率。(4)发射波形：发射波形为锯齿线性调频连续波信号。每个波形宽度0.5ms，调频带宽40MHz，每个波束驻留时间100ms，120°覆盖区域扫描完成所需时间为1s。雷达对目标探测包括方位测量、距离测量和高度测量。在城市环境下，存在众多与无人机目标相似的目标，因此，必须采取相应的方法，对目标进行综合识别，主要包括以下技术手段。(1)采用辅助天线，去除0°指向以下仰角的目标；(2)采用数字地图，去除长时间在交通道路上运动的目标；(3)经过上述相关处理，仅存在空中目标。在后续算法中，对目标的强度、尺寸、速度等信息进行融合判断，剔除大型的空中目标。仅剩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于通讯基站铁塔的目标监视系统，其特征在于，所述系统包括：组网模块，用于在通讯基站铁塔上架设探测雷达构建组网；探测模块，利用探测雷达对目标进行探测；数据传输模块，通过无线通讯网络将探测数据传输到监控中心；处理模块，用于实现对目标数据的综合处理，对目标进行定位监视。

【技术特征摘要】
1.一种基于通讯基站铁塔的目标监视系统，其特征在于，所述系统包括：组网模块，用于在通讯基站铁塔上架设探测雷达构建组网；探测模块，利用探测雷达对目标进行探测；数据传输模块，通过无线通讯网络将探测数据传输到监控中心；处理模块，用于实现对目标数据的综合处理，对目标进行定位监视。2.如权利要求1所述的目标监视系统，其特征在于：每个基站的GPS坐标信息在建站时测量，对基站进行编号并录入数据库，监控中心收到目标坐标信息后，根据基站编号和目标信息，即可换算出目标在整个组网环境中所处的位置，并根据城市地图确定目标的具体位置。3.如权利要求2所述的目标监视系统，其特征在于：雷达对目标进行探测包括方位测量、距离测量和高度测量，其中方位测量采用相扫实现，距离测量通过发射锯齿线性调频连续波信号实现，高度测量通过采用多站点测得的目标方位、距离信息结合基站站点GPS坐标信息综合计算获得。4.如权利要求2所述的目标监视系统，其特征在于：每个探测雷达输出目标的信息最大为1MB/s,并通过GPRSR4协议无线传输给监控中心。5.如权利要求2所述的目标监视系统，其特征在于：雷达采用C波段方位相扫，俯仰宽波束覆盖的连续波体制，雷达前端采用固定式...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈俊，王胜元，孙丽丽，华科，叶映宇，
申请(专利权)人：成都中电锦江信息产业有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51