某型反無人機系統數據處理軟件的設計與實現

朱秋君 李臻 李立 郭芝源

摘要：某型反無人機系統數據處理軟件應用模塊化思想進行設計與開發，可以對接收到的數據進行分析、處理，識別無人機目標，并指導干擾設備對無人機進行處置。經無人機飛行試驗，驗證了該數據處理軟件的功能完善性與使用可靠性，為后續反無人機系統的設計開發工作奠定了基礎。

關鍵詞：反無人機系統;數據處理;模塊化設計

0 引言

隨著無人機技術的快速發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域、重要設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憂日益加劇，強化無人機監管勢在必行，在此背景下，某型反無人機系統應運而生。

本文介紹了某型反無人機系統的數據處理軟件，其可以對接收到的數據進行分析、處理，識別無人機目標，并指導干擾設備對無人機進行處置。

1 數據處理軟件的組成與工作流程

為滿足系統需求，某型反無人機系統采用模塊化設計思想，將數據處理軟件的功能劃分為5個部分，即目標識別結果的接收和處理、圖傳數據的采集和定位處理、干擾處置、偵察站自檢數據的接收和處理、偵察站參數設置。

數據處理軟件的主要工作流程如圖1所示。

2 數據處理軟件的設計與實現

2.1? ? 目標識別結果的接收和處理

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

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

2.2? ? 圖傳數據的采集和定位處理

數據處理軟件接收偵察站上報的帶時間戳的圖傳數據，并將具有相同時間戳的圖傳數據篩選出來。數據處理軟件根據獲得的四站圖傳數據，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。另外，為提高定位精度，需進一步對定位結果進行點跡處理，最終輸出目標位置。

由于環境噪聲干擾、障礙物遮擋、多徑效應等不利因素的存在，使得定位結果可能嚴重偏離目標真值，在數據處理軟件中采用先驗數據進行野點辨別和剔除，然后采用卡爾曼濾波算法平滑航跡，以提高目標軌跡的準確性。

2.3? ? 干擾處置

數據處理軟件根據定位算法獲得的無人機目標位置信息，配置和打開干擾設備對無人機目標進行干擾處置，在達到干擾時長后關閉干擾設備。數據處理軟件繼續進行目標識別和定位，并根據新的定位結果判定干擾處置是否成功，是否需要繼續執行干擾處置等策略。

2.4? ? 用戶界面

用戶界面主要完成系統實現的所有業務功能的界面展示，方便用戶監控、瀏覽整個系統。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，左側信息顯示區實時打印系統運行信息。

地圖顯示區顯示偵察站、干擾器和目標位置信息，具體如下：

（1）在地圖上顯示偵察站和干擾器位置;

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

3 試驗驗證

軟件研發完成后，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 結語

本文通過無人機實際移動飛行試驗，驗證了本文設計開發的數據處理軟件的功能完善性與使用可靠性，為后續反無人機系統的設計開發工作奠定了基礎。

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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，從事軟件開發工作。