一种无人机近场测试工装的制作方法

1.本发明主要涉及电磁噪声近场注入技术领域，尤其涉及一种无人机近场测试工装。


背景技术：

2.通常在所有的高功率微波各种可能的潜在军事和商业需求背景中，利用定射天线向目标电子系统辐射大功率电磁脉冲信号，通过“前门”或“后门”耦合进入系统，到达敏感电路产生扰乱甚至毁伤作用，其具有非致命、全天候、效费比高特点。
3.微波攻击无人机的主要方式有以下三类：
4.1)干扰阻断类，主要通过信号干扰、声波干扰等技术来实现。
5.2)监测控制类，主要通过劫持无线电控制等方式实现。
6.3)直接摧毁类，包括使用激光武器、用无人机反制器等。
7.第一类方式会产生2.4ghz/5.8ghz频段无人机飞控干扰信号以及卫星定位干扰信号，通过对无人机的上行飞控信道和卫星定位信道进行阻塞式干扰，从而使其失去飞控指令和卫星定位信息，使之无法正常飞行，根据无人机的设计不同会产生返航、降落以及坠落的管控效果。
8.第二类方式通过劫持无线电控制等方式实现无人机返航，降落或在约定范围内飞行，无法逾越指定范围，比如电子围栏等应用。
9.第三类方式利用微波发射器11定射天线向目标无人机10发射大功率微波电磁脉冲信号，通过电磁耦合进入无人机内部系统，影响敏感电路产生扰乱、直接击落甚至损伤后果，如图1所示。
10.然而第三类远场微波电磁干扰和电磁脉冲干扰的方式，由于是远距离攻击很难确定微波引起无人机10内部哪部份硬件、软件还是通讯引起的无人机10不能正常工作。同时，也无法明确干扰导致故障的机理，是电场还是磁场引起的故障。更无法确认微波干扰的入侵路径。
11.为明确无人机受电磁干扰不能正常工作的机理，就需要对无人机用近场探头注入电磁干扰的方式确认无人机的敏感部位、敏感方向、敏感性质和噪声入侵路径等信息，从而明确无人机的软件、通讯和硬件受干扰的性质和机理。
12.图2所示为利用近场探头、噪声发生器和功率放大器进行近场注入无人机的实验场景的原理示意图。
13.在近场注入干扰信号时，实验人员需要手持近场探头21或者噪声信号发生器23接触飞行中的无人机10，从该无人机10的不同部位和不同方向去耦合干扰信号，达到干扰无人机的效果。当无人机飞行异常，跌落，甚至直接损坏时，就可以确认无人机的敏感部位，根据近场探头21的种类不同，就可以判断是电场敏感还是磁场敏感。同时根据功率放大器22的输出功率、噪声信号发生器23发出的噪声频率及近场注入探头21的距离就可以换算出无人机10的远场受扰阀值和敏感频率。
14.在进行上述噪声注入测试时，实验人员必须手持近场探头21，以及无人机10正常飞行过程中进行噪声注入，然而无人机有红外避障功能，实验人员靠近无人机10时会被检测到红外线，无人机会自动升高，使得无人机远离实验人员，导致近场探头够不到无人机，导致无法近场注入干扰噪声。
15.为顺利完成无人机近场注入干扰噪声，需要开发一种近场干扰注入测试工装，能规避无人机的红外避障检测，实现从无人机不同部位，不同方向进行近场注入干扰噪声。


技术实现要素：

16.针对上述问题，本发明提供一种无人机近场测试工装，通过加入近场噪声干扰，规避无人机的红外避障检测，从而进一步确认无人机电磁敏感部位的准确位置，敏感方向，敏感性质和噪声入侵路径，以改进无人机电磁兼容设计提供关键信息。
17.应当理解，本公开以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为本公开提供进一步的解释。
18.为了实现上述发明目的，本发明提供了一种无人机近场测试工装，与近场探头结合使用，其特征在于，所述测试工装包括：
19.可伸缩支撑单元；
20.夹持装置，设置于所述可伸缩支撑单元的端部，用以夹持所述近场探头；
21.操控单元，设置于所述支撑单元内，用以控制所述近场探头的噪声注入和/或噪声注入的极性切换。
22.比较好的是，本发明进一步提供一种无人机近场测试工装，其特征在于，
23.所述可伸缩支撑单元、操控单元和夹持装置的材质包括绝缘不导电且不导磁材料。
24.比较好的是，本发明进一步提供一种无人机近场测试工装，其特征在于，
25.所述操控单元进一步包括同轴线缆，所述同轴线缆一端连接所述近场探头，另一端连接所述噪声发生器。
26.比较好的是，本发明进一步提供一种无人机近场测试工装，其特征在于，
27.所述夹持装置进一步包括夹持板、固定杆和锁定杆，所述近场探头位于所述固定杆和所述锁定杆之间，通过紧固件锁定，所述固定杆固定到所述夹持板。
28.比较好的是，本发明进一步提供一种无人机近场测试工装，其特征在于，
29.所述测试工装还包括功率放大器，设置在同轴线缆的另一端，所述噪声发生器发出的噪声通过所述功率放大器进行放大后经所述同轴线缆输入所述近场探头。
30.比较好的是，本发明进一步提供一种无人机近场测试工装，其特征在于，
31.所述测试工装进一步包括噪声注入装置，所述噪声注入装置包括噪声发生器及其电性耦接的功率放大器，设置于所述近场探头近夹持装置一侧，由所述夹持装置夹持；
32.所述操控单元包括操控杆。
33.比较好的是，本发明进一步提供一种无人机近场测试工装，其特征在于，
34.所述测试工装还包括噪声注入开关，电性耦接于所述功率放大器与所述近场探头之间，受所述操控杆控制，通过触控所述噪声注入开关以对所述噪声注入装置进行开关。
35.比较好的是，本发明进一步提供一种无人机近场测试工装，其特征在于，
36.所述测试工装进一步包括噪声注入极性开关，受所述操控杆控制，通过触控所述噪声注入极性开关切换所述噪声注入装置注入噪声的极性。
37.比较好的是，本发明进一步提供一种无人机近场测试工装，其特征在于，
38.所述操控杆包括点击和持续两种控制方式。
39.本发明解决了可以在无人机正常飞行时进行“近场”注入电磁噪声干扰，模拟远场受到微波攻击时的故障现象，为进一步分析无人机受扰的机理分析提供便利，同时也解决了无人机近场测试时红外避障功能带来的无法靠近问题，为改进无人机电磁兼容设计提供关键信息，提供了用近场电磁噪声注入的方式来明确无人机受扰的阈值评判手段。
附图说明
40.现在将详细参考附图描述本公开的实施例。现在将详细参考本公开的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。此外，尽管本公开中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本公开说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本公开。
41.下面，参照附图，对于熟悉本技术领域的人员而言，从对本发明的详细描述中，本发明的上述和其他目的、特征和优点将显而易见。
42.图1是现有技术中微波攻击无人机的示意图；
43.图2是无人机机场噪声注入的示意图；
44.图3是本发明的原理示意图；
45.图4(1)所示为本发明实施例一的组成示意图；
46.图4(2)所示为本发明实施例一中夹持装置放大示意图；
47.图5所示为本发明实施例二的组成示意图；
48.图6所示为本发明实施例三的组成示意图；
49.图7所示为本发明的电路组成框图；
50.图8所示为图7中噪声发生器71的电路示意图；
51.图9所示为图7中功率放大器72的电路示意图。
52.附图标记
53.10――无人机
54.11――微波发射器
55.21，43，73――近场探头
56.22，44，72――功率放大器
57.23――噪声放大器
58.31，41，51――支撑杆
59.32，53――操控单元
60.33，42，52――夹持装置
61.45，71――噪声发生器
62.46――同轴线缆
63.424――第一固定螺丝
64.425――第二固定螺丝
65.426――第一锁定螺丝
66.427――第二锁定螺丝
67.54，64，74――噪声注入器
68.55――噪声注入开关
69.65，75――噪声注入极性开关
70.76――电源单元
具体实施方式
71.为了更清楚地说明本技术的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本技术应用于其他类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
72.如本技术和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
73.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
74.在本技术的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
75.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并
且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
76.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。此外，尽管本技术中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本技术说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本技术。
77.本发明提出的一种近场干扰注入测试工装，如图3所示。
78.该系统包括三部分组成：支撑杆31、操控单元32和夹持装置33。本发明提出的测试工装支撑杆31为可伸缩，通过改变长度以规避无人机的红外避障检测，可以实现近距离地向无人机注入干扰噪声。
79.其中，夹持装置33可以夹持多种形状的近场探头。
80.操控单元32能以点击或持续开启的方式开启近场探头注入噪声，还可以通过操控单元32切换噪声注入的极性。
81.由于本发明提出的一种近场干扰注入测试工装选用的材料需要避免影响电磁干扰噪声注入信号强度和其耦合路径，因此测试工装的上述三部分组成须是采用绝缘不导电材料，同时也不能是导磁的材料，否则会影响注入电磁噪声的强度或耦合路径，最终影响无人机受扰机理的评判结果。
82.实施例一：一种近场干扰注入测试工装
83.图4(1)所示为实施一的组成示意图，该近场干扰注入测试工装包括长度可调节的支撑杆41、夹持装置42、近场探头43、功率放大器44和噪声发生器45，通过调节支撑杆41的长度以确保规避无人机的红外避障检测。
84.其中的夹持装置42可固定不同形状的近场探头43，包括圆形支撑装置的近场探头、或矩形支撑装置的近场探头。
85.近场探头43通过同轴线缆46连接功率放大器44，该功率放大器44连接噪声发生器45的输出端，组成噪声注入器。
86.该实施例中，可以通过调整功率放大器44的输出功率来调节噪声注入的强度，也可以通过改变噪声发生器45的极性来改变近场探头43产生场强的极性。
87.实验人员通过移动测试工装支撑杆41相对无人机的位置，从不同位置和角度向无人机注入电磁干扰噪声。从而确认无人机的敏感部位，确认噪声入侵路径。依据近场探头43的电场探头和磁场探头属性，就可以判定无人机是对电场敏感还是磁场敏感。
88.图4(2)进一步给出了夹持装置42内部的放大结构示意。
89.该夹持装置42包括夹持板421、固定杆422、锁定杆423和若干固定连接件。
90.较佳实施例中的固定连接件包括第一、第二固定螺丝424和425，以及第一、第二锁定螺丝426和427组成。
91.近场探头43位于固定杆422和锁定杆423中间，通过锁定螺丝进行夹紧锁定，这样，无论是圆形支撑杆，或矩形支撑杆，都可以借此夹紧近场探头43。固定杆422通过固定螺丝424和固定螺丝425固定到夹持板421上。锁定杆423通过锁定螺丝426、427锁定到固定杆422上。当插入近场探头43后就可以拧紧锁定螺丝426和427，来固定近场探头43。
92.实施例二：一种带开启操控的近场干扰注入测试工装
93.图5所示为一种带开启操控的近场干扰注入测试工装。
94.该测试工装包括支撑杆51、夹持装置52、操控单元53和噪声注入器54。
95.其中，夹持装置52夹持噪声注入器54，通过操控单元53触动噪声注入器54的噪声注入开关55来开启噪声注入器54，向无人机注入电磁干扰噪声。
96.该噪声注入器54包括噪声发生器和功率放大器的组合。
97.实施例三：一种带极性切换的近场噪声注入测试工装
98.图6进一步示意了一种带极性切换的近场噪声注入测试工装，该装置包括支撑杆61、夹持装置62、操控单元63和噪声注入器64，不同于实施例二之处在于，将其中的噪声注入开关更换为噪声注入极性开关65。
99.其中，夹持装置62夹持噪声注入器64，通过操控单元63触动噪声注入器64的噪声注入极性开关65来切换噪声注入的极性，向无人机注入不同极性的电磁干扰噪声，比如不同方向磁场干扰或电场干扰，确认对无人机的敏感部位，敏感性质和入侵路径，其中敏感性质指对电场敏感还是磁场敏感。
100.图7进一步示意了该工装的电路框图，其中，虚线框为噪声注入器74，该噪声注入器74包括噪声发生器71、功率放大器72和电源单元76，电源单元76为噪声发生器71和功率放大器72供电，功率放大器72电性耦接于噪声发生器71的输出端，功率放大器72的输出端通过一个双刀双掷开关sw1作为噪声注入极性开关75与近场探头73相连，噪声发生器71提供所需要频率的噪声正弦波信号输出给后级功率放大器72。功率放大器72将来自信号发生器71的噪声信号放大后输出到近场探头73对被测无人机进行干扰测试。其中的双刀双掷开关sw1的切换可以实现近场探头73产生的磁场和电场极性切换。
101.图8进一步给出了图7中噪声发生器71的具体电路图，该发生器基于555控制芯片产生需要的调频正弦波信号，其中电阻r1、r2和电容c1产生振荡，在控制芯片的引脚3输出矩形波信号，通过隔直电容c3经r3/c4、r4/c5、r5/c6低通滤波器滤除高阶谐波后输出需要正弦波信号。通过改变电阻r2就可以改变输出正弦波信号的频率。电容c2为芯片的旁路电容，为高频信号提供低阻抗回路。该噪声发生器能够通过改变电阻r2的大小来改变信号发生器的工作频率。
102.图9进一步给出了图7中功率放大器72的电路示意图，其中晶体管q1为j型场效应晶体管，与电阻r13、r15、r14、电容c12组成功率放大电路，起到输入信号的功率放大作用。电容c11为隔直电容，避免输入信号的直流分量影响功率放大电路的工作点偏移，甚至偏置饱和。电容c13也为隔直电容，连接后级近场探头，避免直流偏置导致近场探头的信号失真，甚至偏置饱和。电阻r11和r12为功率放大器电路提供输入侧的直流工作点偏置，将输入信号偏置到晶体管q1的线性放大区内。
103.综合上述实施例，可以了解到本发明的测试工装具有如下优点：
104.1)解决了可以在无人机正常飞行时进行“近场”注入电磁噪声干扰，模拟远场受到微波攻击时的故障现象，为进一步分析无人机受扰的机理分析提供便利。
105.2)解决了无人机近场测试时红外避障功能带来的无法靠近问题。
106.3)解决了目前没有手段确认无人机电磁敏感部位的准确位置，敏感方向，敏感性质和噪声入侵路径，为进一步改进无人机电磁兼容设计提供关键信息。
107.4)提供了用近场电磁噪声注入的方式来明确无人机受扰的阈值评判手段，而不依赖远场微波干扰测试场地和相关设备的限制。
108.上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述发明披露仅仅作为示例，而并不构成对本技术的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本技术进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本技术中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本技术示范实施例的精神和范围。
109.同时，本技术使用了特定词语来描述本技术的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本技术至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本技术的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
110.同理，应当注意的是，为了简化本技术披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本技术实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本技术对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
111.一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有
±
20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本技术一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。
112.虽然本技术已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本技术，在没有脱离本技术精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本技术的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本技术的权利要求书的范围内。

技术特征：
1.一种无人机近场测试工装，与近场探头结合使用，其特征在于，所述测试工装包括：可伸缩支撑单元；夹持装置，设置于所述可伸缩支撑单元的端部，用以夹持所述近场探头；操控单元，设置于所述支撑单元内，用以控制所述近场探头的噪声注入和/或噪声注入的极性切换。2.根据权利要求1所述的无人机近场测试工装，其特征在于，所述可伸缩支撑单元、操控单元和夹持装置的材质包括绝缘不导电且不导磁材料。3.根据权利要求2所述的无人机近场测试工装，其特征在于，所述操控单元进一步包括同轴线缆，所述同轴线缆一端连接所述近场探头，另一端连接所述噪声发生器。4.根据权利要求3所述的无人机近场测试工装，其特征在于，所述夹持装置进一步包括夹持板、固定杆和锁定杆，所述近场探头位于所述固定杆和所述锁定杆之间，通过紧固件锁定，所述固定杆固定到所述夹持板。5.根据权利要求4所述的无人机近场测试工装，其特征在于，所述测试工装还包括功率放大器，设置在同轴线缆的另一端，所述噪声发生器发出的噪声通过所述功率放大器进行放大后经所述同轴线缆输入所述近场探头。6.根据权利要求4所述的无人机近场测试工装，其特征在于，所述测试工装进一步包括噪声注入装置，所述噪声注入装置包括噪声发生器及其电性耦接的功率放大器，设置于所述近场探头近夹持装置一侧，由所述夹持装置夹持；所述操控单元包括操控杆。7.根据权利要求6所述的无人机近场测试工装，其特征在于，所述测试工装还包括噪声注入开关，电性耦接于所述功率放大器与所述近场探头之间，受所述操控杆控制，通过触控所述噪声注入开关以对所述噪声注入装置进行开关。8.根据权利要求6所述的无人机近场测试工装，其特征在于，所述测试工装进一步包括噪声注入极性开关，受所述操控杆控制，通过触控所述噪声注入极性开关切换所述噪声注入装置注入噪声的极性。9.根据权利要求7或8所述的无人机近场测试工装，其特征在于，所述操控杆包括点击和持续两种控制方式。

技术总结
本发明揭示了一种无人机近场测试工装，与近场探头结合使用，所述测试工装包括：可伸缩支撑单元；夹持装置，设置于所述可伸缩支撑单元的端部，用以夹持所述近场探头；操控单元，设置于所述支撑单元内，用以控制所述近场探头的噪声注入和/或噪声注入的极性切换。本发明解决了可以在无人机正常飞行时进行“近场”注入电磁噪声干扰，模拟远场受到微波攻击时的故障现象，为进一步分析无人机受扰的机理分析提供便利，同时也解决了无人机近场测试时红外避障功能带来的无法靠近问题，为改进无人机电磁兼容设计提供关键信息，提供了用近场电磁噪声注入的方式来明确无人机受扰的阈值评判手段。入的方式来明确无人机受扰的阈值评判手段。入的方式来明确无人机受扰的阈值评判手段。


技术研发人员：魏利郝
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第五十四研究所
技术研发日：2023.03.17
技术公布日：2023/5/16