CN109579620A - 一种无人机柔性捕获系统及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无人机柔性捕获系统，发射筒尾部设置有中心孔，拉断杆从发射筒后端穿过中心孔，拉断杆与发射筒之间通过密封垫实现密封，拉断杆穿过发射筒与捕获器末端的尾杆连接固定，拉断杆前部沿环向设有削弱槽，发射筒尾部安装有后堵盖，后堵盖将拉断杆固定在发射筒尾部，发射筒尾部设置有地面弹射动力源接口，地面弹射动力源接口通过开关阀与地面弹射动力源连接。本发明为机场、大型会场、敏感地带等公共区域提供了一种低空防御的措施，一定程度上解决了无人侦察机等低、慢、小飞行物的威胁；本发明采用了地面高压气体弹射及高空抛网的措施对无人机实施捕获，清洁、安全、无污染。

Description

一种无人机柔性捕获系统及使用方法

技术领域

本发明涉及一种捕获系统，特别涉及一种无人机柔性捕获系统。

背景技术

无人飞行器/物对于机场附近的低空域的威胁已经引起了政府和民航总局的高度关注，由于无人机等的“黑飞”“误飞”造成的经济损失、安全威胁，甚至有可能造成更为严重的空难后果。未来无人机的频繁使用，必然会导致大量的隐私偷拍，军事窃密、泄密，已经恐怖袭击，这在无人机为我们生活带来便利的同时也对我们生活产生困扰，威胁国家安全。目前缺乏有效的技术防御手段进行应对，只能采取严格管控措施，走向另一个极端，限制了无人飞行器的发展，而且管控没有技术的保障，也无法发挥其本身的作用。

目前，无人机的管控主要有两种手段：一种是出台相关的法律法规进行管控；另一方面是加强反无人机技术的研发，主要包括软防御和硬防御。软防御是指无线电、声波、信号干扰等实现对无人机的干扰，硬防御是指用激光武器、专用子弹、捕获网等对无人机进行捕捉。

国内关于低、小、慢无人机的防御手段缺乏，主要代表是科工二院206所的“天网”防御系统，该系统利用火工品发射，捕获距离100m，已经为金砖国家首脑峰会和大运会提供安保服务，但该系统体积庞大，价格比较昂贵，响应速度慢，灵活性差，四联装发射在无法实现远距离捕获目标的需求，同时采用火工发射的方式，带来安全性问题。我们研发的产品采用无火工触发方式提高安全性，单兵便携式的方式提高捕获系统的响应速度，同时也将捕获距离提高至500m以上。

国内另一个反无人机系统为常州咏捷公司生产的“神枪”系统，这套系统操作简单，响应速度快；阻断无人机的下行信号链路，阻止非法拍摄和传输视频图像，并且曾为G20峰会提供安保服务，但不足在于他的打击高度仅仅200-300米，无法捕获无人机，一旦无人机具备反干扰能力这套系统就无法发挥作用了。

目前的防御手段存在以下问题：

①低、小、慢无人飞行器数量庞大，黑飞、乱飞、偷拍事件频发,管控难度大；

②目标小，飞行高度和速度低，传统雷达捕获难度大；

③软防御技术无法解决功率造成的设备体积与作用距离之间的矛盾，飞行器具备反干扰和对抗功能后，软防御技术失效，也无法应对风筝、孔明灯、飞鸟等飞行物；

④人员密集区域利用直接摧毁型（含火工品）硬防御技术易造成误打、误伤和恐慌、踩踏事件，且不利于事后分析；

⑤传统硬防御技术存在作用距离、打击效率和成本之间矛盾，远距离、精确打击费效比大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种无人机柔性捕获系统，以解决对低、小、慢无人飞行器/物的无损抓捕和快速回收的问题。

为解决存在的技术问题，本发明采用的技术方案为：一种无人机柔性捕获系统，包括发射筒和捕获器，所述捕获器安装在发射筒中，捕获器包括捕获器头罩、网舱、弹射动力舱、弹上开关、载荷舱壳体、控制系统组件、尾舱、尾杆、尾翼，

所述捕获器头罩安装连接在捕获器2中部的载荷舱壳体上，并保护和约束内部的网舱和环向均布的铅块；

所述载荷舱壳体内部安装有网舱和弹射动力舱，载荷舱壳体与网舱、网舱和弹射动力舱之间连接固定；载荷舱壳体外侧中部设置有密封槽，密封槽内安装有密封圈；

所述网舱由捕获网、网舱主体、铅块、中心腔室、网舱盖、活塞和封头组成，捕获网存储叠放在中心腔室内，捕获网外边缘环向均匀固定铅块，铅块安装于放置铅块的孔洞内，孔洞与网舱主体下部的气腔连通；封头安装在网舱主体的头部，用于约束捕获网以及铅块与网舱主体的相对位置；网舱主体下部与网舱中心腔室连接，网舱中心腔室下部圆柱段内部安装有活塞；网舱中心腔室下端安装连接有网舱盖，网舱盖设置有通气孔，通气孔将弹射动力舱产生的高压气体按比例分配给中心腔室，推动活塞将捕获网1弹射出筒；

所述弹射动力舱由动力舱室、爆破片、高压气体发生器以及气体发生工质组成，动力舱室上端与与网舱安装连接，动力舱室下端与高压气体发生器安装通纹连接，气体发生工质存储于高压气体发生器中，爆破片安装于高压气体发生器与动力舱室之间；动力舱室和网舱的网舱盖的接触面之间呈弧面配合，动力舱室的内弧面开设有十字型通气槽，网舱盖上对应通气槽开设有通气孔，高压气体发生器产生的部分高压气体流经通气槽进入网舱8的外腔室直接作用于周向均布的铅块将铅块射出网舱，经过通气孔的高压气体进入网舱的中心腔室，直接作用于活塞，捕获网由活塞推动实现迅速弹射出舱；

所述弹上开关安装设置在载荷舱壳体中间段外壁处，用于开启和关闭捕获器上的控制系统；

所述控制系统由控制电路板组件和电源构成，控制系统安装于尾舱中，用以对捕获器的飞行轨迹跟踪探测，以及接收地面弹网指令并通过控制导线控制弹射动力舱的启动；

所述尾舱与中部载荷舱壳体安装相连，尾舱的尾部安装连接有尾杆，尾杆末端周向均布设置尾翼卡槽，尾翼安装在尾翼卡槽内；尾舱与载荷舱壳体连接口内部设置有中部压板，中部压板用于控制系统的限位和固定；

所述尾杆与发射筒尾部的拉断杆3连接。

本发明所述捕获器头罩优选呈气动外形。

本发明所述载荷舱壳体外侧前端还设置有适配器卡槽，用以安装前部适配器；所述尾舱外侧还设置有适配器卡槽，用以安装后部适配器，前部适配器和后部适配器用于保证捕获器在发射筒内部连续流畅运动。

本发明所述爆破片优选边缘受挤压状态固定，爆破片优选为带有环形削弱槽的圆铝片。

本发明具体公开的一种无人机柔性捕获系统，所述发射筒尾部设置有中心孔，拉断杆从发射筒后端穿过中心孔，拉断杆与发射筒之间通过密封垫实现密封，拉断杆穿过发射筒与捕获器末端的尾杆连接固定，拉断杆前部沿环向设有削弱槽，发射筒尾部安装有后堵盖，后堵盖将拉断杆固定在发射筒尾部，发射筒尾部设置有地面弹射动力源接口，地面弹射动力源接口通过开关阀与地面弹射动力源连接。

本发明的无人机柔性捕获系统，还包括智能识别跟踪系统，由跟踪识别系统、图像显示与处理系统、辅助对准系统三部分组成，跟踪识别系统用于发现和跟踪无人机空间方位，由辅助对准系统和图像显示与处理系统进一步锁定目标，并将跟踪信息实时传输给信息处理系统完成解算，用于指导地面发射系统发射的时间和射角，同时指导捕获器在空中接近无人机时准确弹网和实施精准捕获。

本发明公开的一种无人机柔性捕获系统的使用方法，如下步骤，

步骤1：当目标无人机非法入侵大型公共场所、隐私、敏感重要区域时，由地面安保人员及安保设备发现并启用无人机捕获系统，对目标无人机通过智能识别、跟踪定位；

步骤2：上述跟踪定位传递回来的图像及位置信息通过解算分析，将目标无人机的空间位置以及最佳发射时机传输给地面发射系统，根据程序指令按时实施定向发射；

步骤3：发射出筒的捕获器按预定弹道飞行接近目标无人机；

步骤4：根据装订的程序指令在接近目标无人机的合适方位，弹网动力系统接收到弹网作动指令后释放高压气体，高压气体通过气体分流装置迅速充满网舱，并分别作用于周向均布的铅块和捕获网，同时将捕获器前端的封头打开，周向均布的铅块沿一定的倾斜角度向前飞出并展开，铅块携带捕获网同步展开；

步骤5：向前飞行展开的捕获网迅速缠绕目标无人机，使无人机丧失飞行能力，在重力作用下携带目标无人机实现迫降,实现对目标无人机的捕获。

本发明保护的捕获器由捕获器头罩、载荷舱、尾舱、尾杆、尾翼、适配器、动密封结构及连接结构组成。捕获器头罩保证捕获器在飞行过程中的气动外形，头罩通过螺纹结构连接捕获器中部的载荷舱，载荷舱内部固定有网舱和弹射动力舱，弹射动力舱根据地面跟踪指令发出的弹网动力信号，快速释放出一定量的高压气体迅速充满网舱，将铅块和捕获网从网舱内部高速弹出，铅块沿一定角度向四周携带捕获网弹射飞出，将无人机实施缠绕捕获；尾舱主要连接尾杆和尾翼，尾舱内部安装电器元件，同时保证捕获器具有一定的气动外形，有利于捕获器减小气动阻力，尾舱与载荷舱、尾舱与尾杆均通过螺纹结构连接。捕获器外部前后两端安装有适配器，捕获器中部安装有单向动密封圈，保证捕获器在弹射出发射筒前具有良好的运动流畅性和动密封性能。拉断杆主要承受捕获器作动前的固定拉力，当发射筒内部压力达到一定数值后，拉断杆按照设定的薄弱环节断裂，此时捕获器按一定的弹射速度弹射出筒，捕获器按一定的惯性继续飞行，直至接近并将无人机实施捕获。

本发明的无人机捕获系统包括地面发射装置、捕获器和智能识别跟踪系统组成；地面发射系统作为捕获器捕获器的发射载体，主要由发射筒组件、地面弹射动力源、拉断杆等零、部组件组成。发射筒可根据实际应用情况，采用单兵肩扛、简易发射架或者车载形式；捕获器在智能识别跟踪系统的指令指导下，由地面发射系统将其以一定速度弹射出筒并接近无人机，在指令的控制下弹出铅块和捕获网，将目标无人机缠绕捕获；智能识别跟踪系统其作用在于无人机目标识别、定位，该系统由跟踪识别系统、图像显示与处理系统、辅助对准系统三部分组成。跟踪识别系统用于发现和跟踪无人机空间方位，由辅助对准系统和图像显示与处理系统进一步锁定目标，并将跟踪信息实时传输给信息处理系统完成解算，用于指导地面发射系统发射的时间和射角，同时指导捕获器在空中接近无人机时准确弹网和实施精准捕获。

发射筒组件由发射筒筒体、后堵盖、密封垫、拉断杆和地面弹射动力源组成。地面弹射动力源可以为高压冷气瓶、低燃温燃气源或者汽水组合动力源；地面弹射动力源与发射筒之间有阀门管路通道，接到弹射指令后打开管路阀门使高压弹射气体迅速充入发射筒，作用于捕获器末端捕获系统，发射筒内达到一定的气压后，拉断杆按照设定的薄弱环节断裂，捕获器按一定的弹射速度弹射出筒。

捕获器由捕获器头罩、载荷舱、尾舱、尾杆、尾翼、适配器、动密封结构及连接结构组成。捕获器头罩保证捕获器在飞行过程中的气动外形，头罩通过螺纹结构连接捕获器中部的载荷舱，载荷舱内部固定有网舱和弹射动力舱，弹射动力舱根据地面跟踪指令发出的弹网动力信号，快速释放出一定量的高压气体迅速充满网舱，将铅块和捕获网从网舱内部高速弹出，铅块沿一定角度向四周携带捕获网弹射飞出，将目标无人机实施缠绕捕获；尾舱主要连接尾杆和尾翼，尾舱内部安装电器元件，同时保证捕获器具有一定的气动外形，有利于捕获器减小气动阻力，尾舱与载荷舱、尾舱与尾杆均通过螺纹结构连接。捕获器外部前、后两端安装有适配器，捕获器中部安装有单向动密封圈，保证捕获器在弹射出发射筒前具有良好的运动流畅性和动密封性能。

智能识别跟踪系统所涉及的跟踪识别系统可使用包括可见光跟踪相机、可见光识别相机、激光测距仪、两轴跟踪云台，其中可见光跟踪相机、可见光识别相机、激光测距仪光轴平行，两轴跟踪云台实现三台设备的姿态控制，完成用于跟踪与识别的目标图像数据采集以及距离信息获取，并利用两轴云台实现相机视轴调整，实现目标跟踪；图像显示与处理系统，可采用包括便携式工控机、图像处理与显示软件，主要负责基于图像数据的目标探测、跟踪处理，以及来自多路相机的图像数据显示，并负责生成跟踪云台控制指令；辅助对准系统，可采用包括安装在跟踪识别系统的水平仪、安装在捕获拦截器上的水平仪与方位校准可见光相机，水平仪主要用于水平校准，可见光相机主要用于初始方位的配准同步，同时可辅助用于目标的多重识别确认。

目标无人机通过智能识别跟踪系统的跟踪与定位，传递回来的图像及位置信息通过一定的解算算法，将目标无人机的空间位置以及最佳发射时机传输给地面发射系统，根据程序指令按时实施定向发射。

捕获器弹出发射筒接近目标无人机后，按程序提供的指令提前将铅块以及捕获网按照一定的初速度和角度弹出，周向均布的铅块携带捕获网将目标无人机实施包绕捕获。

无人机柔性捕获系统，主要针对飞行高度在300m以下低空和超低空空域的低速、小型无人机实施捕获，是一种低成本、高可靠性的安全防护手段。当无人机非法入侵后，该捕获系统的地面智能识别跟踪系统瞄准所要捕获的目标无人机，自动测量目标相对射手的位置和速度，完成参数装订，射手触发发射按钮，完成无人机的捕获回收。无人机捕获系统主要由地面发射装置、捕获器和智能识别跟踪系统组成。智能识别跟踪系统主要用于对无人机目标的检测、跟踪与定位，为无人机拦截弹射网的发射提供目标引导信息。地面发射装置由地面冷气源提供助推动力，使捕获器达到一定的出筒速度，并能够按照预定的弹道轨迹飞行至目标无人机附近。捕获器的作用是根据发射时所预先装订的分离指令，完成头部分离的同时弹头弹出捕获网，完成对目标无人机和其它飞行器/物的回收。

有益效果：

本发明的无人机柔性捕获系统针对目前低、小、慢无人飞行器/物硬防御市场需求，结合实际使用要求，开发出近、中、远不同防御、打击的捕获系统，通过接入低空雷达系统，实现对低、小、慢无人飞行器/物的无损抓捕和快速回收，满足人员密集区域反恐处突和低空防空的需求，减少无人机的安全威胁，引导无人机行业的健康发展。本发明的应用，为机场、大型会场、敏感地带等公共区域提供了一种低空防御的措施，一定程度上解决了无人侦察机等低、慢、小飞行物的威胁；本发明采用了地面高压气体弹射及高空抛网的措施对无人机实施捕获，清洁、安全、无污染。

无人机柔性捕获系统具备以下优点：

1）智能识别跟踪目标，单兵携带，操作简单，捕获效率高，移植性好,具备全天侯识别和打击能力；

2）冷气动力，操作安全，响应迅速,实现无损抓捕；

3）根据使用需求可装备多种平台使用，既可以可单兵携带发射，也可以车载和机载发射，具备连续发射能力，可应对蜂群式攻击；

4）成本低，简单处理后可重复使用多次。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的地面发射前的发射筒状态示意图；

图2为本发明具体实施方式的地面发射前的地面系统状态示意图；

图3为本发明具体实施方式的捕获器结构示意图；

图4为本发明具体实施方式的网舱系统结构示意图；

图5为本发明具体实施方式的弹射动力舱系统结构示意图；

图6为本发明具体实施方式的弹射抛网过程示意图；

图7为本发明具体实施方式的捕获网按一定角度全面展开示意图；

1-发射筒，2-捕获器，3-拉断杆，4-密封垫，5-后堵盖，6-地面弹射动力源接口，7-捕获器头罩，8-网舱，9-弹射动力舱，10-弹上开关，11-载荷舱壳体，12-中部压板，13-控制系统，14-尾舱，15-尾杆，16-尾翼，17-后适配器，18-密封圈，19-控制导线，20-前适配器，21-捕获网，22-网舱主体，23-铅块，24-中心腔室，25-网舱盖，26-活塞，27-封头，28-动力舱室，29-爆破片，30-高压气体发生器，31-气体发生工质，32-开关阀，33-地面弹射动力源，34-通气孔，35-通气槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。

本实施例的无人机捕获系统包括地面发射系统、捕获器和智能识别跟踪系统组成。

地面发射系统包括发射筒组件、地面弹射动力源、拉断杆等零、部组件组成；发射筒可根据实际应用情况，采用单兵肩扛或者车载形式。

如附图1所示，无人机捕获系统包括：发射筒1，捕获器2，拉断杆3，密封垫4，后堵盖5，地面弹射动力源接口6。

发射筒组件包括发射筒筒体、后堵盖5、密封垫4、拉断杆3以及相关紧固件组成；发射筒筒体作为捕获器存储和提供飞行动力加速轨道，在发射之前用于固定捕获器，通过拉断杆3将捕获器2固定在发射筒1尾部；拉断杆3由后堵盖5在发射筒1尾部通过螺栓固定，拉断杆3与发射筒1筒体之间由密封垫4实现端面密封；拉断杆3端置于发射筒1内部，通过螺纹与捕获器2连接，实现捕获器2在发射筒内部的固定。

上述发射筒1作为捕获器2的地面贮存与发射用加速轨道，其尾部设置有中心孔，由拉断杆3从后端穿过，拉断杆3与发射筒之间密封垫4实现密封，拉断杆3穿过发射筒1与捕获器2末端捕获系统尾部拉杆通过螺纹连接并紧固，再由后堵盖5将拉断杆3通过螺栓固定在发射筒尾部，保证捕获器2与发射筒1之间可靠连接并固定；发射筒1尾部的地面弹射动力源接口6用于连接地面弹射动力源33，连接效果如附图2所示，地面弹射动力源为高压冷气源，通过开关阀32控制高压冷气与发射筒1的气体通断，当地面发射系统接到发射指令后，打开开关阀32，高压冷气迅速充满发射筒1与捕获器2之间的空间，当作用于捕获器2尾部受力面上的压力超过拉断杆3所能承受的最大拉力后，拉断杆3沿环向削弱槽断裂，捕获器2在高压气体作用下沿发射筒1以一定速度迅速飞出发射筒1；当捕获器2飞出发射筒1后，关闭开关阀32，停止供气。

拉断杆3为低强度铝合金材料，在其与捕获器2连接的根部设置削弱环形槽，在发射筒1内部充入的一定量高压气体作用于捕获器2尾部受力面，在拉断杆3破坏之前发射筒1与捕获器2之间的压强持续升高，直至到达拉断杆3的破坏强度极限，拉断杆3疲劳破坏，捕获器2在高压气体作用下，沿发射筒1定向高速弹出。

发射筒1尾部通过球头-咀嘴形式的管路接头与地面弹射动力源连接，由阀门控制气源的通断。当目标无人机出现在目标场所，安保人员接到对无人机实施捕获的指令后，手动打开地面弹射动力源阀门，高压气体迅速充满发射筒1与捕获器2之间的空间，作用于捕获器2尾部受力面，持续升压直至拉断杆3破坏，捕获器2飞出发射筒1。

地面弹射动力源可以为高压冷气瓶、低燃温型固体火箭发动机以及其他可以迅速产生大量高压气体的发生器。

如附图3所示，捕获器2主要由捕获器头罩7，网舱8，弹射动力舱9，弹上开关10，载荷舱壳体11，中部压板12，控制系统组件13，尾舱14，尾杆15，尾翼16，后适配器17，密封圈18，控制导线19和前适配器20构成。

上述捕获器头罩7保证了捕获器2在飞行过程中的气动外形，减小捕获器在飞行过程中的阻力，捕获器头罩7通过螺纹结构连接捕获器中部的载荷舱壳体11，并保护和约束内部的网舱8和环向均布的铅块23。

如附图3所示，载荷舱壳体11内部按一定布局关系装有网舱8和弹射动力舱9；载荷舱壳体11与网舱8、网舱8和弹射动力舱9之间均通过螺纹连接。

如附图4所示，网舱8主要包括捕获网21、网舱主体22、铅块23、中心腔室24、网舱盖25、活塞26和封头27。

上述网舱8的中心腔室24按照S型折叠方式存储捕获网21，捕获网21以方便展开的方式叠放在中心腔室24内，捕获网21外边缘环向均匀固定铅块23，铅块23通过网舱8的头部安装于放置铅块的孔洞内，孔洞与网舱下部的气腔连通；网舱8的头部安装轻质的半球形封头27，封头27与网舱主体22通过网舱接口处的环形卡环连接，半球形封头27作用是约束捕获网21以及铅块23与网舱主体22的相对位置不变，在弹网指令发出后，弹射动力舱9产生一定量的高压气体迅速充满网舱8，高压气体将封头27打开，铅块23与捕获网21同时受高压气体作用弹射出网舱8；网舱中心腔室24下部圆柱段内部安装有活塞26，当高压气体充满网舱8的过程中，活塞26受高压气体作用推动中心腔室24内的捕获网21快速弹射出筒1；网舱8的进气端通过网舱盖25螺纹连接，网舱盖25设计通气孔，该通气孔的作用将弹射动力舱9产生的高压气体按比例分配给中心腔室24，推动活塞26将捕获网21弹射出筒。

如附图5所示，弹射动力舱9主要包括动力舱室28、爆破片29、高压气体发生器30以及气体发生工质31组成。

上述动力舱室28一端与网舱8之间通过螺纹连接，另一端与高压气体发生器30通过螺纹连接，连接处均采取密封措施；气体发生工质31存储于高压气体发生器30中，气体发生工质31可以为黑火药、叠氮化钠等固体储能试剂通过点火或者撞击等方式使化学能迅速转化为高压气体的压力势能；气体发生工质也可以是高压氮气等惰性气体工质储存于高压气体发生器中。

上述爆破片29安装于高压气体发生器30与动力舱室28之间，高压气体发生器30与动力舱室28通过螺纹连接，爆破片29边缘受挤压状态固定，爆破片29为带有环形削弱槽的圆铝片，当高压气体发生器30接到指令产生大量高压气体后直接冲击作用于爆破片29，超过环形削弱槽部位的剪切极限强度后即沿环向槽整体破坏，高压气体蓄积的压力势能瞬间转变为流动的动能经弹射动力舱9的气体通道流入网舱8。

所述弹射动力舱9和网舱8之间由弧面配合，位于弹射动力舱9的内弧面开设十字通气槽，网舱盖25开设通气孔，高压气体经过弹射动力舱9的气体通道流入网舱8的过程中经十字通气槽与网舱盖25的通气孔处实现气体分流，经过十字通气槽部分的气流进入网舱8的外腔室直接作用于周向均布的铅块23；经过气孔处的气流进入网舱8的中心腔室24，直接作用于活塞26，捕获网21由活塞26推动实现迅速弹射出舱，铅块23出筒和捕获网21展开的过程见附图6和附图7所示。

上述载荷舱壳体11中间段外壁处设置有弹上开关10，弹上开关10的作用是开启和关闭捕获器上的控制系统13。

上述的控制系统13由控制电路板组件和电源构成，用以对捕获器的飞行轨迹跟踪探测，以及接收地面弹网指令并通过控制导线19有效控制弹射动力舱9的启动，使得捕获网21与铅块23受到高压气体作用按一定轨迹和初速度弹射出筒。

上述控制系统13安装于尾舱14中，尾舱14与中部载荷舱壳体11通过螺纹相连；尾舱14的尾部通过螺纹连接尾杆15，尾杆15末端周向均布设置尾翼卡槽，用于安装尾翼16，保持捕获器2在飞行过程中的气动稳定性。

上述的尾舱14与载荷舱壳体11连接口内部设置有中部压板12，中部压板12用于控制系统13的限位和固定，并实现内部控制电路的走线分布。

上述尾杆15与发射筒1尾部的拉断杆3通过螺纹连接，拉断杆3由尾部穿过发射筒1后堵盖5的中心孔，与捕获器尾杆15通过螺纹连接，在捕获器2发射前将其固定，捕获器发射时，发射筒1与捕获器末端捕获系统2之间内部充满高压气体作用于捕获器末端捕获系统2尾部作用面上，当捕获器末端捕获系统2承受的压力超过拉断杆3的破坏应力后，拉断杆3沿环向削弱槽破坏，释放捕获器，捕获器末端捕获系统2按照一定速度飞出发射筒1。

上述捕获器末端捕获系统2的载荷舱壳体11外侧前端设置有适配器卡槽，用以安装前部适配器20。

上述载荷舱壳体11外侧中部设置有密封槽，用以安装密封圈18，保证捕获器末端捕获系统2出筒前的动密封可靠性。

上述尾舱14外侧设置有适配器卡槽，用以安装捕获器后部适配器17，适配器的作用是保证捕获器2在发射筒内部连续流畅运动。

智能识别跟踪系统所涉及的跟踪识别系统可使用包括可见光跟踪相机、可见光识别相机、激光测距仪、两轴跟踪云台，其中可见光跟踪相机、可见光识别相机、激光测距仪光轴平行，两轴跟踪云台实现三台设备的姿态控制，完成用于跟踪与识别的目标图像数据采集以及距离信息获取，并利用两轴云台实现相机视轴调整，实现目标跟踪；图像显示与处理系统，可采用包括便携式工控机、图像处理与显示软件，主要负责基于图像数据的目标探测、跟踪处理，以及来自多路相机的图像数据显示，并负责生成跟踪云台控制指令；辅助对准系统，可采用包括安装在跟踪识别系统的水平仪、安装在捕获拦截器上的水平仪与方位校准可见光相机，水平仪主要用于水平校准，可见光相机主要用于初始方位的配准同步，同时可辅助用于目标的多重识别确认。

采用所述无人机捕获系统实施对无人机的捕获包括如下步骤：

步骤1：当目标无人机非法入侵大型公共场所、隐私、敏感等重要区域时，由地面安保人员及安保设备发现并启用该无人机捕获系统，对目标无人机通过智能识别、跟踪定位；

步骤2：上述跟踪定位传递回来的图像位置及运动速度信息通过一定的解算算法，将目标无人机的空间位置以及最佳发射时机传输给地面发射系统，根据程序指令按时实施定向发射；

步骤3：发射出筒的捕获器按预定弹道飞行接近目标无人机；

步骤4：根据装订的程序指令在接近目标无人机的合适方位，弹网动力系统接收到弹网作动指令后释放高压气体，高压气体通过气体分流装置迅速充满网舱，并分别作用于周向均布的铅块和捕获网，同时将捕获器前端的封头打开，周向均布的铅块沿一定的倾斜角度向前飞出并展开，铅块携带捕获网同步展开。

步骤5：向前飞行展开的捕获网迅速包绕目标无人机，使其丧失飞行能力，在重力作用下携带目标无人机实现迫降,实现对目标无人机的捕获。

本发明针对中低空无人机的空中“黑飞”等应急管制，可用于大型公共场所，大型会议、涉密部位及具有安全隐患的公共场所的空中安全防护，实现对低空、低速旋翼式无人机的无损抓捕和快速回收，满足人员密集区域反恐处突和低空防空的需求。

Claims (7)

1.一种无人机柔性捕获系统，包括发射筒(1)和捕获器(2)，其特征在于：所述捕获器(2)安装在发射筒(1)中，捕获器(2)包括捕获器头罩(7)、网舱(8)、弹射动力舱(9)、弹上开关(10)、载荷舱壳体(11)、控制系统组件(13)、尾舱(14)、尾杆(15)、尾翼(16)，

所述捕获器头罩(7)安装连接在捕获器(2)中部的载荷舱壳体(11)上，并保护和约束内部的网舱(8)和环向均布的铅块(23)；

所述载荷舱壳体(11)内部安装有网舱(8)和弹射动力舱(9)，载荷舱壳体(11)与网舱(8)、网舱(8)和弹射动力舱(9)之间连接固定；载荷舱壳体(11)外侧中部设置有密封槽，密封槽内安装有密封圈(18)；

所述网舱(8)由捕获网(21)、网舱主体(22)、铅块(23)、中心腔室(24)、网舱盖(25)、活塞(26)和封头(27)组成，捕获网(21)存储叠放在中心腔室(24)内，捕获网(21)外边缘环向均匀固定铅块(23)，铅块(23)安装于放置铅块(23)的孔洞内，孔洞与网舱主体(22)下部的气腔连通；封头(27)安装在网舱主体(22)的头部，用于约束捕获网(21)以及铅块(23)与网舱主体(22)的相对位置；网舱主体(22)下部与网舱中心腔室(24)连接，网舱中心腔室(24)下部圆柱段内部安装有活塞(26)；网舱中心腔室(24)下端安装连接有网舱盖(25)，网舱盖(25)设置有通气孔(34)，通气孔(34)将弹射动力舱(9)产生的高压气体按比例分配给中心腔室(24)，推动活塞(26)将捕获网(21)弹射出筒；

所述弹射动力舱(9)由动力舱室(28)、爆破片(29)、高压气体发生器(30)以及气体发生工质(31)组成，动力舱室(28)上端与与网舱(8)安装连接，动力舱室(28)下端与高压气体发生器(30)安装通纹连接，气体发生工质(31)存储于高压气体发生器(30)中，爆破片(29)安装于高压气体发生器(30)与动力舱室(28)之间；动力舱室(28)和网舱(8)的网舱盖(25)的接触面之间呈弧面配合，动力舱室(28)的内弧面开设有十字型通气槽(35)，网舱盖(25)上对应通气槽(35)开设有通气孔(34)，高压气体发生器(30)产生的部分高压气体流经通气槽(35)进入网舱(8)的外腔室直接作用于周向均布的铅块(23)将铅块(23)射出网舱(8)，经过通气孔(34)的高压气体进入网舱(8)的中心腔室(24)，直接作用于活塞(26)，捕获网(21)由活塞(26)推动实现迅速弹射出舱；

所述弹上开关(10)安装设置在载荷舱壳体(11)中间段外壁处，用于开启和关闭捕获器上的控制系统(13)；

所述控制系统(13)由控制电路板组件和电源构成，控制系统(13)安装于尾舱(14)中，用以对捕获器的飞行轨迹跟踪探测，以及接收地面弹网指令并通过控制导线(19)控制弹射动力舱(9)的启动；

所述尾舱(14)与中部载荷舱壳体(11)安装相连，尾舱(14)的尾部安装连接有尾杆(15)，尾杆(15)末端周向均布设置尾翼卡槽，尾(翼16)安装在尾翼卡槽内；尾舱(14)与载荷舱壳体(11)连接口内部设置有中部压板(12)，中部压板(12)用于控制系统(13)的限位和固定；

所述尾杆(15)与发射筒(1)尾部的拉断杆(3)连接。

2.根据权利要求1所述的无人机柔性捕获系统，其特征在于：所述捕获器头罩(7)呈气动外形。

3.根据权利要求1所述的无人机柔性捕获系统，其特征在于：所述载荷舱壳体(11)外侧前端设置有适配器卡槽，用以安装前部适配器(20)；所述尾舱(14)外侧设置有适配器卡槽，用以安装后部适配器(17)，前部适配器(20)和后部适配器(17)用于保证捕获器(2)在发射筒(1)内部连续流畅运动。

4.根据权利要求1所述的无人机柔性捕获系统，其特征在于：所述爆破片(29)边缘受挤压状态固定，爆破片(29)为带有环形削弱槽的圆铝片。

5.根据权利要求1-4任一所述的无人机柔性捕获系统，其特征在于：所述发射筒(1)尾部设置有中心孔，拉断杆(3)从发射筒(1)后端穿过中心孔，拉断杆(3)与发射筒(1)之间通过密封垫(4)实现密封，拉断杆(3)穿过发射筒(1)与捕获器(2)末端的尾杆(15)连接固定，拉断杆(3)前部沿环向设有削弱槽，发射筒(1)尾部安装有后堵盖(5)，后堵盖(5)将拉断杆(3)固定在发射筒(1)尾部，发射筒(1)尾部设置有地面弹射动力源接口(6)，地面弹射动力源接口(6)通过开关阀(32)与地面弹射动力源(33)连接。

6.根据权利要求5所述的无人机柔性捕获系统，其特征在于：还包括智能识别跟踪系统，由跟踪识别系统、图像显示与处理系统、辅助对准系统三部分组成，跟踪识别系统用于发现和跟踪无人机空间方位，由辅助对准系统和图像显示与处理系统进一步锁定目标，并将跟踪信息实时传输给信息处理系统完成解算，用于指导地面发射系统发射的时间和射角，同时指导捕获器在空中接近无人机时准确弹网和实施精准捕获。

7.一种无人机柔性捕获系统的使用方法，如下步骤，

步骤1：当目标无人机非法入侵大型公共场所、隐私、敏感重要区域时，由地面安保人员及安保设备发现并启用无人机捕获系统，对目标无人机通过智能识别、跟踪定位；

步骤2：上述跟踪定位传递回来的图像及位置信息通过解算分析，将目标无人机的空间位置以及最佳发射时机传输给地面发射系统，根据程序指令按时实施定向发射；

步骤3：发射出筒的捕获器按预定弹道飞行接近目标无人机；

步骤4：根据装订的程序指令在接近目标无人机的合适方位，弹网动力系统接收到弹网作动指令后释放高压气体，高压气体通过气体分流装置迅速充满网舱，并分别作用于周向均布的铅块和捕获网，同时将捕获器前端的封头打开，周向均布的铅块沿一定的倾斜角度向前飞出并展开，铅块携带捕获网同步展开；

步骤5：向前飞行展开的捕获网迅速缠绕目标无人机，使无人机丧失飞行能力，在重力作用下携带目标无人机实现迫降,实现对目标无人机的捕获。