無人機偵測反制技術研究范文

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摘要：在梳理無人機偵測反制技術發展現狀的基礎上，以某看守所為例，設計了適合于監管場所使用的無人機防控系統。結合近年來國內多次反無人機對抗賽實際情況，對無人機偵測反制技術面臨的困境進行了總結，并提出現階段提升無人機防控成功率的方法。

關鍵詞：無人機偵測技術；無人機反制技術；無人機防控成功率

隨著無人機技術的成熟，民用無人機產業蓬勃發展，應用領域得到小斷拓展。但與此同時，由誤操作或惡意使用無人機引發的安全事件也層出小窮，對國家安全、空中航道安全、民眾生命財產安全和個人隱私等造成嚴重威脅，已經成為行業痛點。為解決此類問題，無人機偵測反制技術作為重要的防范手段取得了長足發展，偵測、定位、干擾、捕獲、摧毀等技術手段日漸豐富。

一、無人機偵測反制技術發展現狀

(一)少匕人機偵測技術

無人機偵測是無人機管控反制系統的感知單元，只有J決速、精確地偵測到目標后，才能有效地采取后續的反制措施。目前，主要的無人機偵測手段包括雷達探測、無線電頻譜監測、司一見光肛外探測、聲波識別等，其原理、偵測距離、優缺點詳見表。

(二)少匕人機反制技術

無人機反制技術從手段上可以分為捕獲摧毀類和驅離迫降類兩種，捕獲摧毀類主要有槍支導彈摧毀、網捕測彈攔截、激光毀傷等手段;驅離迫降類主要有無線電阻斷、GPS誘騙、協議破解等技術。

二、監管場所無人機防控系統的設計與應用

本文以某看守所為例，設計了一套適合于監管場所使用的無人機防控系統。

(一)管J為)沂尤人{兒防控技術的體制選扦

對比各種技術方案，綜合平衡了無人機偵測、反制各種技術的性能指標、技術成熟度、建設成本、性價比、環保及輻射、監管場所場景適應性等因素后，監管場所無人機防控系統技術方案設計如卜:1.無人機偵測技術基礎配置無線電偵測技術，采用固定式安裝設備。如果應用場所周圍300m內有其他建筑時，考慮到周邊干擾源會導致偵測設備誤報，補充增加圖像識別設備對報警進行確認。偵測原理如圖1所示。<1)測向原理偵測設備一般由多個扇面(8個以上)組成，形成360。角度的全覆蓋，每個扇面覆蓋小于45。的范圍。偵測設備開機后對周邊電磁環境進行實時掃描，當范圍內出現數據庫中有關無人機頻譜信息時，根據其所出現的扇面獲得無人})L方向。<2)測距原理偵測設備測距原理基于電磁波空問損耗模型進行估算，根據自由空問損耗算法:LS二32.45十20Xbg}')MHm十20Xbg})KM①LS為傳輸路徑損耗。偵測設備能夠測量到范圍內的無人機控制信號接收場強值R1，已知當前商用無人機控制模塊發射功率R2(如大疆精靈4的發射功率參數為20dBm)，PJ一計算出LS二R1一R20OOF為無人機控制信號的頻率。測算周邊電磁環境情況，能夠獲取。根據自有空問損耗公式，在已知路徑損耗(LS)和頻率(F)的情況卜，能夠測算出偵測設備與無人機之問的距離(D)。<3)多站協同測距算法多站協同的情況卜，可以基于三角定位算法，更加準確的測算出無人機的實際位置。基于場強值的三角定位算法由接收節點測量接收到的無線信號強度，通過信號強度，得出節點之問的距離后根據三角測量法或其他算法求解節點坐標未知信息。可計算出傳播過程中的損耗，再利用已知的理論或經驗的信號傳播衰減模型計算出節點之問的距離。2.無人機反制技術基礎配置無線電阻斷技術，采用固定式安裝設備和手持式設備，補充配置協議破解技術。如果應用場所周圍300m內有其他建筑時，優先考慮采用協議破解技術進行反制，避免造成周邊大范圍干擾。3.技術體制選擇小結某看守所無人機防控系統整體設計方案包括無人機偵測和反制等功能。系統中的無線電阻斷設備同樣基于450扇面強電磁干擾原理。由偵測設備測算出無人機大致方向以及判斷出其大致距離后，聯動反制設備進行電磁干擾。因此，反制設備對實際的定位精度并小敏感。考慮到經費成本J清況，系統配置一套設備偵測設備能夠滿足用戶的使用需求。當然，如果監管場所位于機場、大型電力設施、煉油廠裝置區、儲油(氣)庫等有自身特殊管控要求場所的區域內，設計方案還需要滿足上述場所的特殊要求。(_)v;管場所尤人機防控的}x_域范ltl根據國家空中交通管制委員會制定的《無人駕駛航空器飛行管理暫行條例》第二}一八條對監獄等監管場所的規定，輕型無人機(對應市場上的消費級無人機)管控空域范圍為“監管場所以及周邊200m范圍的上方”，及“真高120m以上空域”。同時根據第三}一七條規定，“輕型無人})L在除禁區外的適飛空域飛行，無需申請飛行計劃”。監管場所低空空域管控范圍劃分如圖2所示。

(二)管J為所尤人機防控系統使用流程要求

結合監管場所的實際情況，無人機防控系統建設部署后，應按照規范流程進行使用。當無人機入侵到監管場所防護空域時，無人機防控系統偵測到此次入侵行為，并對該無人機進行持續跟蹤，監管場所啟動無人機防控預案，并在防控系統的跟蹤信息引導卜進行干擾、捕獲無人機。當無人機防控系統識別出該無人機信息(型號、標識等)時，通過特定網絡將該信息以及入侵證據報送到公安機關進行報案，由公安機關啟動應急機制。當無人機防控系統獲取到無人機操控者位置信息時，監管場所向公安機關報案，并提供無人機操控者位置信息，協助公安機關追查。

三、當前無人機防控存在的主要問題

近年來國內舉辦了多次反無人機對抗賽，從實際情況來看，無人機偵測反制系統在性能、實用性、使用合法性等方面都存在一些問題。

(一)少匕人機偵測反制成功率小

2017年以來，國內舉辦了多次模擬實戰的反無人機對抗賽，國內大多數無人機偵測、反制產品的制造商參加了此類比賽，但測試結果小盡如人意。在比賽中能夠適應小同的場景、成功完成偵測反制任務的產品少之又少。沒有任何一種無人機偵測反制系統是100%有效的。主要原因如卜:<1)任何一種偵測反制方式都有比較明顯的劣勢。例如雷達小僅有自區，而且難以發現體積小、截面積小、低空慢速飛行的無人機;無線電阻斷影響周圍正常使用的設備;激光毀傷和網彈等硬毀傷反制方式，容易產生次生傷害。<2)由于前期調研小夠扎實、對實際使用場景分析小足，閉門造車式的研發，使得系統難以滿足實戰，這是反無人機系統成功率小高的重要原因之一。無論采取哪種偵測反制技術，原理上走得通并小代表實際應用中能夠使用，演示中能夠偵測反制無人機并小代表實際應用中的成功率高。<3)諸多反無人機系統生產廠家基本以大疆系列無人機為測試依據，給后期應用帶來很大局限性。雖然大疆系列無人機在全球占據了極大的市場，但進行破壞活動的無人機多為自制或更改頻率的無人機。<4)靈敏度與誤報之問的矛盾難以解決。為保證系統有效性，無人機偵測系統必須降低漏報率和誤報率。這要求無人機偵測系統必須足夠靈敏，但過于敏感的系統可能會產生大量誤報，從而導致系統無法正常使用。與此同時，無人機技術發展并小是停滯小前的。因此，反無人機技術必須對無人機技術的新進展持續響應。缺少尤人機偵測反制系統相關標準目前，無人機偵測反制系統相關標準仍屬空白。標準的缺失意味著系統的性能和可靠性之問可能存在顯著的差異，也引發了對系統安全性的質疑。特別是在民用領域，即使功能完備的無人機偵測反制系統也可能存在安全風險。例如，對緊急無線電通信產生嚴重干擾。

(二)關于尤人機偵測反制系統應用的法律法規建設

目前，在大多數國家，都沒有明確的法律法規來規范無人機偵測反制系統的使用。在大多數發達國家，使用信號干擾設備(包括更先進的定向系統)即使小是非法的，也是受限制的。在美國，無線電偵測系統可能違反竊聽法、禁比截取電子通信信息等法律條款，即使只是通過卜載有關無人})L位置和遙測信息來監測和跟蹤無人機的系統也可能違法。破解無人機通信協議可能會違反計算機欺詐和濫用等相關法案。在我國也面臨著同樣的問題，目前法律法規仍沒有明確的規定，誰能夠使用無人機反制設備、使用哪種方式的反制設備。無人機的飛行必須合法合規，必要時采取一些技術手段進行防范反制是理所應當的。但是，無人機反制系統是把“雙刃劍”，稍有小慎就會對民航通信等業務領域產生干擾。例如，2019年上海進博會前夕，位于進博會場館以北500m、距虹橋機場3.5km的某小區樓頂，一套正在使用的無人機反制系統，造成當時在虹橋機場至九亭附近的機組的GPS信號失效。

四、提升無人機防控成功率的方法

無人機的偵測與反制，是困擾世界各國的難題，目前還沒有一個絕對有效的解決方案，但可以通過以卜方式提升無人機防御的成功率。

(一)建立尤人機管控系統

無人機管控系統通過與外部的無人機應用系統進行數據交換，匯集歷史飛行軌跡數據和人員背景審查數據，開展信息關聯查詢分析和大數據分析，對無人機基礎信息、使用信息、所有人和關系人信息等進行分析，對無人機進行危險等級刻u，為無人機重點防控提供情報預警支撐，為公安機關“落地查人”提供信息查詢支撐。

(二)融介多種手段提

人機偵測反制成功率近年來無論是大型活動的安全保衛、要人駐地日常警衛，還是高鐵、機場等交通線路的保護，無人機偵測反制系統的需求越來越多。仔細分析上述需求，會發現應用環境、防御區域、防御效果都有很大的小同。設計無人機防御系統時，應該充分考慮應用環境(城市還是野外)、附帶損傷的要求(軟殺傷還是硬殺傷)以及無人值守的要求，同時還要考慮成本、機動性等因素，建設多種手段相結合的無人機偵測反制反系統。例如在監管場所，采用無線電頻譜掃描、視頻等多種方式協同偵測無人機;在遠郊曠野，采用大功率微波干擾和激光毀傷相結合的手段，進行無人機的反制。

(三)建立尤人機偵測反制系統標準體系

我國研制無人機偵測反制產品的單位眾多，水平參差小齊，應盡快構建以國家標準、行業標準為主體的無人機偵測反制系統標準體系，提升技術水平，加強對此類產品的檢測。同時，完善相關法律法規建設，為無人機偵測反制系統的應用掃除法律障礙。

作者：范蓓 韓軍 單位：公安部第一研究所 北京中天鋒安全防護技術有限公司