淺談機(jī)場(chǎng)空域無人機(jī)入侵的探測(cè)

高峰　唐小兵

【摘 要】無人機(jī)已經(jīng)越來越多的被應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，助力社會(huì)的自動(dòng)化和智能化。而不容忽視的是，由于缺乏行業(yè)監(jiān)管，不少飛行愛好者大量私自購買，隨意隨地放飛，衍生了“黑飛”和“亂飛”，給機(jī)場(chǎng)空域的飛行安全和運(yùn)行秩序帶來了極大的隱憂。除了從制度上進(jìn)行規(guī)范，利用探測(cè)技術(shù)從源頭上實(shí)現(xiàn)探測(cè)，為后續(xù)實(shí)現(xiàn)干擾反制和監(jiān)管打下基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】無人機(jī)；入侵；探測(cè)

【Abstract】Drones are being used in various fields to help automate and intelligentize society. And should not be ignored is that because of the lack of industry regulations， many flight enthusiasts to buy in great quantities， free flying everywhere， derived from the “black fly” and “flying”， to the airport the flight safety and operation order of the airspace has brought a great deal of concern. In addition to the regulation of the system， the detection technology is realized from the source， which lays the foundation for the follow-up of interference countermeasures and supervision.

【Key words】Unmanned aerial vehicle （uav）； Invasion； Detecting

如今無人機(jī)的大量普及對(duì)航空安全提出了全新的挑戰(zhàn)，尤其是考慮到我國(guó)低空空域逐漸開放這個(gè)大背景。在無人機(jī)被廣泛使用后，相關(guān)法律嚴(yán)重滯后的問題已不容回避[1]。目前，涉及無人機(jī)的管制規(guī)定，主要還是民航機(jī)構(gòu)的一些行業(yè)規(guī)范、部門規(guī)章，法律位階比較低，懲罰手段不夠嚴(yán)厲[2]。機(jī)場(chǎng)空域是指受機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)控制指揮的空中空間，包括有航線、等候空區(qū)、機(jī)場(chǎng)進(jìn)近凈空區(qū)及跑道等，是飛機(jī)各種活動(dòng)的主要范圍。機(jī)場(chǎng)空域的安全關(guān)系到民航的飛行安全，不能忽視。目前我國(guó)的機(jī)場(chǎng)空域探測(cè)手段主要還是依據(jù)空管尤其是塔臺(tái)指揮員或者正在執(zhí)行飛行任務(wù)的飛行員目視發(fā)現(xiàn)為主[3]。利用技術(shù)若能及時(shí)探測(cè)到機(jī)場(chǎng)空域無人機(jī)入侵情況，我們就能依據(jù)已經(jīng)探測(cè)到的情況對(duì)現(xiàn)狀做好預(yù)判，評(píng)估并做出合理的應(yīng)對(duì)措施。

目前應(yīng)對(duì)無人機(jī)入侵的主要探測(cè)方法分為聲光類和電磁類[4]。

1 電磁類探測(cè)

具有代表性的是英國(guó)的反無人飛行器防御系統(tǒng)AUDS（Anti-UAVDefenseSystem）系統(tǒng)，以對(duì)抗微型、小型和更大尺寸的無人飛行器的濫用所導(dǎo)致的日益上升的安全威脅。AUDS系統(tǒng)集成了Ku波段電子掃描防空雷達(dá)[5]，光電指示器、可見光/紅外相機(jī)和目標(biāo)跟蹤軟件，與定向射頻抑制/干擾系統(tǒng)，能夠?qū)?千米范圍內(nèi)的無人機(jī)進(jìn)行探測(cè)、跟蹤、識(shí)別、干擾和制止（neutralise）。進(jìn)一步而言，AUDS系統(tǒng)對(duì)第一類無人機(jī)中的微型無人機(jī)的有效作用距離為1千米，對(duì)第一類無人機(jī)中的迷你無人機(jī)的有效作用距離可達(dá)數(shù)千米。AUDS系統(tǒng)的缺點(diǎn)是價(jià)格高昂，目前只適用于軍事領(lǐng)域[6]。

2 聲音探測(cè)

聲音探測(cè)，是指通過無人機(jī)的聲音指紋進(jìn)行探測(cè)。由于每架無人機(jī)，每一個(gè)型號(hào)的無人機(jī)都有其特征的音頻（聲音指紋），我們掃描范圍是從0—96赫茲，超過了人耳0到20赫茲的聽力范圍，系統(tǒng)通過特征音頻最終能夠準(zhǔn)確判斷出這是何種型號(hào)的無人機(jī)，進(jìn)而判斷它的載荷是多大，能造成的傷害是多大[7]。

日本安保公司公司正在開發(fā)一種新的無人駕駛探測(cè)器，通過無人機(jī)的聲音來進(jìn)行工作，以便對(duì)非法闖入重要建筑上空的可疑不明物體進(jìn)行探測(cè)。無人機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)每一臺(tái)機(jī)器都有一個(gè)獨(dú)一無二的“音頻指紋”——螺旋槳的旋轉(zhuǎn)聲音，該種麥克風(fēng)還可以監(jiān)聽周圍500英尺范圍內(nèi)任意方向的聲音。再將已探測(cè)到的音頻與記錄了所有無人機(jī)音頻的Alsok數(shù)據(jù)庫進(jìn)行匹配。安全人員不僅能夠檢測(cè)出無人機(jī)來自何處，還能檢測(cè)出無人機(jī)的類型。由于許多無人機(jī)對(duì)雷達(dá)隱形，目前只有這種方法比較簡(jiǎn)單有效。

3 無線電掃描

無線電掃描，主要是掃描無人機(jī)與操縱者之間的無線電連接，發(fā)現(xiàn)兩者之間的控制電路，現(xiàn)在主要使用的是2.4G和5.8G的掃描。

2.4G：這個(gè)頻段應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域就是日常家用電器，其主要用途是陸地工業(yè)無線監(jiān)控工程，頻點(diǎn)很容易把控，最大可以釋放出12個(gè)頻道。2.4G無線視頻傳輸器在應(yīng)用方面最廣的還是能解決陸陸無線監(jiān)控問題?？梢宰尡O(jiān)控?cái)z像機(jī)短距離無線傳輸信號(hào)，發(fā)射器模塊上的電子元器體積較大，間隔距離較遠(yuǎn)，散熱效果最佳，很適合長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷作業(yè)。波長(zhǎng)略勝于5.8G有比較好的穿透力與圖像穩(wěn)定性。甚至還可以通過信號(hào)放大器、信號(hào)增益模塊去釋放出20瓦以上的功率。

5.8G：該頻段目前是航拍領(lǐng)域使用最為廣泛的無線微波視頻傳輸器。它的體積輕盈，低熱量，距離遠(yuǎn)，而且價(jià)位很透明，頻道最大可以釋放出32個(gè)可選。迄今仍是航拍微波傳圖領(lǐng)域的首選。工信部的信號(hào)限制當(dāng)中，5.8G微波信號(hào)是消費(fèi)級(jí)的開放頻段，也就是說無論你是否經(jīng)過許可，都可以用5.8G信號(hào)作為你航拍器的圖傳作業(yè)。而且在畫質(zhì)的處理上，優(yōu)秀的5.8G視頻傳輸器也能夠完全釋放出64位模擬色彩度輸出，而且部分廠家對(duì)于5.8G這個(gè)頻段在環(huán)境污染、輻射人體以及干擾其他無線設(shè)施測(cè)試中均得到了影響最低的評(píng)分。當(dāng)然這兩個(gè)頻段也是無人機(jī)最常用的頻段。因此使用無線電掃描無人機(jī)的2.4G和5.8G頻段的方法效果很明顯。endprint

4 視頻分析

視頻分析，確切的講其實(shí)是截獲無人機(jī)的圖傳視頻進(jìn)行有效分析。這我國(guó)自主研發(fā)的一套新系統(tǒng)采用了最新的射頻掃描儀，能夠截獲無人機(jī)的圖傳，并且可以獲得操作者的第一視角。尤其針對(duì)非惡意的第一視角，采取了控制電路的方式能夠有效地避免操作者的下一步行動(dòng)。并且所有的圖傳可以完整記錄下來。如果未來有相應(yīng)的法律法規(guī)就可以作為一個(gè)有效證據(jù)。

除此之外，該系統(tǒng)還可以采用被動(dòng)掃描的方式，而不主動(dòng)發(fā)射射頻信號(hào)。在重要的建筑設(shè)施或機(jī)場(chǎng)布控?cái)?shù)個(gè)傳感器，進(jìn)而保障無人機(jī)入侵能夠完整的被記錄下來。在系統(tǒng)工作的時(shí)所有采集到的數(shù)據(jù)都會(huì)通過后臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行存儲(chǔ)和分析[8]，后臺(tái)服務(wù)器和云服務(wù)器進(jìn)行連接。云服務(wù)器的主要功能是不間斷更新新型無人機(jī)的聲音指紋數(shù)據(jù)庫，本地服務(wù)器可以通過云服務(wù)器獲取最新的聲音指紋數(shù)據(jù)庫，當(dāng)然這些更新都是后臺(tái)自動(dòng)實(shí)施的。系統(tǒng)安裝簡(jiǎn)單且具有視頻分析功能，因?yàn)橛袝r(shí)候要避免被追蹤物體是大型鳥類或塑料袋被風(fēng)吹起來的情況出現(xiàn)。通過此手段，用戶就可以實(shí)現(xiàn)7×24小時(shí)的自動(dòng)安全防護(hù)而不需要人為干涉。系統(tǒng)的架構(gòu)是開放的，可與現(xiàn)有的一些安防手段進(jìn)行融合。

5 結(jié)語

綜合利用現(xiàn)有的技術(shù)手段，加強(qiáng)對(duì)無人機(jī)對(duì)無人機(jī)的探測(cè)，可為后續(xù)的干擾反制和監(jiān)控打下基礎(chǔ)，也為無人機(jī)使用不當(dāng)帶來的危害進(jìn)行約束。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：朱麗娜]endprint