無人機偵測反制技術(shù)研究應用與思考

張卓 孫寶芬

【摘要】? ? 進入21世紀以來，隨著智能技術(shù)的發(fā)展，無人機技術(shù)得到快速發(fā)展，其價格低廉、便于操控的優(yōu)點使得無人機在各個領(lǐng)域得到快速的推廣與使用，但隨之而來的“黑飛”問題給公共安全帶來了巨大困擾?；诖?，結(jié)合國內(nèi)外無人機偵測與反制裝備發(fā)展現(xiàn)狀，重點探討了無人機偵查技術(shù)以及無人機反制技術(shù)，以期為無人機探測與反制技術(shù)的應用提供參考。

【關(guān)鍵詞】? ? 無人機? ? 偵測技術(shù)? ? 應用研究

引言

進入21世紀后，各種無線傳感技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息網(wǎng)絡技術(shù)的快速發(fā)展，使得無人機技術(shù)得到快速發(fā)展，無人機已經(jīng)由傳統(tǒng)的軍用，逐漸向民用等領(lǐng)域發(fā)展。在實踐中，民眾操控無人機獲取信息已經(jīng)成為普遍現(xiàn)象。隨著無人機使用范圍的逐漸擴大，無人機帶來的安全問題也成為亟待解決的社會性問題。例如，在民用無人機使用較多的今天，社會上出現(xiàn)了不法分子惡意使用無人機的問題。同時，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，各種信息網(wǎng)絡、移動通信、電力網(wǎng)、交通樞紐等重要場所增多，安全防護面臨著更加復雜多變的環(huán)境。尤其是，隨著我國國際地位的提升，各種國際大型活動越來越多，且這些大型活動往往處于城市經(jīng)濟繁榮地區(qū)，存在著人口數(shù)量大、建筑物密度高等優(yōu)點，這些大型活動周邊建筑環(huán)境、電磁環(huán)境、交通環(huán)境的復雜多變給安全防護帶來了極大的不便。因此，采取有效的無人機偵測反制技術(shù)，預防無人機襲擊、防范信息泄露成為必要。

一、國內(nèi)外無人機偵測與反制裝備發(fā)展現(xiàn)狀

無人機使用的便捷性、高效性等優(yōu)點使得全球各個國家都投入了大量的人力、物力資源對無人機及偵測與反制技術(shù)及裝備進行研發(fā)，取得了長足的進步。以色列研制并投入使用的無人機穹，在使用的過程中，不僅能夠有效地阻斷無人機與地面遙控裝置的聯(lián)系，還能夠?qū)崿F(xiàn)對全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)信號的干擾，讓無人機失去操控。英國投入使用的AUDS反無人機系統(tǒng)，能夠?qū)?英里范圍內(nèi)的無人機進行檢測，并通過檢測與阻斷技術(shù)，隔斷無人機與操控之間的聯(lián)系，使無人機無法正常使用。俄羅斯國防系統(tǒng)中使用的超高頻微波炮，是一種新型的微波武器，能夠?qū)⒉倏責o人機的無線電子設備破壞，使得操控者無法準確地定位出無人機的位置，并且使用微波摧毀無人機內(nèi)部的控制導航系統(tǒng)，可以摧毀控制區(qū)域10km范圍內(nèi)的無人機。2018年，我國北斗實驗室研發(fā)成功了一種民用反無人機系統(tǒng)ADS2000，該反無人機系統(tǒng)能夠采用干擾、壓制、欺騙等方法，捕獲目標無人機。此外，北京全盛科技也發(fā)布了一項集無線電偵查與反制于一體的無人機反制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠利用電子偵查、無線電定位等技術(shù)實現(xiàn)對目標無人機的跟蹤，并使用無線電干擾技術(shù)切斷目標無人機的通信系統(tǒng)，干擾無人機的導航，達到迫使無人機降落的目的。

二、無人機偵測技術(shù)

無人機由于具有超低空飛行、飛行速度慢、結(jié)構(gòu)小巧等特點，也被稱為“低慢小”飛行器。目前隨著社會各領(lǐng)域?qū)o人機需求的增加，無人機的種類愈加繁多，按照無人機的外形結(jié)構(gòu)可以將無人機分為固定翼、多旋翼與無人直升機。從宏觀定義上說，可以將飛行速度低于200km/h、飛行高度不超過1km、雷達發(fā)射截面積小于2m2的飛行器統(tǒng)稱為無人機。針對無人機的精準探測與反制成為現(xiàn)階段國內(nèi)外學者研究的重點。為提升我國無人機反制技術(shù)水平，近些年來我國進行了大量的無人機反制技術(shù)交流，取得了較為明顯的成效。

2.1雷達偵測

按照不同的掃描形式，可以將雷達分為相掃、機掃等種類;按照不同的調(diào)制方式，可以把雷達劃分為脈沖編碼、線性調(diào)頻等。雷達技術(shù)是使用在有人飛機上的一種成熟的探測技術(shù)。雷達探測技術(shù)在使用的過程中具有能夠滿足遠距離探測、對目標定位精確、反應效率高的優(yōu)點，但雷達探測技術(shù)在使用的過程中存在著近距離盲區(qū)，且雷達探測技術(shù)不能實現(xiàn)對非導體材料飛機的探測。若無人機懸浮在空中或者處于慢速飛行狀態(tài)下，因為多普勒頻移較低，雷達就不能準確地探測到無人機。此外，在臨海區(qū)域、存在大面積遮擋的環(huán)境中，雷達技術(shù)的探測精確度會快速下降。同時，雷達探測在使用的過程中，需要架設雷達天線，對架設條件要求較高，如果雷達天線架設在城市建筑物的樓頂，則會對周邊區(qū)域產(chǎn)生較為明顯的電磁污染，且雷達天線的建設成本較高，后期維護難度大。此外，隨著城市建筑物高度的不斷增加，雷達探測技術(shù)在使用過程中會遭受到諸多空中不明物體的干擾，會產(chǎn)生大量的誤報現(xiàn)象，影響探測效果。雷達目標點跡方式、多目標的聚類方式等數(shù)字信號處理手段會對雷達探測產(chǎn)生較大影響。

2.2無線電頻譜偵測

無線電頻譜偵測技術(shù)包括多點定位與多點測向，一般而言，在無人機飛行的過程中，內(nèi)部的飛控系統(tǒng)與圖傳系統(tǒng)均會發(fā)出無線電信號。無線電監(jiān)測通過對沒有做加密處理的操控以及圖傳信號進行監(jiān)測，實現(xiàn)對目標無人機的精準定位。使用無線電頻譜探測技術(shù)的優(yōu)點是不受到無人機幾何形狀、材質(zhì)以及周圍建筑物的影響，不會產(chǎn)生電磁污染。因此，無線電頻譜偵測技術(shù)常常用于長期無人值守的防御中。與雷達探測技術(shù)相比，無線電頻譜偵測設備成本更加低廉，且可以滿足大范圍的防御需求。但無線電頻譜偵測技術(shù)使用的缺點是需要多點定位，導致其定位的精度不高，對于經(jīng)過加密處理的信號進行破解需要花費大量的時間，不利于提升跟蹤效率。

2.3光電偵測

光電偵測主要是指利用光學技術(shù)、紅外技術(shù)、激光紅外等技術(shù)的成像對采集到的無人機圖像進行比對分析，進而確定目標無人機的種類、位置等信息。如圖1所示為光電干擾一體化設備示意圖。光電偵測技術(shù)能夠有效地解決雷達探測技術(shù)存在的探測盲區(qū)問題，可以對近距離目標進行準確探測。但光電偵測技術(shù)在使用的過程中存在著探測范圍窄、不能高效探測區(qū)域內(nèi)多架無人機的缺陷，且在使用的過程中，極易受到天氣條件的影響。

2.4聲波偵測

聲波探測技術(shù)是指對目標無人機在飛行過程中旋翼發(fā)出聲波的固定周期進行調(diào)制，來達到監(jiān)測無人機的目的。聲波探測頻率一般為0.3kHz-20kHz。聲波偵測技術(shù)在使用中存在不能滿足遠距離目標無人機探測、容易受到外部環(huán)境影響等缺點。

三、無人機反制技術(shù)

3.1無線電干擾

無線電干擾包括衛(wèi)星信號干擾與操控信號干擾兩種形式。其中，衛(wèi)星定位信號干擾是目前進行無人機反制使用最廣的一種干擾手段。研究表明，大多數(shù)民用無人機使用的為GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)，少數(shù)可能使用GPS/BD2衛(wèi)星定位。民用無人機使用的是擴頻通信技術(shù)，存在著信號弱的缺點。所以，可以通過對其衛(wèi)星定位系統(tǒng)頻點的干擾來破壞無人機。但對無線定位信號干擾的使用會對周邊區(qū)域內(nèi)的無線電通訊設備產(chǎn)生干擾。操控信號干擾是指使用遙控信號頻段進行反制。通過對目標無人機信號跳變的監(jiān)測，實現(xiàn)對特定頻段的干擾?，F(xiàn)階段，因為無人機信號調(diào)頻范圍編得逐漸廣泛，需要借助實時帶寬較大的干擾設備，且對設備的反應速率要求較高。

3.2網(wǎng)捕技術(shù)

現(xiàn)階段常用的網(wǎng)捕技術(shù)主要包括大型旋翼無人機加載網(wǎng)槍發(fā)射網(wǎng)彈、掛載捕捉網(wǎng)。網(wǎng)捕技術(shù)實施效果取決于瞄準精度，因此，對操作技術(shù)有著較高的要求。在應對蜂群式無人機襲擊時，網(wǎng)捕技術(shù)的成功率受限。

3.3硬毀傷技術(shù)

硬毀傷技術(shù)是指通過發(fā)射導彈、暴力競速無人機等直接摧毀無人機的方法。硬毀傷技術(shù)對打擊武器的精度要求較高，且由于打擊武器的破壞性較大，不適宜使用在人員密集區(qū)域。

3.4激光打擊技術(shù)

激光打擊技術(shù)是指通過發(fā)射激光對目標無人機的重要部位進行破壞，一般通過破壞電調(diào)模塊或控制電路的方式來實現(xiàn)對目標無人機的反制。激光打擊技術(shù)對激光功率要求較高，且每一次打擊只能摧毀一架目標無人機。激光設備一般需要進行車載，并搭載油機與水冷箱等。

3.5高能微波打擊技術(shù)

高能微波打擊技術(shù)是指利用微波衍射大功率微波能量作用于目標無人機電路系統(tǒng)中，通過破壞目標無人機電路元器件來破壞無人機。但高能微波打擊技術(shù)的使用受到發(fā)射功率的影響，打擊范圍較窄。

3.6誘捕或控制鏈路破解

誘捕或控制鏈路破解主要包含衛(wèi)星定位誘捕與無線電通信協(xié)議的破解。衛(wèi)星定位誘捕是指借助衛(wèi)星發(fā)射的虛假信號對目標無人機進行誘捕。例如，在實踐中，可以通過衛(wèi)星發(fā)射虛假的位置信息，讓目標無人機判斷錯誤而降落在預設區(qū)域內(nèi)。衛(wèi)星定位誘捕技術(shù)的優(yōu)點是能夠?qū)崿F(xiàn)對無人機群的反制，且誘捕成本低，能夠滿足長期無人值守的需求，但該反制技術(shù)的缺點是不能有效地對自主飛行的無人機進行反制。無線電通信協(xié)議破解反制技術(shù)是指，將無人機信號通信協(xié)議破解后，模擬無人機操控者發(fā)出控制信號，實現(xiàn)目標無人機的捕捉。但信息技術(shù)的快速發(fā)展，使得無人機采用的通信加密技術(shù)原來越復雜，破解的難度也在不斷提升。

四、結(jié)論與展望

現(xiàn)今，無人機廣泛地應用在工業(yè)、軍事、農(nóng)業(yè)、物流等領(lǐng)域，隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展，尤其是5G通信網(wǎng)路的應用，為無人機通信頻率的優(yōu)化提供了巨大助力，而對無人機的探測及反制將更加困難。因此，在未來，為實現(xiàn)對無人機的安全監(jiān)測，必然需要發(fā)展全頻段探測及干擾技術(shù)。.應該結(jié)合不同的使用環(huán)境，采用多種類型裝備的復合式解決方案，綜合考慮裝備成本、機動性等多項因素，根據(jù)應用場景來布設反制裝備，將大型設備與固定式、便攜式設備區(qū)別開，根據(jù)實際需要靈活機動的組合使用。如雷達與光電相結(jié)合，無線電干擾與激光毀傷相結(jié)合等。

參? 考? 文? 獻

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