无人机探测与反制技术种类多样
当前探测与反制技术种类多样,各有优势和不足,要根据不同应用场景的特点,综合运用探测与反制技术,从而达到反制效果、减少次生危害。近些年,民用无人机的“黑飞”、扰航、碰撞等违规违法飞行现象层出不穷,无人机所造成安全威胁多种多样。根据威胁来源的不同,可以将其分为三类。
(1) 第一类,源自无人机机体的威胁。无人机一般为提升续航、敏捷性等飞行性能而选用塑料材质以减轻机体重量,机体电路短路或操控故障以及与外界建筑物或其他机体碰撞等原因而导致坠机,坠落后有可能引燃机体塑料外壳,引发火灾等次生灾害。
(2) 第二类,源自载荷设备的威胁。无人机操控者可以利用其搭载设备实现非法拍摄扩音、散发传单甚至投放bao炸和有毒物质等目的,将直接侵害人身安全、公共安全等。
(3) 第三类,源自链路的威胁。无人机链路主要包括遥控、遥测、图传和其他链路,可能会造成射频干扰问题,不过一般情况下其直接危害性较小。
探测与反制设备应用的不同场景有人员多寡、是否涉密、是否易燃易爆等不同特点,应当根据场景的不同特点,选择探测与反制技术。
探测与反制技术比较分析
无人机探测是反制的前提,目的在于检测识别出非法飞行的无人机。当前,无人机探测技术主要包括雷达探测、无线电频谱探测、光电探测和声波探测。其工作原理和优缺点如下。
(1) 雷达探测(电磁波的反射)。优点:距离远、定位准、反应快。缺点:体型小、机体材料、移动速度会影响探测;易受干扰,有一定误报率。
(2) 无线电频谱探测(无线电信息采集与比对)。优点:不受环境影响;识别型号;反应快;截取回传视频。缺点:被动侦测;加密无线电破解困难;频谱特征库需及时更新;无人机跳频功能需多个设备协同。
(3) 光电探测(利用不同波段采集无人机图像常见为可见光和红外光)。优点:可见光适用于白天,成本低;缺点:红外光适用于夜晚、可见光探测受能见度影响;红外光受热源和阳光干扰。
(4) 声波探测(声波采集与比对)。优点:设备便宜易操作。缺点:受噪音影响;无人机声波特征数据库需及时更新。
无人机反制技术主要利用捕捉网、激光、声波、无线电干扰等手段,对目标无人机进行捕捉、摧毁、欺骗、控制等。无人机反制技术种类主要包括:干扰阻断类、物理捕获类、打击摧毁类和信号欺骗类。每种类别下分别有各种技术方法,它们的工作原理和优缺点如下所示。
干扰阻断类:
(1)定位信号干扰(发射卫星导航信号频段的无线电干扰信号)。优点:容易实现、简单;不损坏目标。缺点:对范围内其他设备导航造成干扰。
(2) 飞控信号干扰(发射目标控制信号频段的无线电干扰信号)。优点:不损坏目标。缺点:影响范围内正常通信;危害人身安全。
物理捕获类:
(1) 网捕式(缠绕无人机旋翼,破坏动力系统)。优点:不破坏飞控与搭载设备:缺点:目视距离内有一定效果。
(2) 鸟捕式(训练鹰隼捕捉)。优点:简单、迅速。缺点:长时间驯服;反制不可控。
信号欺骗类:
(1) 定位信号欺骗(发射虚假卫星定位信号,迷惑目标导航模块)。优点:诱使目标返航或降落。缺点:对电磁环境造成污染。
(2) 飞控信号欺骗(破解目标信号通信协议,发送更强信号控制目标)。优点:获取目标控制权。缺点:指向性不强,影响正常飞行无人机。
探测与反制技术应用场景分析
(1)大型活动现场。大型活动一般为运动赛事、演唱会等,常举办于运动场、商场周边,人口众多、电磁环境复杂。因此,选用探测与反制技术应当首先保障地面群众的人身安全,白天可选用可见光光电探测,夜晚选择无线电探测;反制技术方面应避免对机体的损害从而引发次生灾害,因此应当选择定位信号干扰和定位信号欺骗方式,使其安全返航或降落。
(2)机场及周边等无线电敏感区域。机场空域对无线电环境要求严格,不当使用无线电可能严重影响机场无线电秩序。因此,探测手段上应优先选用光电探测和声波探测,同时可以运用巡逻视频监控等方式进一步强化探测识别效果;在反制设备上,由于机场空旷、人员少,可以采用物理捕获类和打击毁伤类,不过尽量以前者优先,以保障无人机的完好,便于事后溯源。
(3) 边境区域。边境地带往往较为空旷,探测技术上可选择性较多,可并用多种探测方式;反制技术上,为避免冲突产生和加剧,可采用鸟捕式,同时以干扰、欺骗方式为辅。必要时,可采取打击毁伤类设备反制无人机。
(4) 易燃易爆易污染区域。发电厂、变电站、加油(气)站、核设施以及易燃易爆危险品等仓储区域严格禁止明火,否则可能引发严重火灾;供水厂、水源保护区则需保障储水安全。因此,要求及早发现、迅速处置,在探测技术上以无线电、雷达探测为主,多种探测方式并重;反制手段应当采取信号欺骗技术,取得无人机控制权或诱使无人机返航或降落,避免引发次生灾害。
(5) 周边区域。禁区、管理区、监管场所等以及周边一定范围区域,应当根据无线电环境要求、设施安全性以及反制技术可行性等多因素综合考虑,并且,可以对侵犯的无人机采取果断处置措施,避免涉密信息的进步泄露。
对于破除禁飞限制等非合作无人机,应当根据应用场景环境特点以及技术的各类优缺点采取较好的无人机探测与反制手段。