反無(wú)人機(jī)防御解決方案的技術(shù)分析和功能特點(diǎn)

空中飛來(lái)不速之客，它可能是各種無(wú)人機(jī)，大到彩虹，小到只有手掌大;它們可以窺探要地布局，可以實(shí)時(shí)監(jiān)視目標(biāo)，還可以投放傳單甚至炸彈，被敵對(duì)勢(shì)力利用，是公共安全的新隱患。

更常見(jiàn)到的是一些善意的無(wú)人機(jī)或是航模操控者，飛行器無(wú)意間飛入了民航起降空域，干擾了正常的航班起降;飛入了群眾聚會(huì)場(chǎng)所，一旦失控，將對(duì)公共安全造成危害;飛入重大活動(dòng)、重大賽事現(xiàn)場(chǎng)，干擾了社會(huì)的正常秩序。這些是公共安全的新課題。

除了無(wú)人機(jī)干擾北京首都機(jī)場(chǎng)被擊落、美國(guó)白宮無(wú)人機(jī)事件、無(wú)人機(jī)飛越法國(guó)核電站等著名無(wú)人機(jī)負(fù)面新聞外，又有一些無(wú)人機(jī)的壞消息。2016年5月28日傍晚，距成都雙流國(guó)際機(jī)場(chǎng)東跑道十幾公里外的龍泉柏闔寺上空，有無(wú)人機(jī)在活動(dòng)。因?yàn)槭掳l(fā)在航班起降空域，東跑道被迫停航關(guān)閉達(dá)1小時(shí)20分鐘，這直接導(dǎo)致55個(gè)進(jìn)出港航班延誤，嚴(yán)重?cái)_亂了機(jī)場(chǎng)飛行秩序。肇事者至今沒(méi)有找到。

英國(guó)電訊報(bào)消息，據(jù)英國(guó)民航局的報(bào)告，在去年11月和今年4月間英國(guó)就有23起機(jī)場(chǎng)無(wú)人機(jī)事件，包括12起危險(xiǎn)接近事件。

美國(guó)聯(lián)邦航空管理局自2015年8月到2016年1月，已經(jīng)收到了600起機(jī)場(chǎng)附近無(wú)人機(jī)的目擊報(bào)告。

民用無(wú)人機(jī)的防范正在被權(quán)力機(jī)構(gòu)重視，有關(guān)部門正在加強(qiáng)小慢低飛行器的立法管理，市場(chǎng)上也陸續(xù)出現(xiàn)了一些發(fā)現(xiàn)、預(yù)警、干擾、攻擊小慢低目標(biāo)的反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)。隨著法規(guī)的健全，防范手段的提升，小慢低目標(biāo)的負(fù)面作用將會(huì)受到極大的削弱。

一，反無(wú)人機(jī)防御方案：被動(dòng)監(jiān)測(cè)雷達(dá)（預(yù)警雷達(dá)）

該雷達(dá)對(duì)大疆等主流無(wú)人機(jī)提前發(fā)現(xiàn)、識(shí)別、預(yù)警，以便工作人員能盡快針對(duì)無(wú)人機(jī)采取管控措施，確保區(qū)域安全。

反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)特點(diǎn)：■采用無(wú)線電識(shí)別和光學(xué)識(shí)別兩種方式，快速識(shí)別無(wú)人機(jī)

■自主研發(fā)無(wú)源雷達(dá)，實(shí)現(xiàn)8向360°全方位偵測(cè)

■采用高清激光攝像機(jī)（1080P），針對(duì)白天、陰天、夜間等場(chǎng)景，可快速識(shí)別無(wú)人機(jī)，自帶云臺(tái)，實(shí)現(xiàn)360°全方位探測(cè)

■最大識(shí)別范圍1000米

■無(wú)源雷達(dá)鍋防水防雷防塵，達(dá)到IP66以上標(biāo)準(zhǔn)，適合屋頂、墻頭、車載等應(yīng)用部署

■支持短信預(yù)警，及時(shí)通知相關(guān)人員

■支持視頻回放，播放發(fā)現(xiàn)無(wú)人機(jī)后，自動(dòng)錄制的視頻

■工作溫度：-20°~60°

存儲(chǔ)溫度：-40°~70°

二，反無(wú)人機(jī)防御方案：主動(dòng)無(wú)人機(jī)預(yù)警雷達(dá)

1、概述低空小目標(biāo)探測(cè)與干預(yù)系統(tǒng)由低空小目標(biāo)探測(cè)子系統(tǒng)、飛禽干預(yù)子系統(tǒng)和無(wú)人機(jī)干預(yù)子系統(tǒng)組成，可以對(duì)監(jiān)視區(qū)域內(nèi)的飛鳥(niǎo)、無(wú)人機(jī)進(jìn)行探測(cè)、監(jiān)視、驅(qū)離、迫降。該系統(tǒng)具有集成度高、使用和維護(hù)成本低、全天時(shí)和全天候工作、目標(biāo)自動(dòng)識(shí)別等特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)或要地附近的空域安全防護(hù)。

低空小目標(biāo)探測(cè)與干預(yù)系統(tǒng)

2、系統(tǒng)組成及技術(shù)指標(biāo)

1）低空小目標(biāo)探測(cè)子系統(tǒng)

低空小目標(biāo)探測(cè)子系統(tǒng)由低空小目標(biāo)探測(cè)雷達(dá)、光電探測(cè)設(shè)備和遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備組成，用于對(duì)空域內(nèi)侵入目標(biāo)的探測(cè)、監(jiān)視、識(shí)別、跟蹤和確認(rèn)，并向干預(yù)子系統(tǒng)提供定向引導(dǎo)功能。

功能特點(diǎn)：

■系統(tǒng)對(duì)監(jiān)測(cè)空域6km范圍內(nèi)的鳥(niǎo)類、無(wú)人機(jī)等目標(biāo)實(shí)施監(jiān)測(cè);

■系統(tǒng)具有全空域360°覆蓋、全天時(shí)全天候工作等優(yōu)點(diǎn);

■提供目標(biāo)距離、方位、高度三維坐標(biāo)信息;

■具備鳥(niǎo)類、旋翼無(wú)人機(jī)目標(biāo)識(shí)別能力

性能指標(biāo)：

■工作波段：Ku

探測(cè)威力：6km

■覆蓋范圍

方位：0°~360°

俯仰：0°~90°

■距離分辨率：1m

■掃描速率：24rpm

l功耗：5kW

2）功能及技術(shù)指標(biāo)：

■作用距離：＜1km

■通信信號(hào)干擾

■工作頻段：2.4G-2.5G、5.7G-5.8G、890M-910M

■干擾樣式：噪聲干擾、點(diǎn)頻干擾、掃頻干擾等

導(dǎo)航信號(hào)干擾

■模式1：產(chǎn)生功率信號(hào)，壓制無(wú)人機(jī)的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)

■模式2：模擬生產(chǎn)GPS/BD信號(hào)，欺騙無(wú)人機(jī)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

■頻點(diǎn)：GPSL1、BDB1

三，反無(wú)人機(jī)防御方案：無(wú)人機(jī)干預(yù)子系統(tǒng)

無(wú)人機(jī)干預(yù)子系統(tǒng)通過(guò)發(fā)射通信頻段內(nèi)的同頻干擾信號(hào)，阻斷無(wú)人機(jī)與遙控器之間的數(shù)據(jù)鏈路;或發(fā)射無(wú)人機(jī)所在位置的衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙信號(hào)，迫使其墜落、返航。

功能特點(diǎn)：

■具有壓制干擾、欺騙干擾和組合干擾方式

■可以逼真的模擬衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)

系統(tǒng)工作過(guò)程

■系統(tǒng)首先由低空小目標(biāo)探測(cè)子系統(tǒng)對(duì)監(jiān)視空域進(jìn)行探測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)有物體侵入監(jiān)視空域，會(huì)立刻提醒監(jiān)控人員，并將侵入物體的類型、三維坐標(biāo)、運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)速度等信息發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備。

■監(jiān)控人員可以通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備對(duì)侵入物體進(jìn)行遠(yuǎn)程觀察并進(jìn)行確認(rèn)，然后選擇干預(yù)方式。

■如果是鳥(niǎo)類侵入防范空域，飛鳥(niǎo)干預(yù)子系統(tǒng)會(huì)根據(jù)探測(cè)雷達(dá)提供的三維坐標(biāo)，向該方向播放聲波信號(hào)和警告提示，對(duì)鳥(niǎo)類進(jìn)行驅(qū)散。

■如果是無(wú)人機(jī)侵入，則無(wú)人機(jī)干預(yù)子系統(tǒng)會(huì)向探測(cè)雷達(dá)提供的三維坐標(biāo)方向進(jìn)行信號(hào)干擾，迫使無(wú)人機(jī)墜落、返航、迫降。

四，反無(wú)人機(jī)防御方案：無(wú)人飛行器干擾系統(tǒng)

小飛行器干擾儀是我國(guó)安保領(lǐng)域急需的防務(wù)裝備，用于對(duì)低空慢速小目標(biāo)如GPS定位飛行器、航模等進(jìn)行軟殺傷性攔截（干擾），具有精度高、便攜、單兵操作、“綠色”發(fā)射等實(shí)用特點(diǎn)，廣泛用于重要會(huì)議、大型集會(huì)、重要場(chǎng)所等的安全防衛(wèi)。

功能

1）能有效干擾GPS定位飛行器、航模的遙控信號(hào)，使其不能遙控操作，達(dá)到偏離原飛行路徑（航跡偏離、跌落）的目的;

2）干擾飛行器用于無(wú)線圖像傳輸頻率，阻斷其傳輸途徑;

3）一旦發(fā)現(xiàn)非法航空器靠近、進(jìn)入警戒區(qū)域，即對(duì)其實(shí)施定向干擾攔截（激光標(biāo)定目標(biāo)，隨之定向天線定向）。

2、技術(shù)指標(biāo)

1）干擾頻段

■27MHz:26-28MHz海模/車模

■40MHz:40-41MHz海模/車模/空模

■72MHz:72-73MHz空模

■L1:1575.42±10MHzGPS

■B1:1561.098±2.046MHz北斗

■2.4GHz:2405-2483MHz圖傳遙控等

2）干擾距離

■GPS飛行器：不低于1500米

■遙控飛行器：干/通比大于3（遙控距離500米以內(nèi)的飛行器）

■電源

3）電池應(yīng)用

■連續(xù)發(fā)射不低于2小時(shí)

■候機(jī)時(shí)間不低于8小時(shí)

■220VAC交流連續(xù)工作不低于8小時(shí)

4）設(shè)備重量

■20Kg

5）尺寸

■56′35′23cm

6）操作方式

■通過(guò)設(shè)備配備的遠(yuǎn)距離望遠(yuǎn)鏡一旦發(fā)現(xiàn)非法航空器靠近、進(jìn)入警戒區(qū)域，即對(duì)其實(shí)施定向干擾攔截（激光標(biāo)定目標(biāo)，隨之定向天線定向）。可單兵攜帶及操作。

五，反無(wú)人機(jī)防御方案：近中距無(wú)人機(jī)可見(jiàn)光識(shí)別跟蹤方案

1應(yīng)用場(chǎng)景

通過(guò)部署近中距無(wú)人機(jī)識(shí)別跟蹤系統(tǒng)，在禁飛區(qū)等限制區(qū)域?qū)崿F(xiàn)近中距離無(wú)人機(jī)目標(biāo)的檢測(cè)、識(shí)別、跟蹤和報(bào)警。

2系統(tǒng)介紹

2.1系統(tǒng)部署

無(wú)人機(jī)檢測(cè)識(shí)別系統(tǒng)部署方式如下：

（1）部署全景掃描攝像頭C1和放大跟蹤攝像頭C2;攝像頭C1、C2位置相對(duì)固定。

（2）C1攝像頭：該攝像頭為固定攝像頭，利用背景減除算法提取前景，檢測(cè)出無(wú)人機(jī)飛行疑似區(qū)域;

（3）C2攝像頭：該攝像頭為云臺(tái)式攝像頭，負(fù)責(zé)將無(wú)人機(jī)飛行疑似區(qū)域放大，并抓取圖像的中央成像;

（4）各類服務(wù)器：管理服務(wù)器、分析服務(wù)器、存儲(chǔ)服務(wù)器、報(bào)警服務(wù)器、配置服務(wù)器;

（5）管理客戶端。

2.2無(wú)人機(jī)識(shí)別、跟蹤方案

（1）C1攝像頭利用背景減除算法提取前景，檢測(cè)出無(wú)人機(jī)飛行疑似區(qū)域的圖像坐標(biāo)（u、v）;

（2）分析服務(wù)器利用C1估計(jì)得到的內(nèi)參參數(shù)計(jì)算偏轉(zhuǎn)角度P、T和倍數(shù)Z，并將P、T、Z傳遞給C2;

（3）C2攝像頭接收來(lái)自C1的P、T、Z信息，并讀取當(dāng)前自身的P‘、T’、Z‘信息，計(jì)算兩者差值，需要轉(zhuǎn)動(dòng)及拉伸的參數(shù)后控制云臺(tái)完成轉(zhuǎn)動(dòng)，將疑似區(qū)域放大并在C2抓取圖像的中央成像;

（4）無(wú)人機(jī)識(shí)別：利用訓(xùn)練得到的無(wú)人機(jī)模型檢測(cè)C2抓取的圖像中是否存在無(wú)人機(jī)，若存在則進(jìn)行上報(bào)，或通知C1控制C2攝像頭繼續(xù)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤，若不存在則控制攝像頭復(fù)位;

（5）如識(shí)別發(fā)現(xiàn)無(wú)人機(jī)，則生成無(wú)人機(jī)報(bào)警信息，并存儲(chǔ)無(wú)人機(jī)跟蹤視頻。

■無(wú)人機(jī)識(shí)別、跟蹤流程圖

■系統(tǒng)架構(gòu)

■系統(tǒng)架構(gòu)圖

■系統(tǒng)由各類服務(wù)器、管理客戶端、固定攝像頭、云臺(tái)攝像頭組成。

■各服務(wù)器均具有守護(hù)進(jìn)程，防止服務(wù)器程序運(yùn)行時(shí)，因意外因素掉線后重啟。

■系統(tǒng)內(nèi)各服務(wù)器功能如下：

（1）管理服務(wù)器

■負(fù)責(zé)用戶請(qǐng)求的認(rèn)證（用戶權(quán)限管理）;

■管理、調(diào)度各服務(wù)模塊，保存管理數(shù)據(jù);

（2）分析服務(wù)器

■負(fù)責(zé)將前端設(shè)備接入平臺(tái)，轉(zhuǎn)換平臺(tái)與設(shè)備間的差異;

■負(fù)責(zé)視頻智能分析功能。功能包含：攝像頭診斷功能、基本智能分析功能、無(wú)人機(jī)識(shí)別跟蹤和視頻摘要等;

（3）存儲(chǔ)服務(wù)器

■針對(duì)報(bào)警消息，保存將前端設(shè)備的音、視頻信息到存儲(chǔ)介質(zhì)中;

■并提供文件轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)，方便用戶查看;

（4）報(bào)警服務(wù)器

■負(fù)責(zé)將報(bào)警消息通過(guò)報(bào)警聲、報(bào)警燈、郵件、短信等方式通知管理人員;

（5）配置服務(wù)器

■完成系統(tǒng)中各個(gè)控制、服務(wù)模塊的配置，如人員管理、設(shè)備管理、計(jì)劃配置等工作。

2.3分析服務(wù)器

■分析服務(wù)器包含：無(wú)人機(jī)識(shí)別模塊、無(wú)人機(jī)跟蹤模塊、云臺(tái)控制模塊，分別完成如下功能：

■分析服務(wù)器架構(gòu)圖

（1）無(wú)人機(jī)識(shí)別模塊

■利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法訓(xùn)練得到的方法，針對(duì)目標(biāo)區(qū)域檢測(cè)是否存在無(wú)人機(jī)，同時(shí)區(qū)分無(wú)人機(jī)與其他疑似目標(biāo)，如飛鳥(niǎo)，云，飛機(jī)等。無(wú)人機(jī)樣本在前期進(jìn)行采集并離線訓(xùn)練。

（2）無(wú)人機(jī)跟蹤模塊

■發(fā)現(xiàn)無(wú)人機(jī)后，后臺(tái)跟蹤其運(yùn)行軌跡。如有需要，在顯示界面畫(huà)出其運(yùn)動(dòng)軌跡;

■若無(wú)人機(jī)較遠(yuǎn)（在顯示界面中小于*個(gè)像素），則調(diào)度云臺(tái)攝像頭進(jìn)行跟蹤;

（3）云臺(tái)控制模塊

■控制云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，拍攝指定位置的目標(biāo)。通過(guò)固定攝像頭中無(wú)人機(jī)所在位置，精確計(jì)算云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)角度，并控制云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng);

■如果目標(biāo)在固定攝像頭中足夠大小，則可不調(diào)度云臺(tái)控制采集目標(biāo)信息;

3擴(kuò)展應(yīng)用

■該方案提出了一種通過(guò)攝像頭云臺(tái)聯(lián)動(dòng)進(jìn)行近中距離無(wú)人機(jī)識(shí)別跟蹤的一般方法。

■利用相同的架構(gòu)，可以把云臺(tái)聯(lián)動(dòng)擴(kuò)展為一對(duì)多模式，進(jìn)行公共場(chǎng)所的多目標(biāo)跟蹤。

■為了節(jié)省成本該方法也適用于單云臺(tái)攝像頭模式，即確定了目標(biāo)點(diǎn)后直接計(jì)算云臺(tái)需要轉(zhuǎn)動(dòng)的PTZ，并控制云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，但在單攝像頭模式下要求物體移動(dòng)的角速度不能過(guò)高，否則容易導(dǎo)致跟蹤始終滯后。

六，反無(wú)人機(jī)防御方案：便攜無(wú)人飛行器干擾器（反無(wú)人機(jī)槍）

1、設(shè)備組成及原理

設(shè)備由手持式主機(jī)和電池組組成。手持式主機(jī)為三頻段發(fā)射機(jī)天線一體化設(shè)計(jì)，可以同時(shí)產(chǎn)生2.4GHz/5.8GHz頻段無(wú)人機(jī)飛控干擾信號(hào)以及衛(wèi)星定位干擾信號(hào)，通過(guò)對(duì)無(wú)人機(jī)的上行飛控信道和衛(wèi)星定位信道進(jìn)行阻塞式干擾，從而使其失去飛控指令和衛(wèi)星定位信息，使之無(wú)法正常飛行，根據(jù)無(wú)人機(jī)的設(shè)計(jì)不同會(huì)產(chǎn)生返航、降落以及墜落的管控效果。

HLD-FW16手持式無(wú)人機(jī)管控設(shè)備原理圖

2、設(shè)備技術(shù)指標(biāo)

*管控頻率范圍：2.400~2.483GHz（頻段Ⅰ）

5.725~5.850GHz（頻段Ⅱ）

1.559~1.620GHz（頻段Ⅲ）

*等效全向輻射功率：

49dBmW（頻段Ⅰ）

43dBmW（頻段Ⅱ）

46dBmW（頻段Ⅲ）

*波束寬度：水平面27°垂直面23°（頻段Ⅰ）

水平面25°垂直面22°（頻段Ⅱ）

水平面28°垂直面26°（頻段Ⅱ）