反无人机：无人机探测与反制技术现状及发展

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无人机探测与反制的市场需求主要体现在要地无人机探测与反制、重大活动安保以及高铁无人探测与反制等领域。其中要地包括:监所司法、重要场所、军事基地、机场、核电部门、政府机关等。从公安防控任务的角度,无人机防控可以分为针对重点地区的日常防控、针对重要警卫活动的现场防控,以及针对重点部位、重大活动现场和临时警卫现场无人机误闯或非专业性破坏的反制工作。
一、无人机探测技术
无人机以其超低空飞行、慢速和小型的特点,被称之为“低慢小”飞行器。其品种繁多,从外形结构来分类可分为固定翼无人机、多旋翼无人机和无人直升机,通常界定为速度200km/h以下、飞行高度1000m以下、雷达发射截面积2m?以下。 对这类无人机的精准探测及反制尚属世界难题。为了考察现有装备的技术水平,近几年公安部举办了多次无人机探测拦截装备实测技术交流会及挑战赛,全国多家无人机反制装备厂家参加,来自全国各省地市的公安机关代表现场观摩了实测情况,并组织了交流研讨。现将探测技术分类及特点总结如下:
(一)雷达探测
雷达分类繁多,根据扫描方式可以分为相扫、机扫等,根据调制方式可以分为脉冲编码、线性调频等。雷达技术是一种非常成熟的探测有人飞机技术,具有探测距离远、空间定位准、反映速度快的优势。 但雷达扫描存在近距离盲区,对于非导体材料制成的飞机无法探测;在无人机悬停或低速飞行时,由于多普勒频移较低,无法探测到无人机目标;在临海、森林遮挡、楼宇遮挡的情况下,探测效果也会受到影响。由于雷达天线的波束条件限制,需要较好的架设条件(如城市环境中,需要架设在高大建筑物顶层),对于周围的环境有电磁污染,造价昂贵,需要专业的技术人员操作。同时,空中的不明干扰物,也会造成大量虚警、形成误报;雷达目标点迹的起批方式、多目标的聚类方式等数字信号处理手段也会对雷达探测产生很大影响。
(二)无线电频谱探测
频谱探测又分为无线电频谱多点定位和无线电频谱多点测向,通常情况下,无人机在飞行过程中飞控系统和图传系统都会发射无线电信号。无线电监测就是通过对未加密的操控及图像传输信号进行监测,发现并识别无人机信息。其优势在于不受无人机尺寸、材质、建筑物遮挡限制,没有电磁污染、可以用于长期无人值守的无人机防御任务中。无线电频谱探测装备的造价和成本相对较低,能够在较大的范围内定点布设。缺点是需要多点定位、空间定位准确程度有限,对加密信号跟踪破译耗时较长。此外,由于是被动的接收无人机发射信号,对于自主飞行模式的或处于无线电“静默”状态下的无人机无法探测。频谱库属于先验型数据库,对于未知的无人机频段探测效果劣于常用已知机型。 介于目前部分无人机会针对频谱探测设备进行跳频反制,对于超高频率的跳频无人机频谱没法很好的进行跟踪。 在城市复杂电磁环境下,被动式的频谱探测容易受到干扰。
(三)光电探测
光电探测技术通过光学成像、红外成像、激光红外成像以及热成像技术采集无人机图像进行分析对比,从而判断无人机类型、位置等参数。 此技术优点在于可以弥补雷达探测盲区的欠缺,完成近距离的精准探测。 缺点是探测范围有限;应对多架无人机目标时能力有限;易受天气干扰(雾霾、雨雪、沙尘天气会影响目标的扫描和跟踪)。
(四)声波探测
声波探测技术通过无人机的电机和旋翼发生旋转对声波产生固定周期的调制,并对该调制声波进行探测。主要探测频率在0.3kHz~20kHz范围内,通过与既有的无人机音频数据库进行匹配,以类似人类声纹识别的方式探测无人机目标。这种探测距离有限,易受环境影响。
(五)电视广播探测
电视广播探测的原理类似于无线电频谱探测,利用探测区域附近的公共电视广播信号为参考基准,当无人机对广播信号产生反射时,频谱设备对反射信号进行检波,通过多点定位无人机。
单一的探测手段往往不能解决复杂的无人机探测难题,通常需要采用多种探测手段相配合,如雷达+光电搜索相配合,利用雷达探测范围广、探测距离远、可以处理多目标的优势,配合光电设备近距离无盲区的优势,才能做到无盲区、快速响应、精准跟踪。 多种探测信号的融合是无人机探测技术的关键,如果不能做到各种探测手段的有机融合,很可能会导致探测失效。