要地防控反無人機(jī)系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)研究
作者:檢測購系統(tǒng) 發(fā)表時(shí)間:2021-02-20 20:38:30 瀏覽次數(shù):312
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摘要:無人機(jī)技術(shù)近幾年發(fā)展迅速,不僅應(yīng)用在軍事領(lǐng)域也被廣泛應(yīng)用在民用領(lǐng)域。但隨著無人機(jī)的推廣和普及,在為人們帶來便利的同時(shí)也出現(xiàn)了安全危害。軍民領(lǐng)域中對(duì)低空無人機(jī)進(jìn)行防護(hù)與反制的呼聲越來越高,本文根據(jù)反無人機(jī)的各種方法進(jìn)行分析,對(duì)反無人機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行深入研究,總結(jié)了其關(guān)鍵技術(shù),希望能夠?yàn)榉礋o人機(jī)探測和防護(hù)提供有效參考。
關(guān)鍵詞:要地防控;反無人機(jī)系統(tǒng);關(guān)鍵技術(shù)研究
近幾年,信息、通訊和控制領(lǐng)域的技術(shù)不斷發(fā)展,讓無人機(jī)具備了低成本、小體積、重量輕、操控簡單、穩(wěn)定性高、靈活性強(qiáng)、適用性強(qiáng)等特點(diǎn)。這樣的特點(diǎn)積極帶動(dòng)了無人機(jī)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,也讓工業(yè)級(jí)和消費(fèi)級(jí)的無人機(jī)普及范圍拓寬,不僅在民用方面更在軍事領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用。但因無人機(jī)尚無統(tǒng)一的行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),造成許多無人機(jī)操控飛行處于沒有相關(guān)法律管制的狀態(tài),給人們帶來便利的同時(shí)也造成不必要的公共安全危害甚至是國家安全危害,對(duì)無人機(jī)反制技術(shù)的研發(fā)迫在眉睫。
1、國內(nèi)外反無人機(jī)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
目前,各國對(duì)無人機(jī)的反制技術(shù)主要包含了聲波干擾、信號(hào)干擾、激光炮、奪取無線電控制、反無人機(jī)無人機(jī)以及黑客技術(shù)。雖然各種技術(shù)有各自不同的特點(diǎn)以及效果,總體上可以分為三大類型:
1.1 干擾阻斷類系統(tǒng)
干擾阻斷類的反無人機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用較為廣泛,對(duì)目標(biāo)無人機(jī)發(fā)射定向的大功率干擾射頻,切斷無人機(jī)的遙控通訊,迫使無人機(jī)降落。大部分無人機(jī)飛行控制采用的都是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)與GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。干擾阻斷類系統(tǒng)可以干擾GPS信號(hào),導(dǎo)致無人機(jī)失去作業(yè)的精準(zhǔn)度。另外,研究人員認(rèn)為可以利用聲波來干擾陀螺儀的共振,以此擾亂無人機(jī)的平衡系統(tǒng),這種也屬于干擾阻斷類系統(tǒng)。
1.2 直接摧毀類系統(tǒng)
直接摧毀類反無人機(jī)系統(tǒng)主要采用激光炮的形式,精準(zhǔn)瞄準(zhǔn)無人機(jī)的任意部位,擊落低空飛行的無人機(jī),通常可以在發(fā)現(xiàn)無人機(jī)后幾秒鐘對(duì)其進(jìn)行擊落。美國針對(duì)無人機(jī)反制無人機(jī)的研究中提出可以研制戰(zhàn)斗類無人機(jī)作為反無人機(jī)的重要方法。
1.3 監(jiān)測控制類系統(tǒng)
前兩種方法都會(huì)造成無人機(jī)墜機(jī),進(jìn)而帶來不必要的影響。采用監(jiān)測控制類反無人機(jī)系統(tǒng)能夠侵入到無人機(jī)的系統(tǒng)中,阻斷傳輸代碼,讓無人機(jī)自動(dòng)返航。通過對(duì)無人機(jī)發(fā)送無線電信號(hào)來干擾無人機(jī)的操作,這樣能夠有效避免無人機(jī)墜機(jī)造成不必要的安全事故。但這項(xiàng)研究距離真正控制無人機(jī)仍然有些差距,但各國政府都積極投入到其中,并加大了研究的力度。
2、反無人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
針對(duì)無人機(jī)的特點(diǎn),反無人機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)包含低空雷達(dá)探測、無線電偵測、光電跟蹤、導(dǎo)航干擾、鏈路干擾以及網(wǎng)捕等內(nèi)容,這樣能夠滿足不同的場景和用戶需求,采用多種干預(yù)手段能夠有效對(duì)無人機(jī)進(jìn)行反制。
2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
反無人機(jī)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)集成低空雷達(dá)、無線電探測、光點(diǎn)跟蹤、導(dǎo)航干擾、鏈路干擾、網(wǎng)捕設(shè)備以及控制平臺(tái),真正做到發(fā)現(xiàn)無人機(jī)、跟蹤無人機(jī)以及反制無人機(jī)。該系統(tǒng)具備探測預(yù)警、偵測定位、飛行監(jiān)管、飛行服務(wù)、行政管理以及反制干預(yù)等相關(guān)功能,可針對(duì)一定空域范圍的無人機(jī)進(jìn)行及時(shí)的發(fā)現(xiàn)、識(shí)別以及快速反制。對(duì)未知身份無人機(jī)非法進(jìn)入重要場所能夠進(jìn)行有效的防護(hù)。本系統(tǒng)主要組成部分為探測識(shí)別系統(tǒng)、指控系統(tǒng)以及反制系統(tǒng)。其中探測識(shí)別系統(tǒng)中融合了雷達(dá)、光電以及電磁等多重屬性傳感器,能夠?qū)δ繕?biāo)進(jìn)行定向探測;指控系統(tǒng)則連接軍民航以及無人機(jī)云系統(tǒng)等監(jiān)視數(shù)據(jù),可以對(duì)各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理、存儲(chǔ)以及分法,對(duì)合法和非合法的無人機(jī)動(dòng)態(tài)能夠進(jìn)行展示以及飛行管理,并對(duì)其信息進(jìn)行記錄。反制系統(tǒng)則能夠?qū)o人機(jī)進(jìn)行導(dǎo)航干擾、鏈路干擾以及網(wǎng)捕。
2.2 要地防控反無人機(jī)系統(tǒng)
2.2.1 系統(tǒng)主要功能:
系統(tǒng)能夠在復(fù)雜的環(huán)境中采用多種傳感器來有效探測低慢小無人機(jī),確認(rèn)識(shí)別目標(biāo)身份,利用光電設(shè)備對(duì)無人機(jī)目標(biāo)進(jìn)行精準(zhǔn)跟蹤,對(duì)能夠產(chǎn)生威脅的無人機(jī)進(jìn)行干擾、誘騙或者激光擊落。對(duì)無人機(jī)以及操作人員能夠進(jìn)行定位,追蹤的同時(shí)能夠進(jìn)行視頻取證,并且可以將食品進(jìn)行保存和回放。
2.2.2 系統(tǒng)主要特點(diǎn):
系統(tǒng)設(shè)計(jì)具備組合化和模塊化特點(diǎn),能夠根據(jù)用戶的具體需求來進(jìn)行組合配置。能夠快速布放和撤收,攜帶便捷,具有較為靈活的執(zhí)行力。系統(tǒng)具有較強(qiáng)的適裝性,可以完成車載設(shè)計(jì)。同時(shí)系統(tǒng)也可以采用組網(wǎng)運(yùn)行,以蜂窩網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)來對(duì)重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行覆蓋式探測和攔截。
2.3 關(guān)鍵技術(shù)
2.3.1 “低慢小”目標(biāo)信息處理技術(shù)
在復(fù)雜的環(huán)境中,需要考慮到雷達(dá)抗干擾的問題,對(duì)典型場景進(jìn)行雜波圖分析,充分結(jié)合無人機(jī)的小目標(biāo)回波信號(hào)特征,提升探測雷達(dá)對(duì)低慢小無人機(jī)的探測精準(zhǔn)度。目前對(duì)多個(gè)無人機(jī)的目標(biāo)跟蹤采用分批量測數(shù)據(jù)以及目標(biāo)航跡跟蹤的方式,在多目標(biāo)以及復(fù)雜背景的情況下往往存在著傳感器不完善、個(gè)數(shù)不確定、環(huán)境不確定、缺乏跟蹤知識(shí)等問題,無法精準(zhǔn)地判斷量測數(shù)據(jù)的來源,這就讓傳感器與目標(biāo)源無法做到很好的量測對(duì)接。選擇更加適合的跟蹤方案能夠降低關(guān)聯(lián)有效量測數(shù),增加計(jì)算量就可以提升算法的實(shí)時(shí)性和跟蹤性能。反無人機(jī)系統(tǒng)中包含了雷達(dá)探測器以及光電傳感器能夠進(jìn)行組網(wǎng)運(yùn)行,在進(jìn)行無人機(jī)的探測方面能夠?qū)Χ鄠鞲衅鲾?shù)據(jù)進(jìn)行融合,通過多個(gè)傳感器所獲得的目標(biāo)信息進(jìn)行綜合識(shí)別和推理進(jìn)而確認(rèn)目標(biāo),根據(jù)一致性描述來進(jìn)一步做出評(píng)估和判斷。對(duì)傳感器資源進(jìn)行優(yōu)化管理,最大限度獲取有效信息,提升融合效果。
2.3.2 射頻偵測定位技術(shù)
射頻偵測定位能夠?qū)o人機(jī)的通信頻率進(jìn)行偵測并對(duì)無人機(jī)以及操控人員進(jìn)行定位,這也是公安部門的關(guān)注焦點(diǎn),能夠?yàn)橛行ёゲ斗欠ú倏厝藛T提供技術(shù)支持?,F(xiàn)階段我國民用無人機(jī)的控制信號(hào)處于不同的幾個(gè)頻段內(nèi),射頻接收機(jī)能夠進(jìn)行分段的搜索來有效探測目標(biāo)。WiFi信號(hào)與藍(lán)牙信號(hào)在活動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較為活躍的噪音,探測信號(hào)時(shí)也需要克服噪音的影響。無人機(jī)的控制信號(hào)持續(xù)時(shí)間較短并且有跳頻的情況,目標(biāo)信號(hào)的探測技術(shù)能夠精準(zhǔn)定位無人機(jī)信號(hào)頻段,進(jìn)而指揮射頻接收機(jī)記錄數(shù)據(jù),降低無效數(shù)據(jù)的總量。
2.3.4 干擾誘騙技術(shù)
針對(duì)商業(yè)無人機(jī)的通信頻段可以采用超高頻寬帶來進(jìn)行干擾,干擾方式主要采用掃頻干擾、噪聲干擾以及電頻干擾。針對(duì)大疆等品牌商業(yè)無人機(jī)的干擾主要采用天線頻段、波束寬度、極化方式、增益以及自適應(yīng)射頻功率大小等配置。通過導(dǎo)航誘騙技術(shù)來對(duì)導(dǎo)航信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)和誘騙,干擾信號(hào)的功率要比真實(shí)信號(hào)強(qiáng)這樣能夠提升無人機(jī)的捕獲概率。干擾機(jī)可以自主產(chǎn)生并且發(fā)射接近真實(shí)信號(hào)的誘騙信號(hào),將真實(shí)峰玻璃跟蹤環(huán)路,達(dá)到誘騙的效果。通過規(guī)劃誘騙航路來對(duì)無人機(jī)進(jìn)行誘騙管控捕獲,采用實(shí)時(shí)航路偏差來控制無人機(jī)到達(dá)預(yù)定捕獲的區(qū)域。
結(jié)束語:綜上所述,反無人機(jī)技術(shù)在探測和攔截方面仍然存在著許多問題,無人機(jī)的集群作戰(zhàn)對(duì)防控體系也存在著較大的隱患和挑戰(zhàn),針對(duì)反無人機(jī)系統(tǒng)和關(guān)鍵技術(shù)的研究潑在北街。國內(nèi)外在反無人機(jī)的研究方面仍然處于起步階段,面臨著成本高、技術(shù)不完善等一系列瓶頸,最重要的是針對(duì)必要功能的實(shí)現(xiàn),在此基礎(chǔ)上結(jié)合多種技術(shù)來完善反無人機(jī)的體系。因此,需要充分利用現(xiàn)有的傳感器和誘導(dǎo)系統(tǒng)來針對(duì)無人機(jī)制作反無人機(jī)戰(zhàn)略,盡快研發(fā)新型反無人機(jī)裝備,為將來的反無人機(jī)作戰(zhàn)打下良好的基礎(chǔ)。——論文作者:王恒治
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