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    無人機的監測與反制

    2019-05-06 17:00:57

    各國對無人機的監控主要的手段分為兩種方式:行政監管、技術防范。

    日本為了加強無人機管理,自12月10日起實施了新的《航空法》,規定人口集中的地區一律禁止飛無人機,防止無人機引發事故或被用于犯罪,違者將處以50萬日元的罰款;英國對無人機使用也作出規定,航空法第166條第三款規定,小型無人機操作員必須保持時時刻刻能看見無人機,對無人機能夠完全掌控,在飛行時應與其它飛行器、人群、車輛以及建筑保持一定的距離,以免發生碰撞事故。

    從技術角度來說。目前,國外無人機反制技術大致有信號干擾、雷達探測、激光炮擊落、綜合型技術等幾大類。

    (1)信號干擾:無人機工作時需要知道自己的精確位置,但無人機自身無法獲得足夠精確坐標數據,因此,無人機上通過安裝GPS信號接收機,采用GPS衛星導航系統與慣性導航系統相結合的方式進行飛行控制。信號干擾技術是通過影響無人機的GPS信號接收機,使其只能依靠基于陀螺儀的慣性導航系統,而無法獲得足夠精確的自身坐標數據。美國DroneDefender電波槍打擊技術美國俄亥俄州非盈利開發機構“巴特爾”(Batfeoe)最近推出了一種DroneDefender反無人機設備。DroneDefender外形酷似步槍,設備前端上部安裝了一根白色的桿狀天線。這種設備采用非破壞性技術,是首款能移動、精準、快速阻止可疑無人機靠近的專用設備。用戶只需將其指向空中的無人機,扣下扳機,就可以將目標“擊落”。該設備只對實時遙控型無人機或依靠GPS導航的無人機有效(如常見的四軸飛行器和六軸飛行器),打擊范圍約400米;歐洲空客集團反無人機系統,空中客車防務及航天公司研發了一種反無人機系統,采用干擾技術對目標信號的頻率進行干擾,而不會影響到周圍其他頻率的信號。該系統可遠距離偵察在爭議地區飛行的非法無人機并實施打擊,同時又能盡可能地減少對其他物體的影響。該系統具備信號分析技術和干擾功能,并配有雷達、紅外相機和定向儀,可以偵察到5至10公里范圍內的無人機,還可對無人機的威脅性做出判斷?;邶嫶蟮男畔煨畔?,該系統還可以對無人機的信號進行分析,一旦發現問題,系統就會通過干擾臺切斷無人機與其操作人員之間的聯系,然后定向儀會追蹤到無人機操作人員的具體位置,便于實施抓捕行動。該系統已經在公司進行了多次測試,同時還向德國和法國客戶進行過展示。

    (2)雷達探測:瑞典“長頸鹿”雷達系統,據美國H JS Jane’s國防、安全情報網站2015年9月1 6日報道,瑞典薩博公司在蘇格蘭的西弗瑞格(WestFreuqh)靶場演示驗證了其“長頸鹿”捷變多波束(AMB)雷達系統對低空、低速小型目標的探測能力。此次試驗名為“布里斯托1 5”,顯示了該雷達對低空、低速小型目標強大的探測能力(ELSS),該雷達在執行全部空中監視任務的同時,能夠執行反無人飛機系統(UAS)作戰任務。在“布里斯托15”試驗中,雷達散射截面精確到0.001平方米,增強了對低空、低速小型目標的探測能力,可自動識別低空、低速小型目標并對其進行跟蹤,業余愛好者操作低速、小型四軸無人飛機系統?!伴L頸鹿”捷變多波束雷達系統屬于地面和海洋的二維或三維G/H波段被動電子掃描陣列雷達家族系列,可在提供海岸監視能力的同時,對固定翼飛機、直升機、地面目標、干擾機和彈道目標進行分類與跟蹤;意大利“獵鷹盾”系統2015年9月15日,在英國倫敦舉辦的英國軍警裝備展DSEI上,意大利芬梅卡尼卡集團SeIex ES公司展示了其研發的“獵鷹盾”無人機系統。該系統能夠定位、辨識和控制對公共安全或是私人構成威脅的遠程微型或者小型無人機,即所謂的“流氓無人機”。該公司稱,這種設備的市場價值可能達數億英鎊;“獵鷹盾”系統利用攝像機、雷達和先進的電子設備監控無人機接收和傳輸的信號,從而對其進行追蹤并確定其類型。一旦鎖定目標, “獵鷹盾”就會利用其專有技術控制無人機,甚至將其墜毀。與其他企業利用電子戰擊毀無人機的系統相比,“獵鷹盾”優勢在于,在精準擊落“流氓”無人機的同時,可以有效避免對周邊建筑物等環境造成傷害。此外,發送無線電信號控制無人機時,還不會妨礙緊急救援服務甚至移動通訊等其他重要信號的傳輸;墨西哥JAMMER公司防衛系統墨西哥JAMMER公司開發了Tamce Bloqueador Direccional Anti-Drone防衛系統,用于家庭防空。系統的干擾功率為20瓦,可壓制幾百毫瓦的無人機。啟動開關后,干擾器可以干擾2.4G和5.8G信號,這對于大部分消費級無人機來說,遙控信號和圖傳信號都會丟失,丟失了信號后無人機只能返航或者原地降落;美國Drone Shield公司監測系統美國無人機探測系統制造商Drone Shield研發出了利用雷達或麥克風來監測無人機的技術。它內置了Raspberry Pi、信號處理器、麥克風、分析軟件、無人機聲音特性的數據庫,通過監聽周圍環境的聲音,通過聲音對比確定是否有無人機。當有無人機在附近時,通過郵件或者短信發出警報。從原理上來看,預警技術并不難,因此監控的準確性和低誤報率就非常關鍵,在這方面,Drone Shield擁有自己的專利技術。據悉,美國當局已經利用這種系統來為監獄、體育賽事和政府大樓提供安保。

    (3)綜合型技術:英國反無人機防御系統AUDS,2015年10月,英國廣播公司、美國國土安全新聞網、俄羅斯衛星網等網站分別對英國完全集成的“反無人機防御系統(AUDS)”進行報道。該系統俗稱電磁干擾射線槍,由英國的三家防務技術公司(Blighter Surveillance Systems,Chess Dynamics和Enterprise Control Systems公司)聯合研發,可以探測、跟蹤并摧毀小型和大型無人機。該系統可以全天24小時開機,全自動運行。首先使用雷達和光學儀器(即雷達探測系統)搜索無人機,當雷達或光學系統探測到目標后,動態定位和視頻追蹤系統進行跟蹤,隨后定向射頻干擾系統開始工作,發射定向的大功率干擾射頻,干擾無人機自控系統,切斷無人機與后方控制中心之間的數據聯接或無線電通訊,致使無人機無法自主飛行,導致墜毀、迫降或者返航。AUDS系統的售價約為100萬美元,可以安裝在車載平臺上,部署到軍事前線、偏遠邊境或城市地區執行反無人機任務。該系統由三個子系統和一套總控設備組成。三個子系統分別是雷達探測系統、動態定位和視頻追蹤系統、定向射頻干擾裝置。雷達探測系統由Blighter公司研制,據稱可探測反射面積0.01平方米大小的目標,最遠探測距離可達8公里,并通過選配不同的天線來實現俯仰角度和水平旋轉角度的變化;動態定位和視頻追蹤系統由CHESS dynamic公司開發,由一個可以旋轉的機械平臺加上高分辨的攝像機和熱成像相機組成,以實現視頻追蹤,可以選裝光學干擾裝置發出高密度光束;定向射頻干擾裝置由Enterprise Control Systems公司研發,它使用高增益四頻段天線來對準目標發出電波,可以使在C2頻道下工作的無線遙控裝置失靈,無法接收到指令的無人機只能盤旋不動,直到電力耗盡墜毀。報道稱,該系統于2015年5月首次公開亮相,并在歐洲(如英國、法國)和北美(如美國)野外與城市等不同地形環境中進行了測試;泰利斯公司組合裝備泰利斯公司正在推出一種由雷達、聲像探測器、定向儀、射頻和視頻定位器和激光掃描裝置組成的組合設備。對非法無人機的壓制任務由動能殺傷武器(高炮或者狙擊步槍)完成,也可以通過激光干擾、選擇性干擾、GPS電子欺騙、電磁脈沖來完成,還可以用另外一架裝備干擾設備的無人機進行攔截。泰利斯公司已經針對4旋翼無人機和其他小型無人機進行過反無人機的技術試驗。

    (4)其他技術:無線電控制采用接收器追蹤并確定無人機,使用足夠強大的電子信號照射無人機,奪取其無線電控制權。操作過程中,一旦無人機不能接收信號,就會墜毀,通過借助阻截無人機使用的傳輸代碼,進而控制無人機,令其返航。美國聯邦航空管理局(FAA) 與信息技術公司CACI推出了SkyTracker系統,該系統可在敏感地帶如機場周圍構建電子邊界線。CACI表示,該系統可利用無人機無線電線路來識別和定位在禁飛或受保護空域內飛行的無人機,還可定位無人機的操縱人員。CACI網站提到:“CACI系統可精確定位黑飛無人機,并可將同一空域內其它無人機與此區別出來?!盋ACI稱,SkyTracker還可有效地阻止指定無人機;微波干擾,微波武器又叫射頻武器,這種武器可利用高能量的電磁波輻射去攻擊和毀傷目標。與激光武器相比,微波武器作用距離遠,受氣候影響小,火力控制方便。軍事專家們預測,隨著新技術、新材料的不斷發展,微波武器將會發揮越來越多的作用。俄羅斯聯合儀表制造集團已制成超高頻率微波炮,可用于幫助地對空導彈“山毛櫸”攻擊無人機及高精度武器電子設備。微波炮射程超過10公里,將其安裝在特殊平臺上可實現360度全方位防御。該款武器除了可搭配“山毛櫸”地對空導彈用于防空外,還可檢測俄軍電子系統抗微波輻射能力;聲波干擾,聲波干擾技術就是利用聲波使陀螺儀發生共振,輸出錯誤信息,從而導致無人機墜落。研究人員發現,如果聲音足夠強(例如達到140分貝),聲波可以擊落40米外的無人機。韓國2015年8月公開了一種利用聲波干擾陀螺儀擊落無人機的技術。研究人員給無人機接上非常小的商用揚聲器,揚聲器距離陀螺儀4英寸(約10厘米)左右,然后通過筆記本電腦無線控制揚聲器發聲。當發出與陀螺儀匹配的噪聲時,一架本來正常飛行的無人機會忽然從空中墜落。當然,在真實的攻擊場景中是不可能把揚聲器接到無人機上的,這種方法還不是真正有效的反無人機措施。目前存在的難點在于瞄準和跟蹤,未來可能與跟蹤雷達配合使用。
        隨著經濟的飛速發展,無人機已經進入到了生活的各個方面。所以如何保障無人機安全有效的運行,以及與現有航空飛行器的和諧共存,成為了現實生活中一個相對急切的需求。而這勢必催生出一個龐大的無人機監管市場,這塊領域需要有更大更多的投入,確保在無人機產業發展背景下,機場等重要區域的擁有無人機監測預警以及反制能力,更好的解決在無人機普及應用大背景下的安全監管問題。



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