要地防控反无人机系统及其关键技术研究

作者:查重猫     发表时间:2021-02-20 20:38:30   浏览次数:11



  摘要:无人机技术近几年发展迅速,不仅应用在军事领域也被广泛应用在民用领域。但随着无人机的推广和普及,在为人们带来便利的同时也出现了安全危害。军民领域中对低空无人机进行防护与反制的呼声越来越高,本文根据反无人机的各种方法进行分析,对反无人机系统进行深入研究,总结了其关键技术,希望能够为反无人机探测和防护提供有效参考。

  关键词:要地防控;反无人机系统;关键技术研究

  近几年,信息、通讯和控制领域的技术不断发展,让无人机具备了低成本、小体积、重量轻、操控简单、稳定性高、灵活性强、适用性强等特点。这样的特点积极带动了无人机产业的快速发展,也让工业级和消费级的无人机普及范围拓宽,不仅在民用方面更在军事领域也得到了广泛的应用。但因无人机尚无统一的行业规范标准,造成许多无人机操控飞行处于没有相关法律管制的状态,给人们带来便利的同时也造成不必要的公共安全危害甚至是国家安全危害,对无人机反制技术的研发迫在眉睫。

  1、国内外反无人机技术发展现状

  目前,各国对无人机的反制技术主要包含了声波干扰、信号干扰、激光炮、夺取无线电控制、反无人机无人机以及黑客技术。虽然各种技术有各自不同的特点以及效果,总体上可以分为三大类型:

  1.1 干扰阻断类系统

  干扰阻断类的反无人机系统应用较为广泛,对目标无人机发射定向的大功率干扰射频,切断无人机的遥控通讯,迫使无人机降落。大部分无人机飞行控制采用的都是惯性导航系统与GPS卫星导航系统。干扰阻断类系统可以干扰GPS信号,导致无人机失去作业的精准度。另外,研究人员认为可以利用声波来干扰陀螺仪的共振,以此扰乱无人机的平衡系统,这种也属于干扰阻断类系统。

  1.2 直接摧毁类系统

  直接摧毁类反无人机系统主要采用激光炮的形式,精准瞄准无人机的任意部位,击落低空飞行的无人机,通常可以在发现无人机后几秒钟对其进行击落。美国针对无人机反制无人机的研究中提出可以研制战斗类无人机作为反无人机的重要方法。

  1.3 监测控制类系统

  前两种方法都会造成无人机坠机,进而带来不必要的影响。采用监测控制类反无人机系统能够侵入到无人机的系统中,阻断传输代码,让无人机自动返航。通过对无人机发送无线电信号来干扰无人机的操作,这样能够有效避免无人机坠机造成不必要的安全事故。但这项研究距离真正控制无人机仍然有些差距,但各国政府都积极投入到其中,并加大了研究的力度。

  2、反无人机系统设计

  针对无人机的特点,反无人机系统的设计应当包含低空雷达探测、无线电侦测、光电跟踪、导航干扰、链路干扰以及网捕等内容,这样能够满足不同的场景和用户需求,采用多种干预手段能够有效对无人机进行反制。

  2.1 系统设计

  反无人机系统应当集成低空雷达、无线电探测、光点跟踪、导航干扰、链路干扰、网捕设备以及控制平台,真正做到发现无人机、跟踪无人机以及反制无人机。该系统具备探测预警、侦测定位、飞行监管、飞行服务、行政管理以及反制干预等相关功能,可针对一定空域范围的无人机进行及时的发现、识别以及快速反制。对未知身份无人机非法进入重要场所能够进行有效的防护。本系统主要组成部分为探测识别系统、指控系统以及反制系统。其中探测识别系统中融合了雷达、光电以及电磁等多重属性传感器,能够对目标进行定向探测;指控系统则连接军民航以及无人机云系统等监视数据,可以对各类业务数据进行集中处理、存储以及分法,对合法和非合法的无人机动态能够进行展示以及飞行管理,并对其信息进行记录。反制系统则能够对无人机进行导航干扰、链路干扰以及网捕。

  2.2 要地防控反无人机系统

  2.2.1 系统主要功能:

  系统能够在复杂的环境中采用多种传感器来有效探测低慢小无人机,确认识别目标身份,利用光电设备对无人机目标进行精准跟踪,对能够产生威胁的无人机进行干扰、诱骗或者激光击落。对无人机以及操作人员能够进行定位,追踪的同时能够进行视频取证,并且可以将食品进行保存和回放。

  2.2.2 系统主要特点:

  系统设计具备组合化和模块化特点,能够根据用户的具体需求来进行组合配置。能够快速布放和撤收,携带便捷,具有较为灵活的执行力。系统具有较强的适装性,可以完成车载设计。同时系统也可以采用组网运行,以蜂窝网络的结构来对重点区域进行覆盖式探测和拦截。

  2.3 关键技术

  2.3.1 “低慢小”目标信息处理技术

  在复杂的环境中,需要考虑到雷达抗干扰的问题,对典型场景进行杂波图分析,充分结合无人机的小目标回波信号特征,提升探测雷达对低慢小无人机的探测精准度。目前对多个无人机的目标跟踪采用分批量测数据以及目标航迹跟踪的方式,在多目标以及复杂背景的情况下往往存在着传感器不完善、个数不确定、环境不确定、缺乏跟踪知识等问题,无法精准地判断量测数据的来源,这就让传感器与目标源无法做到很好的量测对接。选择更加适合的跟踪方案能够降低关联有效量测数,增加计算量就可以提升算法的实时性和跟踪性能。反无人机系统中包含了雷达探测器以及光电传感器能够进行组网运行,在进行无人机的探测方面能够对多传感器数据进行融合,通过多个传感器所获得的目标信息进行综合识别和推理进而确认目标,根据一致性描述来进一步做出评估和判断。对传感器资源进行优化管理,最大限度获取有效信息,提升融合效果。

  2.3.2 射频侦测定位技术

  射频侦测定位能够对无人机的通信频率进行侦测并对无人机以及操控人员进行定位,这也是公安部门的关注焦点,能够为有效抓捕非法操控人员提供技术支持。现阶段我国民用无人机的控制信号处于不同的几个频段内,射频接收机能够进行分段的搜索来有效探测目标。WiFi信号与蓝牙信号在活动时会产生较为活跃的噪音,探测信号时也需要克服噪音的影响。无人机的控制信号持续时间较短并且有跳频的情况,目标信号的探测技术能够精准定位无人机信号频段,进而指挥射频接收机记录数据,降低无效数据的总量。

  2.3.4 干扰诱骗技术

  针对商业无人机的通信频段可以采用超高频宽带来进行干扰,干扰方式主要采用扫频干扰、噪声干扰以及电频干扰。针对大疆等品牌商业无人机的干扰主要采用天线频段、波束宽度、极化方式、增益以及自适应射频功率大小等配置。通过导航诱骗技术来对导航信号进行转发和诱骗,干扰信号的功率要比真实信号强这样能够提升无人机的捕获概率。干扰机可以自主产生并且发射接近真实信号的诱骗信号,将真实峰玻璃跟踪环路,达到诱骗的效果。通过规划诱骗航路来对无人机进行诱骗管控捕获,采用实时航路偏差来控制无人机到达预定捕获的区域。

  结束语:综上所述,反无人机技术在探测和拦截方面仍然存在着许多问题,无人机的集群作战对防控体系也存在着较大的隐患和挑战,针对反无人机系统和关键技术的研究泼在北街。国内外在反无人机的研究方面仍然处于起步阶段,面临着成本高、技术不完善等一系列瓶颈,最重要的是针对必要功能的实现,在此基础上结合多种技术来完善反无人机的体系。因此,需要充分利用现有的传感器和诱导系统来针对无人机制作反无人机战略,尽快研发新型反无人机装备,为将来的反无人机作战打下良好的基础。——论文作者:王恒治

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