一、違法飛行器帶來的挑戰(zhàn)
近年來，民用無人飛行器技術(shù)日漸成熟，在應(yīng)用越來越廣泛的同時，由民用無人飛行器引發(fā)的控制事故與相關(guān)安全問題日益常態(tài)化，民用無人飛行器在具有許多有益應(yīng)用前景的同時，也可能被越來越多的惡意使用。
隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的迅速發(fā)展，諸如信息網(wǎng)、電力網(wǎng)、核電站、能源基地、交通樞紐、大型水利設(shè)施、政府機(jī)關(guān)等重要場所的數(shù)量不斷增多，分布也越來越廣，安全防護(hù)面臨的環(huán)境復(fù)雜、情況多變;此外，中國經(jīng)濟(jì)實力劇增，對外交往日益擴(kuò)大，大型活動越來越多，并呈現(xiàn)出規(guī)模大、規(guī)格高的特點，且往往在人口密度大、建筑物密度高的政治、經(jīng)濟(jì)中心舉辦，由于重要設(shè)施和大型活動周邊的建筑環(huán)境、電磁環(huán)境、氣象環(huán)境、交通環(huán)境非常復(fù)雜，因此，防范、處置以多旋翼無人機(jī)為主的無人機(jī)目標(biāo)肇事和恐怖襲擊的任務(wù)將十分艱巨。
綜合來看，非法無人機(jī)可能會對維護(hù)公眾安全和正常生產(chǎn)生活秩序構(gòu)成潛在與現(xiàn)實的威脅，主要分為三個方面：
1、 空中的“偷窺者”
無人機(jī)的飛行高度，超越了絕大多數(shù)障礙物，可以輕松地對高墻大院內(nèi)的要害部門部位進(jìn)行拍照攝像。無人機(jī)擁有相對完備的攝像穩(wěn)定技術(shù)、飛行記錄系統(tǒng)、影像實時回傳系統(tǒng)，兼具定點巡航拍攝、跟隨拍攝、環(huán)繞拍攝等功能，無須改裝即可用于竊密活動。
（無人機(jī)“偷窺”）
2、危險的“中轉(zhuǎn)站”
由于重大活動現(xiàn)場或重要設(shè)施周圍的地面安保嚴(yán)密，防控手段到位，因此不法分子可能通過無人機(jī)搭載爆炸物、生物毒劑、放射性物質(zhì)或非法宣傳物向場內(nèi)投擲。利用GPS導(dǎo)航技術(shù)，即使在漆黑的夜間，無人機(jī)也能越過目標(biāo)地的圍墻、柵欄，在絲毫不驚動警衛(wèi)人員和報警設(shè)備的情況下，將有害物品準(zhǔn)確地投送到指定地點。針對委內(nèi)瑞拉總統(tǒng)的無人機(jī)炸彈給了社會一個極大的警醒!
（無人機(jī)“恐襲”）
3、不可控風(fēng)險
一些航模或者航拍愛好者，甚至是普通百姓，出于娛樂、好奇或無意，將無人機(jī)飛到活動現(xiàn)場或重要區(qū)域上空，幾年來在一些敏感區(qū)域，如民航機(jī)場、監(jiān)獄碼頭、重要的物資倉庫、重要機(jī)關(guān)、會議現(xiàn)場等等，都有因微型無人機(jī)闖入而造成的混亂現(xiàn)象，甚至造成重大的損失(例如前幾年各地民航機(jī)場禁空區(qū)的黑飛問題)。
同時，除了無人機(jī)非法闖入自身的風(fēng)險，在這些要害場所，由DIY無人機(jī)自身質(zhì)量太差以及操控原因可能導(dǎo)致發(fā)生空中碰撞、墜落、著火、爆炸等事故，也會構(gòu)成極大的危險隱患。
所以，對于這類低慢小無人機(jī)的防范或者說叫做反制系統(tǒng)，也就應(yīng)運而生。
二、無人機(jī)反制系統(tǒng)的主要技術(shù)介紹
對于低慢小無人機(jī)的反制系統(tǒng)，主要有偵測和反制兩大部分。其中，對于偵測來說，又有頻譜偵測型和雷達(dá)偵測型兩類技術(shù)體制。而對于反制技術(shù)，技術(shù)體制就更多了，例如，壓制干擾型，欺騙干擾型，物理擊毀型，直接抓捕型，等等。但是，不管哪種體制，都會涵蓋壓制和欺騙干擾，因為對于低慢小無人機(jī)來說，采用無線電壓制和欺騙干擾是最快速有效且成本最低的技術(shù)手段。下文將對于上述的各種技術(shù)做個簡單介紹。
1. 壓制式無線電干擾
如上所說，對于“低慢小”無人機(jī)來說，壓制式無線電干擾也許是最直接有效且成本最低的反制方式。壓制式反制實際上就是對于非法無人機(jī)的遙控鏈路、信息傳輸鏈路和GPS導(dǎo)航信號進(jìn)行無線電壓制干擾，讓非法無人機(jī)在一定的區(qū)域內(nèi)成為瞎子、聾子和啞巴。即使有無人機(jī)慣導(dǎo)的作用，也只能維持很短時間的原始姿態(tài)，無法按照操控者的愿望繼續(xù)運動。
通常來說，消費類低慢小無人機(jī)的無線數(shù)據(jù)鏈大概有2-3個常用的頻段，分別是2.4GHZ、5.8GHz和915MHZ，這三個頻段往往是消費類非法無人機(jī)的主要頻段。對于專業(yè)型無人機(jī)，我國工信部規(guī)定的無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈專業(yè)頻段為845MHZ和1.4GHZ。一般來說，由于我國的專業(yè)無人機(jī)往往是政府部門甚至是執(zhí)法部門使用，處于嚴(yán)格受控狀態(tài)，非法使用的概率很低，再加上這兩個專用頻段的無線數(shù)據(jù)鏈產(chǎn)品產(chǎn)量低且價格高，一般的消費類無人機(jī)很少采用這兩個頻段，所以，一般的反制干擾器主要集中在2.4GHZ、5.8GHz和915MHZ三個頻段。
GLONASS頻率表：
從以上分析可以看出，壓制式無人機(jī)反制并沒有什么技術(shù)難度，因為通信數(shù)據(jù)鏈和導(dǎo)航信號的頻點都是公開的，只要制造一個頻點相同且幅度足夠強(qiáng)的哪怕是噪聲信號，都可以起到壓制的效果。簡單說，這種反制是最為簡單、粗暴且沒有技術(shù)含量的方案!但是這種方案簡單卻有效。
當(dāng)然，除了消費類的低慢小系統(tǒng)以外，對于一些專業(yè)類無人機(jī)，甚至是軍用類的無人機(jī)，這種簡單的壓制手段也是有效的，但是對于發(fā)射功率的要求就更高了。這里暫時不做討論。
2. 欺騙式無人機(jī)干擾系統(tǒng)
相對于簡單的壓制式干擾反制系統(tǒng)，欺騙式或者叫做誘導(dǎo)式反制系統(tǒng)，就具有更高的技術(shù)含量。欺騙式反制由數(shù)據(jù)鏈欺騙和導(dǎo)航信號欺騙兩大部分構(gòu)成。
數(shù)據(jù)鏈欺騙的難度比較高，首先，我們必須實現(xiàn)偵測到目標(biāo)無人機(jī)的數(shù)據(jù)鏈并且進(jìn)行解析，如果能夠破解整個數(shù)據(jù)鏈的頻率、帶寬、調(diào)制方式和通信協(xié)議等等所有參數(shù)，這就意味著我們可以對于非法入侵的無人機(jī)可以實現(xiàn)完全的接管!這項工作的難度比較大，對于跳頻通信和采用不同加解密技術(shù)的數(shù)據(jù)鏈來說，相當(dāng)困難!如果對于市場上已知的各式各樣無人機(jī)都實現(xiàn)基于數(shù)據(jù)鏈破解技術(shù)的反制，工作量和難度幾乎是不可能的。即使是針對于某一款無人機(jī)破解成功，如果廠家調(diào)整數(shù)據(jù)鏈的技術(shù)體制和加密方式，所有工作又要重來一遍!基于數(shù)據(jù)鏈破解技術(shù)的反制系統(tǒng)，往往被軍方所采用，即針對地方的某一款特定型號的軍用無人機(jī)進(jìn)行研究破解，并接管捕獲。伊朗多次捕獲美軍的RQ47無人機(jī)，采用的就是這種技術(shù)路線。
當(dāng)然，最好的技術(shù)方案是，既能接管數(shù)據(jù)鏈，又能釋放虛假的導(dǎo)航信號，對于無人機(jī)進(jìn)行完美抓捕并未破案提供佐證!但是，在民用領(lǐng)域，各種反制手段的經(jīng)濟(jì)性也很重要，如果花了很大的人力物力，僅僅是為了一架幾千元或者幾萬元的“低慢小”，似乎不值得;而如果是可以完美繳獲一架美國的RQ47(向伊朗那樣)，或者以色列的蒼鷺系列，意義就非常重大了。
3. 物理式反制
物理式反制系統(tǒng)，說白了，就是直接擊毀或者抓捕!
對于國家與敵對國家之間的無人機(jī)反制，如果對方侵入領(lǐng)空，被侵入一方既有權(quán)力進(jìn)行譴責(zé)，也有權(quán)強(qiáng)制擊落，比如直接導(dǎo)彈擊落等等。
對于“低慢小”來說，如果用導(dǎo)彈擊落就太不劃算了!國際國內(nèi)曾經(jīng)報道很多采用激光擊落的實驗，筆者認(rèn)為，激光擊落將是一個重要的發(fā)展方向。
對付“低慢小”還有一種低成本方案，就是用規(guī)格更大的無人機(jī)，來抓捕較小的無人機(jī)。比如，有介紹用無人機(jī)攜帶網(wǎng)槍噴射網(wǎng)的辦法，對于“低慢小”目標(biāo)進(jìn)行抓捕。按照目前的技術(shù)，這類抓捕僅僅限于對微型多旋翼無人機(jī)的抓捕。對于“低慢小”固定翼無人機(jī)來說，由于其速度較快，很難網(wǎng)捕。
三、 無人機(jī)偵測技術(shù)介紹
對于無人機(jī)的實時偵測技術(shù)，目前大概也分為兩種技術(shù)路線：一種是主動式雷達(dá)探測技術(shù);二是被動式的機(jī)遇頻譜分析的偵測技術(shù)。
1. 基于雷達(dá)系統(tǒng)的偵測技術(shù)
雷達(dá)的原理是二次世界大戰(zhàn)就已經(jīng)成熟的技術(shù)。近年來，雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，隨著高速計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，各種新型雷達(dá)層出不窮，如相控陣?yán)走_(dá)、脈沖多普勒雷達(dá)、激光雷達(dá)、SAR雷達(dá)等等。雷達(dá)技術(shù)的快速發(fā)展，使得應(yīng)用范圍也越來越廣，應(yīng)用的推廣有反過來使得雷達(dá)的成本大大降低，幾近親民。從早期的海上導(dǎo)航雷達(dá)，到現(xiàn)在的各種無人車、無人船和無人機(jī)等等的探測和避障雷達(dá)，再到各種安防行業(yè)的防盜報警雷達(dá)。雷達(dá)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)。
多普勒頻移的公式如下：
雷達(dá)偵測技術(shù)主要的理論基礎(chǔ)是多普勒頻移原理，就是說，雷達(dá)發(fā)出的反射信號打到運動目標(biāo)上，目標(biāo)反射回來的電磁波信號會發(fā)生多普勒頻移，雷達(dá)天線檢測到這個頻移，反推出運動速度和方向，形成軌跡在屏幕上顯示出來。
綜上所述，可以看出雷達(dá)探測系統(tǒng)的兩個問題：一個是對于環(huán)境中受風(fēng)吹的樹木，會造成一定的誤報概率;另一個是，如果低慢小目標(biāo)懸停在空中靜止不動，雷達(dá)就檢測不到---誤報和失效的問題!
2. 被動式頻譜分析偵測技術(shù)
被動式頻譜偵測，顧名思義，就是偵測設(shè)備自己不發(fā)射電磁信號，而只是接受空中“低慢小”無人機(jī)發(fā)出的信號。頻譜偵測技術(shù)也有兩種技術(shù)方案：一種是針對無人機(jī)輻射頻譜的偵測，我們權(quán)且稱之為“輻射頻譜偵測技術(shù)”;另一種是，偵測無人機(jī)對于其他信號(例如城市的數(shù)字電視信號)的反射或者散射信號，我們權(quán)且稱之為“散射頻譜偵測技術(shù)”。
首先，我們討論輻射頻譜偵測技術(shù)。無人機(jī)受地面人員操控，肯定會發(fā)射出無線信號。那么，偵測設(shè)備收到這些信號以后，對于這些設(shè)備的無線電信號進(jìn)行分析，將這些信號跟后臺數(shù)據(jù)庫里預(yù)先存儲的信號進(jìn)行比對，如果這個信號符合數(shù)據(jù)庫里面某一個無人機(jī)型號的特征，就確認(rèn)這個信號就是某某型號的無人機(jī)。然后，后臺計算機(jī)通知干擾器施放干擾，達(dá)到反制的目的。被動型輻射頻譜偵測技術(shù)存在幾個問題如下：
1)必須事先對市場上的各種無人機(jī)無線數(shù)據(jù)鏈信號進(jìn)行采樣并存儲，對于數(shù)據(jù)庫沒有的型號，就會出現(xiàn)遺漏。例如，目前DJI公司的無人機(jī)在市場上占有份額很大，其信號特征也很明確，一般不會有問題。但是對于一些不法分子的自行攢機(jī)(如委內(nèi)瑞拉無人機(jī)炸彈)，你不可能事先知道他的數(shù)據(jù)鏈特征，就無能為力了。
2)頻譜偵測設(shè)備的靈敏度一般比較高，無人機(jī)的輻射通過建筑物反射以后造成的多徑效應(yīng)會影響對于目標(biāo)數(shù)量和坐標(biāo)的準(zhǔn)確性。
3)頻譜偵測系統(tǒng)必須架設(shè)多個接收點(3個以上)才能準(zhǔn)確探測出目標(biāo)的距離和方位。
4)由于消費類無人機(jī)使用的頻段多數(shù)是ISM(工業(yè)、科研和醫(yī)用)自由頻段，而社會上的各種通信設(shè)備如手機(jī)等等也是使用這類頻段。這樣，誤判的機(jī)會就比較多了。
但是，被動式輻射頻譜偵測技術(shù)最大的優(yōu)勢也很突出：
1)一個是本身沒有輻射，不會造成對于電磁環(huán)境的污染;
2)二是天線可以大一些，靈敏度會大大高于雷達(dá)體制，也就是探測距離往往比雷達(dá)體制更遠(yuǎn)。
3)第三個優(yōu)點，就是可以根據(jù)數(shù)據(jù)庫比對，確定入侵無人機(jī)的產(chǎn)品型號。
對于散射型偵測技術(shù)，相對來說，確定性更強(qiáng)一些，不需要事先建立無人機(jī)樣品數(shù)據(jù)庫，利用寬帶接收機(jī)，只要事先知道當(dāng)?shù)氐碾娨曨l道，選一個信號幅度最強(qiáng)的即可。這種技術(shù)介于雷達(dá)探測和輻射頻譜探測之間，兼具兩者優(yōu)點，又兼具兩者缺點。主要優(yōu)點有兩個：
1)沒有輻射，類似于“輻射頻譜偵測技術(shù)”。
2)不受外界ISM頻段的干擾，這個優(yōu)點類似于雷達(dá)偵測技術(shù)。
3)這個技術(shù)比輻射型偵測和雷達(dá)型偵測都具有更遠(yuǎn)的探測距離!
這個技術(shù)也有一個致命的缺點，如果電視信號停播，或者電視信號改頻道了，就徹底失效了!
四、 無人機(jī)自動反制系統(tǒng)組合
無人機(jī)自動反制系統(tǒng)對于重要場所、重要會議安保至關(guān)重要，但是，無人機(jī)反制系統(tǒng)怎樣才能真正發(fā)揮作用，這是一個需要認(rèn)真探討的課題，應(yīng)該針對不同的應(yīng)用場景，例如不同的場合和不同的侵入對象，做不同的配置。
一類是對于一些臨時性商業(yè)會議現(xiàn)場的安保警衛(wèi)任務(wù)，防范對象為航拍業(yè)余愛好者的情況下，簡單配置一個干擾式反制槍，由持槍警員人工警戒即可。這是因為，一方面，會議時間不會太長，而業(yè)余航拍愛好者一般屬于非惡意入侵，無非好奇心、炫耀心促使而已，不會釀成嚴(yán)重后果。
第二類是對于高級領(lǐng)導(dǎo)人的現(xiàn)場安保，就要配置高可靠性的、可以移動布防的無人機(jī)反制系統(tǒng)，確保萬無一失。這類系統(tǒng)必須具備自動偵測，自動報警和自動反制能力。
第三類是對于固定的重要場所，例如，重要的國家機(jī)關(guān)，重要的庫房(糧庫、油庫、彈藥庫等等)重地，重要的監(jiān)獄等等，由于需要長期防范，就必須裝備固定式全方位的無人機(jī)偵測、報警和反制一體化的全自動反制系統(tǒng)。
全自動無人機(jī)反制系統(tǒng)，應(yīng)該包括全自動偵測、全自動報警和全自動處置的全部系統(tǒng)。自動偵測系統(tǒng)(雷達(dá)式和頻譜式)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)以后，立即聲光報警給值班人員，同時將熱備份中的反制干擾系統(tǒng)(壓制式和欺騙式)天線對準(zhǔn)目標(biāo)，這是，分為兩個選擇，一個是天線對準(zhǔn)目標(biāo)以后，立即自動開啟干擾裝置，對于非法無人機(jī)的數(shù)據(jù)鏈和衛(wèi)星導(dǎo)航信號進(jìn)行施放干擾(壓制式或欺騙式)，直接將非法無人機(jī)在受保護(hù)區(qū)域外進(jìn)行迫降或者墜毀。
另一個選擇是，增加人為判斷的環(huán)節(jié)，通過光學(xué)或者熱成像攝像機(jī)，值班人員觀察并且確認(rèn)目標(biāo)以后，再開啟干擾壓制。
最后一個選擇是，將取證無人機(jī)飛抵目標(biāo)上空，進(jìn)行取證拍攝，爭取通過對于地面拍照，能夠找到非法操控者的證據(jù)(迫降或者墜毀的無人機(jī)型號、操控手的圖片等等)。
總之，對于這類系統(tǒng)的評價應(yīng)該集中在“系統(tǒng)可靠，智能化程度高，反制有效，取證成功率高”這四個方面。
五、 無人機(jī)反制系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)
雷達(dá)或頻譜探測距離：1-5Km
距離探測精度：小于5米
偵測角度覆蓋：180°-360°
干擾壓制距離：1-5Km
六、 無人機(jī)反制系統(tǒng)選型的注意事項
1.偵測距離和干擾距離的合理選擇
在這些基本參數(shù)中，“干擾壓制距離”一項，原則上可以考增加發(fā)射功率來提高，但是這樣做可能會引起別的問題，即電磁污染問題。尤其是對于GPS/BD的干擾，會影響到周圍正常GPS用戶的權(quán)益，例如可能會干擾到手機(jī)基站，甚至遠(yuǎn)處的機(jī)場導(dǎo)航等等。目前，我們國家對于無人機(jī)反制器的輸出功率沒有明確的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)或者規(guī)定，很多廠家是從反制器有效性的角度來任意加大發(fā)射功率，這是不科學(xué)的。建議反制器廠家應(yīng)該盡可能減小發(fā)射功率，而增加發(fā)射天線的增益，使得能量更集中對準(zhǔn)目標(biāo)以便提高作用距離。應(yīng)該杜絕使用全向天線輻射，任意加大功率的做法。這方面，建立相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是非常必要的。
對于“低慢小”的偵測雷達(dá)作用距離，也應(yīng)該采用因地制宜的做法，不應(yīng)該“殺雞用牛刀”，任意選用大功率雷達(dá)，也會造成環(huán)境污染。比如500m×500m的防護(hù)區(qū)域，用作用距離和干擾距離大于1000m的系統(tǒng)就足夠了，不必要配置2KM以上距離的反制系統(tǒng)。理論上講，如果將干擾器的距離提高一倍，發(fā)射功率必須提高4倍才行。高功率及增高了成本，也加大了對于周圍環(huán)境的污染!
2.偵測體制的合理選擇
上面已經(jīng)介紹過不同偵測體制的原理，根據(jù)工作原理、實際使用環(huán)境和防范對象，我們基本上可以做出合理的選擇：
1)比如，我們的防范目標(biāo)就是類似于DJI的常規(guī)航模，防范區(qū)域為城市內(nèi)的某體育館演唱會，這種情況下，配幾把反制槍就足夠了。
2)如果是重要場所，如監(jiān)獄、油庫或者彈藥及?；瘋}庫，需要24小時戒備，就需要配置帶有雷達(dá)偵測技術(shù)(不應(yīng)采用頻譜偵測)的全自動反制系統(tǒng)。這類場所的設(shè)備作用距離在1km左右就足夠了(城市環(huán)境下，由于建筑物對于地形的影響，距離遠(yuǎn)了也無法發(fā)揮作用)。
3)在偏遠(yuǎn)地區(qū)的重要目標(biāo)防范，可以購買頻譜式偵測(輻射型和散射型)，加上全自動干擾系統(tǒng)。作用距離盡可能遠(yuǎn)一些，比如3-5KM以上的作用距離。空曠地區(qū)，頻譜偵測距離遠(yuǎn)的優(yōu)勢才可以發(fā)揮出來。
4)對于邊境地區(qū)的敵對國家的無人機(jī)騷擾，為了不引起外交糾紛，最好的方案是將對方的無人機(jī)，通過頻譜偵測、破解等技術(shù)手段，誘導(dǎo)到我國的境內(nèi)迫降。
5)如果是對于重要領(lǐng)導(dǎo)人的安保的無人機(jī)反制，反制目標(biāo)是“惡意攢機(jī)無人機(jī)”的話，建議選擇全自動雷達(dá)偵測、干擾，并配置有效的物理摧毀裝置!確保萬無一失。
注意，這種應(yīng)用場合，建議不能選用頻譜型偵測設(shè)備，因為恐怖分子絕不會讓你事先知道他的無人機(jī)頻譜參數(shù)并錄入數(shù)據(jù)庫!
6)對于邊境地區(qū)的敵對國家的無人機(jī)騷擾，為了不引起外交糾紛，最好的方案是將對方的無人機(jī)，通過頻譜偵測、破解等技術(shù)手段，誘導(dǎo)到我國的境內(nèi)迫降。
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