北斗与空管 新品新技术 机场反恐 热点透析

无人机入侵探测、干扰技术介绍

传统意义的安防,只是侧重地面,对于整个上空完全没有防护,可以说只要价值接近500美金无人机就可以突破价值4000亿的安防市场。全世界在安防、安保上的巨额投入正随着无人机的兴起而逐渐瓦解。近日,中国民航科学技术研究院北京发展有限公司副总经理赵永杰在2016年航空安全新技术机场应用专题研讨会上表述了上述观点。赵永杰从空防安全的角度上发表主旨演讲,充分地介绍了无人机的探测技术、干扰技术与系统。

无人机消费市场分析

消费级无人机的出现也只有四五年时间,但发展的异常迅猛。2015年无人机市场销售额达到了17亿美金,一共交付了430万架,令我们民族非常骄傲的是大疆无人机占据了半壁江山,共占据了10亿美元的市场。

无人机是下一个摩尔定律的产业,随着时间的发展,载荷越来越大,价格越来越低。同时,随着无人机载重越来越大、飞行距离越来越远,其用途也越来越广泛。

几年前消费级无人机只能装载很小的镜头,但现在它可以装载单反相机的镜头,甚至可以载重十几公斤级的物品,可以进行农药播撒或者是贩毒等有益及有危害的使用。同时,其飞行距离越来越远,目前,常见的消费级无人机可以达到50公里的飞行距离,速度达到170公里每小时,载荷达到15公斤的水平。

随着无人机行业的加速发展,很多有益的使用越来越多,当然也产生了一定的危害,其中有些是无意识的破坏活动。比如:用无人机进行航拍摄影,刚好附近有一架飞机经过,其本意并不想破坏航空安全,但是实际已经破坏了航空安全。还有恐怖主义威胁与有目的的从事一些犯罪活动。

无人机的危害与日俱增

传统意义的安防,只是侧重地面,对于整个上空完全没有防护,可以说只要价值接近500美金无人机就可以突破价值4000亿的安防市场。

全世界在安防、安保上的巨额投入正随着无人机的兴起而逐渐瓦解。因为无人机,以及消费级无人机的兴起,完全能够突破安防。最典型的就是对监狱投放毒品、投放枪支,仅仅30秒就可以突破这个防线。

第二,对重要的设施,包括政府大楼、油库、核电站等重要设施威胁特别是去年,欧洲发生的几次类似恐怖主义威胁,但最后没有发生,其中就有恐怖分子明确说要去破坏法国的核电站。还有2015年1月,无人机坠毁于美国白宫;2015年4月,无人机坠毁于日本首相官邸等等,这些都是爱好者的恶作剧,没有造成很大的影响。2013年12月,从事测绘工作的北京某公司,用无人机飞到北京首都机场的空域进行测绘,造成了十余个航班的起飞延误,这起无人机活动被我军空军雷达发现,最后派直升机迫降了该无人机,但这次造成的破坏是非常严重的,仅部队就出动了1000多人,还出动了两架歼击机、两架直升机、雷达26部,最后该公司几人均受到了法律的惩罚。

对此,美国FA已经出台了个人无人机需要注册备案的文件,但目前我国还没有针对无人机管理的规范,即使有,也没有应对恶意无人机攻击的文件。

无人机入侵探测手段

据赵永杰介绍,国际上有很多研究机构和公司在开发无人机的入侵探测手段,从某种程度上讲,发现无人机远远比击落它更为困难。目前主流的技术有几种,第一种就是雷达,最典型的代表就是英国的AUDS系统,是由三个英国公司合作开发的,是利用了先进的相控阵雷达发现目标,然后用光学去追踪目标,最后用干扰器去击落,这套系统非常先进,当然造价也非常高,据了解这套系统价值在一千万人民币左右,而且雷达系统是对中国禁运的。

第二种技术是声音探测;第三种是无线电扫描无人机与操控者之间的控制电路;第四种是视频分析。

航科院开发的无人机探测技术是上述后三种技术的融合。

首先,利用声波探测。由于每架无人机,每一型号的无人机都有特征的音频(声音指纹),我们扫描范围是从0—96赫兹,超过了耳朵的听力范围(人耳的听力范围是0到20赫兹),系统通过特征音频最终能够明确的判断这是什么型号的无人机,进而判断它的载荷是多大,造成的伤害是多大。

其次,通过扫描无线电,现在是2.4G和5.8G的扫描,主要是看是否有人在遥控无人机。

第三,是摄像头,包括:可见光摄像头识别和红外摄像头识别。

这三种技术是互为补充的,因为单独依赖某一种技术,可能会出现一些误解或者是误报,这三种技术能够极大地提高可靠性。

同时,系统采用了射频扫描仪,能够截获无人机的图传,并可以获得操作者的第一视角。特别针对非恶意的第一视角,采取了控制电路方式,并告诉对方:“这架无人机操控正在被我们监控”,这样能够有效地避免操作者的下一步行动。而且所有的图传可以记录下来。如果未来有法律法规就可以作为一个有效证据。

此外,系统还可以采用被动扫描的方式,并不主动发射射频信号。

一个重要的建筑设施或者机场,需要布控多个传感器,从而保障无人机的入侵能够完整的记录下来。

在系统工作的时候,所有采集到的数据通过后台服务器进行存储和分析,后台服务器与云服务器进行连接。云服务器的主要功能是不断更新新型无人机的声音指纹库,本地服务器可以通过云服务器下载获取最新的声音指纹数据库,这些更新都是后台自动实施的。

该系统安装简单,具有视频分析功能,因为有时候要避免被追踪的物体是大型鸟类或者塑料袋被风吹起来的情况。通过这样的手段,用户可以实现7×24小时的自动安全防护,不需要人为干涉。系统的架构是开放的,可以与现有的一些安防手段进行融合。

无人机干扰技术

现在对无人机干扰有几个主流技术:第一,用无线电干扰,直接干扰2.4G的控制频率或者5.8G的控制频率。

第二,GPS干扰。如果无人机是通过GPS自主飞行,用GPS干扰是非常好的手段。

第三,激光干扰。假如附近出现无人机,用激光枪打上去,正好干扰到飞行员的视角,但危害也非常大。

第四,网箱。发现无人机,有一种枪能够直接把网打出去,用物理的手段捕获,这种是比较好的手段,但这种手段易造成无人机完全损坏。

第五,大型无人机撒网。这也是一种物理手段,即派一架更大的无人机飞到这架无人机上方撒网给捕获,这种手段也易造成无人机完全损坏

可以说,针对不同应用领域、不同的市场,对无人机的干扰也有不同的技术属性。但对于机场这一特殊行业来说,上述这些手段是无效的。比如采用无线电技术干扰,那么是否有法律障碍?无线电是否会干扰机场的通信?采用GPS干扰是否会威胁到飞机的导航系统?目前均存在法律和技术上的问题。也是未来需要去努力完成的。

【文章根据2016年航空安全新技术机场应用专题研讨会现场速记整理,如有不当,还请随时联系】

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