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摘要：在梳理無人機偵測反制技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，以某看守所為例，設(shè)計了適合于監(jiān)管場所使用的無人機防控系統(tǒng)。結(jié)合近年來國內(nèi)多次反無人機對抗賽實際情況，對無人機偵測反制技術(shù)面臨的困境進行了總結(jié)，并提出現(xiàn)階段提升無人機防控成功率的方法。

關(guān)鍵詞：無人機偵測技術(shù)；無人機反制技術(shù)；無人機防控成功率

隨著無人機技術(shù)的成熟，民用無人機產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域得到小斷拓展。但與此同時，由誤操作或惡意使用無人機引發(fā)的安全事件也層出小窮，對國家安全、空中航道安全、民眾生命財產(chǎn)安全和個人隱私等造成嚴重威脅，已經(jīng)成為行業(yè)痛點。為解決此類問題，無人機偵測反制技術(shù)作為重要的防范手段取得了長足發(fā)展，偵測、定位、干擾、捕獲、摧毀等技術(shù)手段日漸豐富。

一、無人機偵測反制技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

(一)少匕人機偵測技術(shù)

無人機偵測是無人機管控反制系統(tǒng)的感知單元，只有J決速、精確地偵測到目標后，才能有效地采取后續(xù)的反制措施。目前，主要的無人機偵測手段包括雷達探測、無線電頻譜監(jiān)測、司一見光肛外探測、聲波識別等，其原理、偵測距離、優(yōu)缺點詳見表。

(二)少匕人機反制技術(shù)

無人機反制技術(shù)從手段上可以分為捕獲摧毀類和驅(qū)離迫降類兩種，捕獲摧毀類主要有槍支導(dǎo)彈摧毀、網(wǎng)捕測彈攔截、激光毀傷等手段;驅(qū)離迫降類主要有無線電阻斷、GPS誘騙、協(xié)議破解等技術(shù)。

二、監(jiān)管場所無人機防控系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

本文以某看守所為例，設(shè)計了一套適合于監(jiān)管場所使用的無人機防控系統(tǒng)。

(一)管J為)沂尤人{兒防控技術(shù)的體制選扦

對比各種技術(shù)方案，綜合平衡了無人機偵測、反制各種技術(shù)的性能指標、技術(shù)成熟度、建設(shè)成本、性價比、環(huán)保及輻射、監(jiān)管場所場景適應(yīng)性等因素后，監(jiān)管場所無人機防控系統(tǒng)技術(shù)方案設(shè)計如卜:1.無人機偵測技術(shù)基礎(chǔ)配置無線電偵測技術(shù)，采用固定式安裝設(shè)備。如果應(yīng)用場所周圍300m內(nèi)有其他建筑時，考慮到周邊干擾源會導(dǎo)致偵測設(shè)備誤報，補充增加圖像識別設(shè)備對報警進行確認。偵測原理如圖1所示。<1)測向原理偵測設(shè)備一般由多個扇面(8個以上)組成，形成360。角度的全覆蓋，每個扇面覆蓋小于45。的范圍。偵測設(shè)備開機后對周邊電磁環(huán)境進行實時掃描，當范圍內(nèi)出現(xiàn)數(shù)據(jù)庫中有關(guān)無人機頻譜信息時，根據(jù)其所出現(xiàn)的扇面獲得無人})L方向。<2)測距原理偵測設(shè)備測距原理基于電磁波空問損耗模型進行估算，根據(jù)自由空問損耗算法:LS二32.45十20Xbg}')MHm十20Xbg})KM①LS為傳輸路徑損耗。偵測設(shè)備能夠測量到范圍內(nèi)的無人機控制信號接收場強值R1，已知當前商用無人機控制模塊發(fā)射功率R2(如大疆精靈4的發(fā)射功率參數(shù)為20dBm)，PJ一計算出LS二R1一R20OOF為無人機控制信號的頻率。測算周邊電磁環(huán)境情況，能夠獲取。根據(jù)自有空問損耗公式，在已知路徑損耗(LS)和頻率(F)的情況卜，能夠測算出偵測設(shè)備與無人機之問的距離(D)。<3)多站協(xié)同測距算法多站協(xié)同的情況卜，可以基于三角定位算法，更加準確的測算出無人機的實際位置。基于場強值的三角定位算法由接收節(jié)點測量接收到的無線信號強度，通過信號強度，得出節(jié)點之問的距離后根據(jù)三角測量法或其他算法求解節(jié)點坐標未知信息。可計算出傳播過程中的損耗，再利用已知的理論或經(jīng)驗的信號傳播衰減模型計算出節(jié)點之問的距離。2.無人機反制技術(shù)基礎(chǔ)配置無線電阻斷技術(shù)，采用固定式安裝設(shè)備和手持式設(shè)備，補充配置協(xié)議破解技術(shù)。如果應(yīng)用場所周圍300m內(nèi)有其他建筑時，優(yōu)先考慮采用協(xié)議破解技術(shù)進行反制，避免造成周邊大范圍干擾。3.技術(shù)體制選擇小結(jié)某看守所無人機防控系統(tǒng)整體設(shè)計方案包括無人機偵測和反制等功能。系統(tǒng)中的無線電阻斷設(shè)備同樣基于450扇面強電磁干擾原理。由偵測設(shè)備測算出無人機大致方向以及判斷出其大致距離后，聯(lián)動反制設(shè)備進行電磁干擾。因此，反制設(shè)備對實際的定位精度并小敏感。考慮到經(jīng)費成本J清況，系統(tǒng)配置一套設(shè)備偵測設(shè)備能夠滿足用戶的使用需求。當然，如果監(jiān)管場所位于機場、大型電力設(shè)施、煉油廠裝置區(qū)、儲油(氣)庫等有自身特殊管控要求場所的區(qū)域內(nèi)，設(shè)計方案還需要滿足上述場所的特殊要求。(_)v;管場所尤人機防控的}x_域范ltl根據(jù)國家空中交通管制委員會制定的《無人駕駛航空器飛行管理暫行條例》第二}一八條對監(jiān)獄等監(jiān)管場所的規(guī)定，輕型無人機(對應(yīng)市場上的消費級無人機)管控空域范圍為“監(jiān)管場所以及周邊200m范圍的上方”，及“真高120m以上空域”。同時根據(jù)第三}一七條規(guī)定，“輕型無人})L在除禁區(qū)外的適飛空域飛行，無需申請飛行計劃”。監(jiān)管場所低空空域管控范圍劃分如圖2所示。

(二)管J為所尤人機防控系統(tǒng)使用流程要求

結(jié)合監(jiān)管場所的實際情況，無人機防控系統(tǒng)建設(shè)部署后，應(yīng)按照規(guī)范流程進行使用。當無人機入侵到監(jiān)管場所防護空域時，無人機防控系統(tǒng)偵測到此次入侵行為，并對該無人機進行持續(xù)跟蹤，監(jiān)管場所啟動無人機防控預(yù)案，并在防控系統(tǒng)的跟蹤信息引導(dǎo)卜進行干擾、捕獲無人機。當無人機防控系統(tǒng)識別出該無人機信息(型號、標識等)時，通過特定網(wǎng)絡(luò)將該信息以及入侵證據(jù)報送到公安機關(guān)進行報案，由公安機關(guān)啟動應(yīng)急機制。當無人機防控系統(tǒng)獲取到無人機操控者位置信息時，監(jiān)管場所向公安機關(guān)報案，并提供無人機操控者位置信息，協(xié)助公安機關(guān)追查。

三、當前無人機防控存在的主要問題

近年來國內(nèi)舉辦了多次反無人機對抗賽，從實際情況來看，無人機偵測反制系統(tǒng)在性能、實用性、使用合法性等方面都存在一些問題。

(一)少匕人機偵測反制成功率小

2017年以來，國內(nèi)舉辦了多次模擬實戰(zhàn)的反無人機對抗賽，國內(nèi)大多數(shù)無人機偵測、反制產(chǎn)品的制造商參加了此類比賽，但測試結(jié)果小盡如人意。在比賽中能夠適應(yīng)小同的場景、成功完成偵測反制任務(wù)的產(chǎn)品少之又少。沒有任何一種無人機偵測反制系統(tǒng)是100%有效的。主要原因如卜:<1)任何一種偵測反制方式都有比較明顯的劣勢。例如雷達小僅有自區(qū)，而且難以發(fā)現(xiàn)體積小、截面積小、低空慢速飛行的無人機;無線電阻斷影響周圍正常使用的設(shè)備;激光毀傷和網(wǎng)彈等硬毀傷反制方式，容易產(chǎn)生次生傷害。<2)由于前期調(diào)研小夠扎實、對實際使用場景分析小足，閉門造車式的研發(fā)，使得系統(tǒng)難以滿足實戰(zhàn)，這是反無人機系統(tǒng)成功率小高的重要原因之一。無論采取哪種偵測反制技術(shù)，原理上走得通并小代表實際應(yīng)用中能夠使用，演示中能夠偵測反制無人機并小代表實際應(yīng)用中的成功率高。<3)諸多反無人機系統(tǒng)生產(chǎn)廠家基本以大疆系列無人機為測試依據(jù)，給后期應(yīng)用帶來很大局限性。雖然大疆系列無人機在全球占據(jù)了極大的市場，但進行破壞活動的無人機多為自制或更改頻率的無人機。<4)靈敏度與誤報之問的矛盾難以解決。為保證系統(tǒng)有效性，無人機偵測系統(tǒng)必須降低漏報率和誤報率。這要求無人機偵測系統(tǒng)必須足夠靈敏，但過于敏感的系統(tǒng)可能會產(chǎn)生大量誤報，從而導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常使用。與此同時，無人機技術(shù)發(fā)展并小是停滯小前的。因此，反無人機技術(shù)必須對無人機技術(shù)的新進展持續(xù)響應(yīng)。缺少尤人機偵測反制系統(tǒng)相關(guān)標準目前，無人機偵測反制系統(tǒng)相關(guān)標準仍屬空白。標準的缺失意味著系統(tǒng)的性能和可靠性之問可能存在顯著的差異，也引發(fā)了對系統(tǒng)安全性的質(zhì)疑。特別是在民用領(lǐng)域，即使功能完備的無人機偵測反制系統(tǒng)也可能存在安全風險。例如，對緊急無線電通信產(chǎn)生嚴重干擾。

(二)關(guān)于尤人機偵測反制系統(tǒng)應(yīng)用的法律法規(guī)建設(shè)

目前，在大多數(shù)國家，都沒有明確的法律法規(guī)來規(guī)范無人機偵測反制系統(tǒng)的使用。在大多數(shù)發(fā)達國家，使用信號干擾設(shè)備(包括更先進的定向系統(tǒng))即使小是非法的，也是受限制的。在美國，無線電偵測系統(tǒng)可能違反竊聽法、禁比截取電子通信信息等法律條款，即使只是通過卜載有關(guān)無人})L位置和遙測信息來監(jiān)測和跟蹤無人機的系統(tǒng)也可能違法。破解無人機通信協(xié)議可能會違反計算機欺詐和濫用等相關(guān)法案。在我國也面臨著同樣的問題，目前法律法規(guī)仍沒有明確的規(guī)定，誰能夠使用無人機反制設(shè)備、使用哪種方式的反制設(shè)備。無人機的飛行必須合法合規(guī)，必要時采取一些技術(shù)手段進行防范反制是理所應(yīng)當?shù)摹５牵瑹o人機反制系統(tǒng)是把“雙刃劍”，稍有小慎就會對民航通信等業(yè)務(wù)領(lǐng)域產(chǎn)生干擾。例如，2019年上海進博會前夕，位于進博會場館以北500m、距虹橋機場3.5km的某小區(qū)樓頂，一套正在使用的無人機反制系統(tǒng)，造成當時在虹橋機場至九亭附近的機組的GPS信號失效。

四、提升無人機防控成功率的方法

無人機的偵測與反制，是困擾世界各國的難題，目前還沒有一個絕對有效的解決方案，但可以通過以卜方式提升無人機防御的成功率。

(一)建立尤人機管控系統(tǒng)

無人機管控系統(tǒng)通過與外部的無人機應(yīng)用系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換，匯集歷史飛行軌跡數(shù)據(jù)和人員背景審查數(shù)據(jù)，開展信息關(guān)聯(lián)查詢分析和大數(shù)據(jù)分析，對無人機基礎(chǔ)信息、使用信息、所有人和關(guān)系人信息等進行分析，對無人機進行危險等級刻u，為無人機重點防控提供情報預(yù)警支撐，為公安機關(guān)“落地查人”提供信息查詢支撐。

(二)融介多種手段提

人機偵測反制成功率近年來無論是大型活動的安全保衛(wèi)、要人駐地日常警衛(wèi)，還是高鐵、機場等交通線路的保護，無人機偵測反制系統(tǒng)的需求越來越多。仔細分析上述需求，會發(fā)現(xiàn)應(yīng)用環(huán)境、防御區(qū)域、防御效果都有很大的小同。設(shè)計無人機防御系統(tǒng)時，應(yīng)該充分考慮應(yīng)用環(huán)境(城市還是野外)、附帶損傷的要求(軟殺傷還是硬殺傷)以及無人值守的要求，同時還要考慮成本、機動性等因素，建設(shè)多種手段相結(jié)合的無人機偵測反制反系統(tǒng)。例如在監(jiān)管場所，采用無線電頻譜掃描、視頻等多種方式協(xié)同偵測無人機;在遠郊曠野，采用大功率微波干擾和激光毀傷相結(jié)合的手段，進行無人機的反制。

(三)建立尤人機偵測反制系統(tǒng)標準體系

我國研制無人機偵測反制產(chǎn)品的單位眾多，水平參差小齊，應(yīng)盡快構(gòu)建以國家標準、行業(yè)標準為主體的無人機偵測反制系統(tǒng)標準體系，提升技術(shù)水平，加強對此類產(chǎn)品的檢測。同時，完善相關(guān)法律法規(guī)建設(shè)，為無人機偵測反制系統(tǒng)的應(yīng)用掃除法律障礙。

作者：范蓓 韓軍 單位：公安部第一研究所 北京中天鋒安全防護技術(shù)有限公司