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雷达探测无人机反制反无人机低空安全保障技术

发布时间:2022-10-06 10:39:59来源:雷竞技赛事竞猜 作者:雷竞技刀塔

  进入21世纪以来,随着智能技术的发展,无人机技术得到快速发展,其价格低廉、便于操控的优点使得无人机在各个领域得到快速的推广与使用,但随之而来的“黑飞”问题给公共安全带来了巨大困扰。基于此,结合国内外无人机侦测与反制装备发展现状,重点探讨了无人机侦查技术以及无人机反制技术,以期为无人机探测与反制技术的应用提供参考。

  进入21世纪后,各种无线传感技术、物联网技术、信息网络技术的快速发展,使得无人机技术得到快速发展,无人机已经由传统的军用,逐渐向民用等领域发展。在实践中,民众操控无人机获取信息已经成为普遍现象。随着无人机使用范围的逐渐扩大,无人机带来的安全问题也成为亟待解决的社会性问题。例如,在民用无人机使用较多的今天,社会上出现了不法分子恶意使用无人机的问题。同时,随着我国经济的快速发展,各种信息网络、移动通信、电力网、交通枢纽等重要场所增多,安全防护面临着更加复杂多变的环境。尤其是,随着我国国际地位的提升,各种国际大型活动越来越多,且这些大型活动往往处于城市经济繁荣地区,存在着人口数量大、建筑物密度高等优点,这些大型活动周边建筑环境、电磁环境、交通环境的复杂多变给安全防护带来了极大的不便。因此,采取有效的无人机侦测反制技术,预防无人机袭击、防范信息泄露成为必要。

  无人机使用的便捷性、高效性等优点使得全球各个国家都投入了大量的人力、物力资源对无人机及侦测与反制技术及装备进行研发,取得了长足的进步。以色列研制并投入使用的无人机穹,在使用的过程中,不仅能够有效地阻断无人机与地面遥控装置的联系,还能够实现对全球导航卫星系统信号的干扰,让无人机失去操控。英国投入使用的AUDS反无人机系统,能够对6英里范围内的无人机进行检测,并通过检测与阻断技术,隔断无人机与操控之间的联系,使无人机无法正常使用。俄罗斯国防系统中使用的超高频微波炮,是一种新型的微波武器,能够将操控无人机的无线电子设备破坏,使得操控者无法准确地定位出无人机的位置,并且使用微波摧毁无人机内部的控制导航系统,可以摧毁控制区域10km范围内的无人机。2018年,我国北斗实验室研发成功了一种民用反无人机系统ADS2000,该反无人机系统能够采用干扰、压制、欺骗等方法,捕获目标无人机。此外,空御发布了一项集无线电侦查与反制于一体的无人机反制系统,该系统能够利用电子侦查、无线电定位等技术实现对目标无人机的跟踪,并使用无线电干扰技术切断目标无人机的通信系统,干扰无人机的导航,达到迫使无人机降落的目的。

  无人机由于具有超低空飞行、飞行速度慢、结构小巧等特点,也被称为“低慢小”飞行器。目前随着社会各领域对无人机需求的增加,无人机的种类愈加繁多,按照无人机的外形结构可以将无人机分为固定翼、多旋翼与无人直升机。从宏观定义上说,可以将飞行速度低于200km/h、飞行高度不超过1km、雷达发射截面积小于2m2的飞行器统称为无人机。针对无人机的精准探测与反制成为现阶段国内外学者研究的重点。为提升我国无人机反制技术水平,近些年来我国进行了大量的无人机反制技术交流,取得了较为明显的成效。

  按照不同的扫描形式,可以将雷达分为相扫、机扫等种类;按照不同的调制方式,可以把雷达划分为脉冲编码、线性调频等。雷达技术是使用在有人飞机上的一种成熟的探测技术。雷达探测技术在使用的过程中具有能够满足远距离探测、对目标定位精确、反应效率高的优点,但雷达探测技术在使用的过程中存在着近距离盲区,且雷达探测技术不能实现对非导体材料飞机的探测。若无人机悬浮在空中或者处于慢速飞行状态下,因为多普勒频移较低,雷达就不能准确地探测到无人机。此外,在临海区域、存在大面积遮挡的环境中,雷达技术的探测精确度会快速下降。同时,雷达探测在使用的过程中,需要架设雷达天线,对架设条件要求較高,如果雷达天线架设在城市建筑物的楼顶,则会对周边区域产生较为明显的电磁污染,且雷达天线的建设成本较高,后期维护难度大。此外,随着城市建筑物高度的不断增加,雷达探测技术在使用过程中会遭受到诸多空中不明物体的干扰,会产生大量的误报现象,影响探测效果。雷达目标点迹方式、多目标的聚类方式等数字信号处理手段会对雷达探测产生较大影响。

  无线电频谱侦测技术包括多点定位与多点测向,一般而言,在无人机飞行的过程中,内部的飞控系统与图传系统均会发出无线电信号。无线电监测通过对没有做加密处理的操控以及图传信号进行监测,实现对目标无人机的精准定位。使用无线电频谱探测技术的优点是不受到无人机几何形状、材质以及周围建筑物的影响,不会产生电磁污染。因此,无线电频谱侦测技术常常用于长期无人值守的防御中。与雷达探测技术相比,无线电频谱侦测设备成本更加低廉,且可以满足大范围的防御需求。但无线电频谱侦测技术使用的缺点是需要多点定位,导致其定位的精度不高,对于经过加密处理的信号进行破解需要花费大量的时间,不利于提升跟踪效率。

  光电侦测主要是指利用光学技术、红外技术、激光红外等技术的成像对采集到的无人机图像进行比对分析,进而确定目标无人机的种类、位置等信息。如图1所示为光电干扰一体化设备示意图。光电侦测技术能够有效地解决雷达探测技术存在的探测盲区问题,可以对近距离目标进行准确探测。但光电侦测技术在使用的过程中存在着探测范围窄、不能高效探测区域内多架无人机的缺陷,且在使用的过程中,极易受到天气条件的影响。

  声波探测技术是指对目标无人机在飞行过程中旋翼发出声波的固定周期进行调制,来达到监测无人机的目的。声波探测频率一般为0.3kHz-20kHz。声波侦测技术在使用中存在不能满足远距离目标无人机探测、容易受到外部环境影响等缺点。

  无线电干扰包括卫星信号干扰与操控信号干扰两种形式。其中,卫星定位信号干扰是目前进行无人机反制使用最广的一种干扰手段。研究表明,大多数民用无人机使用的为GPS卫星定位系统,少数可能使用GPS/BD2卫星定位。民用无人机使用的是扩频通信技术,存在着信号弱的缺点。所以,可以通过对其卫星定位系统频点的干扰来破坏无人机。但对无线定位信号干扰的使用会对周边区域内的无线电通讯设备产生干扰。操控信号干扰是指使用遥控信号频段进行反制。通过对目标无人机信号跳变的监测,实现对特定频段的干扰。现阶段,因为无人机信号调频范围编得逐渐广泛,需要借助实时带宽较大的干扰设备,且对设备的反应速率要求较高。

  现阶段常用的网捕技术主要包括大型旋翼无人机加载网枪发射网弹、挂载捕捉网。网捕技术实施效果取决于瞄准精度,因此,对操作技术有着较高的要求。在应对蜂群式无人机袭击时,网捕技术的成功率受限。

  硬毁伤技术是指通过发射导弹、暴力竞速无人机等直接摧毁无人机的方法。硬毁伤技术对打击武器的精度要求较高,且由于打击武器的破坏性较大,不适宜使用在人员密集区域。

  激光打击技术是指通过发射激光对目标无人机的重要部位进行破坏,一般通过破坏电调模块或控制电路的方式来实现对目标无人机的反制。激光打击技术对激光功率要求较高,且每一次打击只能摧毁一架目标无人机。激光设备一般需要进行车载,并搭载油机与水冷箱等。

  高能微波打击技术是指利用微波衍射大功率微波能量作用于目标无人机电路系统中,通过破坏目标无人机电路元器件来破坏无人机。但高能微波打击技术的使用受到发射功率的影响,打击范围较窄。

  诱捕或控制链路破解主要包含卫星定位诱捕与无线电通信协议的破解。卫星定位诱捕是指借助卫星发射的虚假信号对目标无人机进行诱捕。例如,在实践中,可以通过卫星发射虚假的位置信息,让目标无人机判断错误而降落在预设区域内。卫星定位诱捕技术的优点是能够实现对无人机群的反制,且诱捕成本低,能够满足长期无人值守的需求,但该反制技术的缺点是不能有效地对自主飞行的无人机进行反制。无线电通信协议破解反制技术是指,将无人机信号通信协议破解后,模拟无人机操控者发出控制信号,实现目标无人机的捕捉。但信息技术的快速发展,使得无人机采用的通信加密技术原来越复杂,破解的难度也在不断提升。

  现今,无人机广泛地应用在工业、军事、农业、物流等领域,隨着通信技术的快速发展,尤其是5G通信网路的应用,为无人机通信频率的优化提供了巨大助力,而对无人机的探测及反制将更加困难。因此,在未来,为实现对无人机的安全监测,必然需要发展全频段探测及干扰技术。应该结合不同的使用环境,采用多种类型装备的复合式解决方案,综合考虑装备成本、机动性等多项因素,根据应用场景来布设反制装备,将大型设备与固定式、便携式设备区别开,根据实际需要灵活机动的组合使用。如雷达与光电相结合,无线电干扰与激光毁伤相结合等。返回搜狐,查看更多

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