浅谈机场空域无人机入侵的探测

高峰　唐小兵

【摘 要】无人机已经越来越多的被应用在各个领域，助力社会的自动化和智能化。而不容忽视的是，由于缺乏行业监管，不少飞行爱好者大量私自购买，随意随地放飞，衍生了“黑飞”和“乱飞”，给机场空域的飞行安全和运行秩序带来了极大的隐忧。除了从制度上进行规范，利用探测技术从源头上实现探测，为后续实现干扰反制和监管打下基础。

【关键词】无人机；入侵；探测

【Abstract】Drones are being used in various fields to help automate and intelligentize society. And should not be ignored is that because of the lack of industry regulations， many flight enthusiasts to buy in great quantities， free flying everywhere， derived from the “black fly” and “flying”， to the airport the flight safety and operation order of the airspace has brought a great deal of concern. In addition to the regulation of the system， the detection technology is realized from the source， which lays the foundation for the follow-up of interference countermeasures and supervision.

【Key words】Unmanned aerial vehicle （uav）； Invasion； Detecting

如今无人机的大量普及对航空安全提出了全新的挑战，尤其是考虑到我國低空空域逐渐开放这个大背景。在无人机被广泛使用后，相关法律严重滞后的问题已不容回避[1]。目前，涉及无人机的管制规定，主要还是民航机构的一些行业规范、部门规章，法律位阶比较低，惩罚手段不够严厉[2]。机场空域是指受机场塔台控制指挥的空中空间，包括有航线、等候空区、机场进近净空区及跑道等，是飞机各种活动的主要范围。机场空域的安全关系到民航的飞行安全，不能忽视。目前我国的机场空域探测手段主要还是依据空管尤其是塔台指挥员或者正在执行飞行任务的飞行员目视发现为主[3]。利用技术若能及时探测到机场空域无人机入侵情况，我们就能依据已经探测到的情况对现状做好预判，评估并做出合理的应对措施。

目前应对无人机入侵的主要探测方法分为声光类和电磁类[4]。

1 电磁类探测

具有代表性的是英国的反无人飞行器防御系统AUDS（Anti-UAVDefenseSystem）系统，以对抗微型、小型和更大尺寸的无人飞行器的滥用所导致的日益上升的安全威胁。AUDS系统集成了Ku波段电子扫描防空雷达[5]，光电指示器、可见光/红外相机和目标跟踪软件，与定向射频抑制/干扰系统，能够对8千米范围内的无人机进行探测、跟踪、识别、干扰和制止（neutralise）。进一步而言，AUDS系统对第一类无人机中的微型无人机的有效作用距离为1千米，对第一类无人机中的迷你无人机的有效作用距离可达数千米。AUDS系统的缺点是价格高昂，目前只适用于军事领域[6]。

2 声音探测

声音探测，是指通过无人机的声音指纹进行探测。由于每架无人机，每一个型号的无人机都有其特征的音频（声音指纹），我们扫描范围是从0—96赫兹，超过了人耳0到20赫兹的听力范围，系统通过特征音频最终能够准确判断出这是何种型号的无人机，进而判断它的载荷是多大，能造成的伤害是多大[7]。

日本安保公司公司正在开发一种新的无人驾驶探测器，通过无人机的声音来进行工作，以便对非法闯入重要建筑上空的可疑不明物体进行探测。无人机检测系统每一台机器都有一个独一无二的“音频指纹”——螺旋桨的旋转声音，该种麦克风还可以监听周围500英尺范围内任意方向的声音。再将已探测到的音频与记录了所有无人机音频的Alsok数据库进行匹配。安全人员不仅能够检测出无人机来自何处，还能检测出无人机的类型。由于许多无人机对雷达隐形，目前只有这种方法比较简单有效。

3 无线电扫描

无线电扫描，主要是扫描无人机与操纵者之间的无线电连接，发现两者之间的控制电路，现在主要使用的是2.4G和5.8G的扫描。

2.4G：这个频段应用最广泛的领域就是日常家用电器，其主要用途是陆地工业无线监控工程，频点很容易把控，最大可以释放出12个频道。2.4G无线视频传输器在应用方面最广的还是能解决陆陆无线监控问题。可以让监控摄像机短距离无线传输信号，发射器模块上的电子元器体积较大，间隔距离较远，散热效果最佳，很适合长时间超负荷作业。波长略胜于5.8G有比较好的穿透力与图像稳定性。甚至还可以通过信号放大器、信号增益模块去释放出20瓦以上的功率。

5.8G：该频段目前是航拍领域使用最为广泛的无线微波视频传输器。它的体积轻盈，低热量，距离远，而且价位很透明，频道最大可以释放出32个可选。迄今仍是航拍微波传图领域的首选。工信部的信号限制当中，5.8G微波信号是消费级的开放频段，也就是说无论你是否经过许可，都可以用5.8G信号作为你航拍器的图传作业。而且在画质的处理上，优秀的5.8G视频传输器也能够完全释放出64位模拟色彩度输出，而且部分厂家对于5.8G这个频段在环境污染、辐射人体以及干扰其他无线设施测试中均得到了影响最低的评分。当然这两个频段也是无人机最常用的频段。因此使用无线电扫描无人机的2.4G和5.8G频段的方法效果很明显。endprint

4 视频分析

视频分析，确切的讲其实是截获无人机的图传视频进行有效分析。这我国自主研发的一套新系统采用了最新的射频扫描仪，能够截获无人机的图传，并且可以获得操作者的第一视角。尤其针对非恶意的第一视角，采取了控制电路的方式能够有效地避免操作者的下一步行动。并且所有的图传可以完整记录下来。如果未来有相应的法律法规就可以作为一个有效证据。

除此之外，该系统还可以采用被动扫描的方式，而不主动发射射频信号。在重要的建筑设施或机场布控数个传感器，进而保障无人机入侵能够完整的被记录下来。在系统工作的时所有采集到的数据都会通过后台服务器进行存储和分析[8]，后台服务器和云服务器进行连接。云服务器的主要功能是不间断更新新型无人机的声音指纹数据库，本地服务器可以通过云服务器获取最新的声音指纹数据库，当然这些更新都是后台自动实施的。系统安装简单且具有视频分析功能，因为有时候要避免被追踪物体是大型鸟类或塑料袋被风吹起来的情况出现。通过此手段，用户就可以实现7×24小时的自动安全防护而不需要人为干涉。系统的架构是开放的，可与现有的一些安防手段进行融合。

5 结语

综合利用现有的技术手段，加强对无人机对无人机的探测，可为后续的干扰反制和监控打下基础，也为无人机使用不当带来的危害进行约束。

【参考文献】

[1]袁雪莲，杨牧源.“黑飞”泛滥考问无人机监管[J].瞭望，2016（24）：18-18.

[2]卢倩，陆小雅，潘玉婷，等.无人机在低空空域的监管问题[J].中国民航飞行学院学报，2017，28（2）.

[3]沈振.以完备的管理保证民用无人机的安全运行[J].国际航空，2014（4）：67-69.

[4]石红梅，谭晃.国外无人机监管及反制技术最新发展概况[J].中国安防，2016（4）：100-105.

[5]许少云，金嘉旺，李仙茂.无人机干扰新体制雷达的研究[J].上海航天，2005，22（2）：51-54.

[6]茹常剑，魏瑞轩，郭庆，等.面向无人机自主防碰撞的认知博弈制导控制[J].控制理论与应用，2014（11）：1555-1560.

[7]黄开.无人机应急着陆控制技术研究[D].南京航空航天大学，2014.

[8]耿明志，戎亚新.图像跟踪技术在无人机自主着陆导航中的应用[J].兵工自动化，2007，26（1）：1-2.

[责任编辑：朱麗娜]endprint