公安无人机防控体系建设及关键技术研究

□郭兆轩，邢更力

(1.中国人民公安大学，北京 100038；2.公安部第一研究所，北京 100048)

公安无人机防控体系采用分布式网络化布置多源异类传感器，实现对低空空域的无缝探测覆盖，通过有线、无线等通信网络，实现数据融合、目标识别、威胁评估，最后通过远程控制系统实现对目标的及时处置。该系统能够整合各个设备的整体效能，可在有限警力条件下实现快速反应、精确处置。公安无人机防控体系是在无人机，技术大力发展下，公安机关面对重点区域安全，维护国家政治和治安稳定，构建低空空域安全的重要应用实践。

一、公安无人机防控体系构建要求

公安无人机防控体系建设存在跨业务、跨部门、跨系统、跨网络等诸多因素，它的构建要实现网络化、多层次的信息共享，依据体系构建优势，达到情报、指挥、处置的高效合成。[1]

(一)分布式协同处理能力及可扩展性优化

对于机场、核电站、大型油田等区域无人机防控需求，采取构建分布式、网格化公安无人机防控体系方式，各网格站点通过高效的通信网络快速将目标信息和控制指令上报指挥终端，并将区域内和附近的警力集中调用，提高对无人机的协同处理能力。通过开放式网络构架，将更多成熟有效的侦测和处置设备纳入一体化指控体系，使其具备持续优化能力。

(二)整合各单套设备能力，提升体系化探测能力

公安无人机防控体系通过整合无人机侦测设备(主要包括雷达探测、无线电侦测和光电探测)、无人机干扰压制设备(主要包括功率压制、灵巧定向式压制、诱骗压制)、捕获击毁设备(主要包括激光击毁、导弹击毁、物理捕获、能量波击毁)等，优化其设备能力，采取多种技术手段联合协同方式，构建体系化的无人机防控能力，保障重点区域的安全。

(三)建立无人机防控规范，推动体系良性发展

随着民航局、无人机行业和联盟及地方政府相继出台的无人机管理、技术、操作等规范，公安机关迫切需要制定具有强制执行效力、可操作性的复合公安执法无人机防控规范。公安无人机防控体系通过合理的规范标准和具体实际应用，既能保障空域安全和人身安全，也能促进无人机行业的发展。

二、公安无人机防控体系的组成及关键技术

公安无人机防控体系充分利用探测、识别、数据融合、通信、控制等先进技术，有效支撑公安机关对无人机的体系化防控工作。主要实现：1.快速、有效地感知空域无人机目标信息，利用多种异类传感器(雷达、光电、无线电)实现空域无缝覆盖；2.实现数据融合并能对无人机目标进行综合研判(目标分类、威胁度估计等)，达到智能决策的目的；3.实现通信指挥一体化建设，对无人机防控的情报、指挥、处置建立行之有效的指挥体系。

(一)系统组成

公安无人机防控体系采用分布式组网构架，系统由指挥分系统、探测分系统、通信分系统、处置分系统和监控防护分系统组成，主要包括雷达、光电探测设备以及探测显控终端、信息处理终端、指挥终端、数据分发服务器等，选配固定干扰设备或便携干扰设备，通过智能化指挥控制，对探测分系统发现的目标快速拦截处置。系统构架如图1所示。

图1 公安无人机防控体系架构

雷达完成防控区域无人机探测，光电探测设备在雷达探测信息引导下实现威力范围内目标的精确跟踪、确认和现场取证。雷达、光电探测设备与探测显控终端之间通过有线专网互联实现目标信息上报和指令下发，探测显控终端将经过确认的目标数据上报至指挥终端。

信息处理终端经过目标融合、分类、威胁判断，将威胁目标数据上报指挥终端，指挥终端在电子地图上显示，形成防控区域空情态势。

指挥终端通过辅助决策算法，辅助指挥员制定合理有效的处置方案，通过专网通信将目标信息及控制指令发送至信息安全接口盒，可控制选配的固定干扰设备对威胁目标实施快速干扰。

按照算法自动进行数据加密处理，通过搭载的数据中心云服务软件，向移动信息安全转换接口盒发送威胁目标数据，移动信息安全转换接口盒对数据进行解密后，将数据通过专用保密信道发送到便携引导终端实时显示，引导公安民警到达指定地点实施现场处置。

系统利用有线专网和无线专网，构建了一套分布式构架的无人机防控系统，利用指控软件辅助决策算法实现智能化指挥，指挥层级设置简单，对处置设备指挥扁平化、高效能。

(二)关键技术

1.探测技术

探测技术是指通过雷达、光电、无线电等技术实现对无人机的探测、跟踪、分类等。[2]通过主、被动方式探测目标的电磁波、红外等物理特征，从而发现目标并对目标的空间位置进行确定和跟踪，利用多种传感器获取的目标特征对目标数据进行融合后对实现目标分类识别。主要探测技术包括雷达探测技术、光电探测技术和无线电侦测技术。

(1)雷达探测技术

雷达探测技术是指雷达发射电磁波，通过电磁波在目标表面形成反射，接收机接收反射回来的电磁波信号并通过系统处理分析，获取目标的距离、方位、高度、径向速度等参数信息，完成对目标的探测。[3]针对无人机探测的雷达多采用L波段、Ku波段和毫米波雷达，采用全固态、全相参、有源相控阵、脉冲多普勒技术体制。

(2)光电探测技术

光电探测是指通过光电探测设备获取目标的可见光、红外等辐射信息，从而获得目标的方位、俯仰参数以及目标成像信息，实现对目标的捕获探测和图像分类识别。

(3)无线电侦测技术

公安无人机防控体系必须全面掌握使用环境的无线电态势，管控合法的无线电用户，同时要侦测、定位、查处、干扰非法的、未知的无线电信号，特别是无人机飞行时的控制信号和图传信号等。

上述三种主要的无人机探测技术的对比见表1。

表1 三种无人机探测方式对比

2.多传感器数据融合和目标分类识别技术

(1)多传感器数据融合处理技术

公安无人机防控体系需要综合运用多种融合处理技术，实现对目标的稳定跟踪和状态估计。如点迹预处理技术用于点迹信息的解析、坐标变换、野值剔除、时间统一、量纲统一、生成点迹处理队列；航迹起始判断技术，根据关联分配结果，对点迹与点迹关联成功的临时航迹，基于一定的起始规则，判断起始航迹；点航关联技术，用于判断计算点迹与点迹、点迹与目标航迹之间的关联关系，形成关联矩阵，运用最优规划算法求解，分配点迹；虚假鉴别技术，对起始的航迹，计算航迹的可信度和均匀度，经过多门限判断决策与多雷达印证，鉴别是否为虚假目标。对模糊鉴别的情况，进行多周期积累，逐渐清晰地识别目标；跟踪滤波技术，运用卡尔曼滤波、IMM滤波等方法，消除由于机械、探测环境影响而导致雷达探测点迹存在的随机误差，提高跟踪精度。

(2)多传感器融合目标识别技术

公安无人机防控体系综合利用多传感器的信息对目标进行融合识别，发挥光、电等多物理特征的互补性优势，通过各传感器之间的关联与互补，克服单个传感器的不确定性和局限性，更加全面地描述各类目标物理属性，提高对低空目标的识别正确率。

在对目标进行光、电单传感器识别，分别对目标光学、无线电特征与运动特征以及电磁特征与运动特征进行特征融合，与训练所得到特征模板进行匹配识别，给出光、电单传感器目标识别置信度。在进行融合识别时，通过对环境因素、目标因素以及传感器因素的综合分析，建立单传感器对目标识别效果的评估准则，并以此为依据设定进入融合识别的各传感器识别置信度的加权系数，利用D-S证据理论完成多传感器融合识别。综合多传感器的优势，构建多特征空间，可以表征目标多维信息，其多维分布或不同组合形式对目标识别提供更稳健和有效的特征，从而显著提高目标分类识别率。

3.无人机处置技术

(1)干扰压制技术

干扰压制技术是指通过欺骗性或压制性等手段对无人机的自动驾驶和控制系统、通信系统等实施有效干扰，使无人机不能正常飞行。其原理为利用干扰机发射电子信号，使目标信号接收系统接收过载、饱和或获取有效信息，从而达到干扰目标的目的。[4]

(2)捕获击毁技术

捕获击毁技术是利用抓捕或打击手段对目标实施抓捕或摧毁的一种技术手段，主要通过网弹、激光武器等接触方式对无人机实施硬杀伤。

不同的无人机处置方式对比见表2。

表2 无人机拦截处置手段对比

三、结论

通过建立无人机防控体系，利用现有的技术装备，针对我国公安无人机防控建设中面临的多部门、跨业务等特点，加强雷达、光电、无线电侦测等多种设备的集成研发，推动无人机管控系统向智能化、精确化、小型化、经济化等方向发展，同时针对公安业务特点，不仅加强集成研发，同时采用分布式组网结构，构建指挥分系统、探测分系统、通信分系统、处置分系统和监控防护分系统，形成多元立体化的公安无人机防控体系。在强化探测的同时，通过固定式与移动式相结合的反制方式，加强对无人机的管控效能，最终形成标准统一、性能可靠、经济可行的公安无人机防控体系，保障我国的低空安全，维护人民群众的财产安全和社会的长治久安。