浅谈无人机治安防控体系建设

■文/ 范殿梁 邢更力 廖洪健 毛谨

■1.公安部第一研究所 2.四川九洲防控科技有限责任公司

关键字：无人机治安防控体系 雷达探测 多传感器融合 智能防控

1 引言

近年来，以微小型无人机为代表的无人机市场在世界范围内掀起发展热潮。在应急救援、反恐维稳、边境巡逻、地理测绘、管线监测与维护、农林作业和高空拍摄等方面的应用需求增长迅速，无人机已经悄然走进各行各业，成为了“大众消费品”。随着飞行器技术的发展，无人机入侵机场、油库、核电站，以及治安防控要地、重点区域和重大活动临时现场等管制空域的概率也在迅速攀升，特别是频繁的无人机“黑飞”对以上重点区域的安全运行造成严重隐患，不仅带来巨大的经济损失，而且造成了极坏的社会影响。

为更好地保障人民群众安全，进一步提升公安机关核心战斗力，扩展公安机关保障范围，无人机治安防控体系应运而生。无人机治安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，实现目标探测、数据融合、目标识别、威胁评估、综合处置等功能。该系统能够整合各个设备的整体效能，在警力条件有限情况下实现快速部署、及时响应、全面保障。

无人机治安防控体系是在无人机快速发展，以及各类“无人机黑飞”现象愈演愈烈的背景下，公安机关应对重点区域安全，维护国家政治和社会稳定，构建低空空域安全的重要应用实践。

2 无人机治安防控体系构建要求

无人机治安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，因此要求在其构建过程中能够实现网络化、多层次的信息共享，并依据体系构建优势实现情报、指挥、处置的高效合成。

2.1 分布式协同处理能力及可扩展性优化

针对重点地区、防御区域和重大活动临时现场等场所的无人机治安防控需求，应当构建分布式、网格化的无人机治安防控体系，各网格站点通过高效通信网络快速上报目标信息并下发控制指令，同时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，能够将更多成熟有效的侦测和处置设备纳入一体化指控体系，从而提高其持续扩展和优化的能力。

2.2 整合各单套设备能力，提升体系化探测性能

无人机治安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等）、无人机干扰压制设备（主要包括功率压制、灵巧定向式压制、诱骗压制等）、捕获击毁设备（主要包括物理捕获、能量波击毁等），通过优化配置设备，采取多种技术手段联合协同方式，构建体系化的无人机治安防控能力，保障重点区域的安全。

2.3 建立无人机治安防控规范，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力、可操作性的符合公安执法的无人机治安防控规范。无人机治安防控体系通过合理的规范标准和实际应用，既能保障空域安全和人身安全，又能促进无人机行业的发展。

3 无人机治安防控体系重点防护位置

根据防护区域大小、防护任务持续时间等需求，按照不同应用场景特点，可将无人机治安防控应用分为要地防控、重点区域防控和重大活动安保区域防控三大方面。

3.1 要地防控

要地防控主要指军政机关、重要物资仓储以及监所司法单位等核心敏感场所的低空防控，是地面安防系统的延伸。这类目标通常区域不大，需要防御范围较小，但需要长时间持续防范、昼夜值守，因此需要构建具备昼夜连续无人值守的较高智能化和自动化的单站式无人机治安防控系统，辅助安保人员应对可能出现的空中威胁。

3.2 重点区域防控

重点区域防控主要包括电站、水库等重要经济目标以及试验场、城市核心区域、机场净空区域以及边境区域等。这类低空防控场所通常需要防控的区域较大，且地形复杂，存在一定的遮挡区域，单站点难以实现防护区域全覆盖，需要根据现场地形特点和周边环境，部署多个侦察处置站点，合理配备探测、处置设备，相互补充，通过多样化通信传输方式，实现整个防护区域联防联控，实现区域防护的目标。

3.3 重大活动安保区域防控

重大活动安保区域防控主要是针对临时举行重大活动、重要会议或开展重要试验时，在活动准备阶段和活动进行过程中确保重大活动不受无人机袭扰。无人机治安防控体系通过载车集成的方式，临时部署在活动现场周边，执行短时间低空防护任务。要求系统具有展开便捷、机动灵活、部署方便的能力。

4 无人机治安防控体系系统架构

无人机治安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：一是快速、有效的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；二是实现数据融合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；三是实现通信指挥的一体化建设，对无人机治安防控的情报、指挥、处置建立行之有效的指挥体系。

无人机治安防控体系采用分布式组网架构，系统由指挥分系统、探测分系统、通信分系统、干扰处置分系统组成，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。系统架构如图1 所示。

图1 无人机治安防控体系架构

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，探测显控终端将确认过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模块，可控制选配的固定干扰设备对威胁目标实施快速干扰，并通过搭载的数据中心软件，向移动信息转换模块发送威胁目标数据，移动信息转换模块对数据进行分析处理后，将数据通过相应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。系统利用有线网络和无线网络，构建了一套分布式架构的无人机治安防控系统，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，对处置设备的指挥实现高效的扁平化管理。

5 无人机治安防控体系关键技术

5.1 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，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实现目标分类识别。主要的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。

5.1.1 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。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。

5.1.2 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。

5.1.3 无线电侦测技术

无人机治安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。

上述三种主要无人机探测技术对比见表1。

表1 三种无人机探测方式对比

5.2 多传感器数据融合和目标分类识别技术

5.2.1 多传感器数据融合处理技术

对融合多个传感器目标探测信息，分别进行雷达、无线电侦测等单传感器的无人机目标检测，对目标幅值、目标相位、目标机动、目标无线电频谱等特征进行特征融合，给出雷达、无线电侦测等单传感器无人机目标检测置信度。在进行融合无人机目标检测时，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检测的各传感器识别置信度的加权系数，利用支持矢量机完成多传感器融合的无人机目标检测。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无人机目标提供更准确和有效的特征，从而显著提高无人机目标检测的概率。

5.2.2 多传感器融合目标识别技术

无人机治安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。

对目标分别进行光、电单传感器识别，分别对目标光学、无线电特征与运动特征及电磁特征与运动特征进行特征融合，与训练所得到的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准确和有效的特征，从而显著提高目标分类识别率。

5.3 无人机处置技术

5.3.1 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、饱和或不能获取有效信息，从而达到干扰目标的目的。

5.3.2 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

6 结语

无人机治安防控体系以现有的技术装备为基础，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、经济化方向发展，最终形成标准统一、性能可靠、经济可行的无人机治安防控体系，保障人民群众财产安全和社会的长治久安。