低慢小无人机侦测反制系统的技术比较

戚若宇 樊婧雯

【摘要】    低慢小无人机的侦测难度较大，其对公共安全和地区和平带来较大挑战，本文探讨了低慢小无人机的危害，分析低慢小无人机的侦测技术及反制技术，指出应结合不同应用场景及无人机的使用者来制定防范措施，构建全自动无人机反制系统。

【关键词】    低慢小无人机    侦测技术    反制技术

引言：

低慢小无人机指的是具备飞行速度慢、飞行高度低、雷达发现难度大部分或全部特征的航空器，雷达反射面积不超过2m2，飞行速度不超过200km/h，飞行高度不超过1500m，其发现难度大，捕捉难度大，应对难度大。低慢小无人机应用广泛，获取难度低，功能较强，简易轻便，因此受到市场的欢迎，当前低慢小无人机的数量不断增加[1]。低慢小无人机广泛使用的当前，也带来很多安全威胁。

一、低慢小无人机的危害

低慢小无人机可由地面遥控操作实现悬挂、抛撒、窃听、喷洒、拍照等功能，如果极端人士、不法分子利用这些功能，会对社会安全稳定及世界安全形势带来严峻挑战。2020年，也门政府军在马里卜地区的一座军营遭到了也门胡塞武装无人机的袭击，当时由于当时正是礼拜时间，所有士兵正在做祷告，因此袭击造成了大量的人员伤亡。ISIS和胡塞武装等国际恐怖组织对成员开展无人机恐怖袭击培训，利用无人机实施破坏、恐怖活动。近年来无人机入侵、携带放射性物质等事件频繁发生，可见无人机防范的难度及无人机对公共安全带来的危害。

当前低慢小无人机的危害形式包括：①失控;②恶意侦察监视、引导或配合攻击、直接供给;③无恶意闯入禁飞区。低慢小无人机的危害可发生于以下场景：①机场跑场需要设置无人机禁飞区，当无人机意外闯入时会增加与起降航班碰撞的风险，可能引起严重事故，这就要求机场立即采取停飞措施来应对这些无人机带来的威胁，从而严重影响正常航运。②人群密集的公共区域如演唱会、运动会、大型会议、商业街、广场及火车站有时可能出现正常航拍的无人机失控坠落的情况，可引起恐慌、伤亡。除此以外恐怖分子时常选择这些区域来制造恐慌事件，可能采用无人机引导实施高烈度袭击，也可能通过无人机投放毒物、炸弹等危险物品。③小型无人机边境走私货物、运输毒品，这会对边境秩序带来挑战，对国内市场秩序、群众生命健康安全带来威胁。④无人机搭载定向拾音麦克风及航拍摄像机后具备高空窃听及偷窥的功能，对涉及国家秘密单位带来威胁。⑤军事领域：敌方可能使用使用低慢小无人机对交通枢纽、重大涉密场所、机动中的分队、营地及单兵实施侦察、引导供给、袭击等。

二、低慢小无人机侦测技术

侦测低慢小无人机是进行反制的前提，侦测要求精确、快速，这样才能为实施反制措施提供支持。

2.1雷达探测

雷达基于飞行物体的反射波来对低慢小无人机的位置侦测，通过雷达可以获得目标的形状、尺寸、角方向、径向速度、距离、微多普勒特征等。雷达可侦测1-5km范围的无人机。这一技术的优势在于技术成熟，能实现远距离侦测。这一技术的局限性在于：当低慢小无人机悬停时发现难度较大;容易出现误报，不能实现风筝、鸟类、低慢小无人机的准确鉴别;对外发射信号会对其他信号造成干扰;不能发现被树木及楼房遮挡的无人机;高精度雷达价格高昂等[2]。

2.2无线电频率监测

低慢小无人机传输载荷数据、控制飞行需要与外部通信来实现，这个过程产生的无线电信号具有特异性。无人机通信频段主要包括2.4GHz频段（主要用于不需要传输载荷数据的无人机和玩具无人机）、2.4+5.8GHZ（载荷数据、飞控指令的频段不同）及通过433MHz、868MHz、915MHz频段传输飞控指令，通过1.3GHz传输载荷数据。当低慢小无人机处于复杂电磁环境下时，普遍需要采用调频+扩频的飞控信号调制模式。

无线电频率监测基于扫描无人机的频率来识别低慢小无人机，其侦测距离为1-6km。这一技术的优勢在于无辐射，技术成熟，能对较远距离的低慢小无人机进行侦测，缺陷在于当无人机为静默方式时不能探测。

2.3可见光/红外探测

这一技术基于无人机的视觉特征/热信号来对无人机进行侦测，侦测距离2km。这一技术的优势在于可实现可视化、全天候监控，缺陷在于探测距离比较短。

2.4声学探测

这一技术识别无人机马达的独特声音来进行检测，这一方法成本低廉，使用方便，但侦测距离200m，侦测距离非常近，当环境比较嘈杂时采用这一侦测方法的效果不明显。声学探测主要应用于可见光/红外探测的辅助[3]。

2.5金属探测

低慢小无人机的起落架、机甲多为铝合金，绕组、电动机轴为钢铁材质，因此理论上可以使用金属探测的方法来探测低慢小无人机。金属探测器中，应用较多的设备是电磁感应型探测设备，这一技术基于金属物干扰交变电磁场的原理来监测技术，在低下金属探测、探雷、安检等方面应用广泛。

三、低慢小无人机反制技术

欺骗干扰、无线电压制是低慢小无人机成本最低、最有效、最快速的反制手段，对低慢小无人机的反制技术探讨如下。

3.1欺骗式无人机干扰系统

欺骗式无人机干扰系统包括导航信号欺骗、数据链欺骗。对基于美国GPS/中国BD/俄罗斯ALONASS的导航系统发射虚假的卫星导航信号，如果与真正的GPS导航信号相比，虚假的卫星导航信号功率明显更高，那么无人机按照虚假导航信号飞行，飞至受保护区域外自行降落或坠毁，从而保护关键区域。由于导航信号的格式及频点相对固定，因此发射虚假卫星导航信号来反制无人机比较容易操作。采用虚假导航信号诱导非法无人机降落可实施完美抓捕，这能为破案取证带来很大便利。

就数据链欺骗上，需要侦测并解析无人机的数据链，破解数据链的通信协议、调制方式、带宽及频率后，可完全接管非法入侵的无人机。这一技术有一定难度，数据链采用的加密技术较多，外加跳频通信都比较难以处理。想要对市场上所有无人机都采用数据链破解技术来进行处理，那么工作难度及工作量都极大。即便是成功破解了某一款无人机，厂家对数据链的加密方式及技术体制进行调整后，那么就需要再次破解。这一技术主要是应用于研究破解特定型号的军用无人机并接管捕获。例如伊朗就是使用这一技术捕获美军RQ47无人机。

最理想的情况是接管数据链的同时释放虚假导航信号，让无人机降落到指定地点完美抓捕。但是对民用领域而言，反制无人机需要考虑经济性，如果花费大量人力物力只抓了一家几万甚至几千的低慢小无人机，那性价比就很低;如果抓捕了类似于以色列苍鹭序列、美国RQ47无人机，那性价比就比较高了。

3.2压制式无线电干扰

反制低慢小无人机时，成本最低、最直接有效的方法是压制式无线电干扰。这一方法通过无线电来压制、干扰非法无人机的GPS导航信号、信息传输链路、遥控链路等，让特定区域的低慢小无人机失控，不能按照操控者的意图运动。

低慢小无人机的无线数据链的频段上面已经讲过，我国工信部规定无人机数据链专业频段为1.4GHz及845MHz，这两个频段的价格高、产品产量不高，因此消费类无人机几乎不使用这两个频段。我国的专业无人机均为政府部门、执法部门使用，均严格受控，因此极少出现非法使用的频率。因此915MHz、5.8GHz、2.4GHz是压制式无线电干扰的主要频率。

当前绝大多数卫星导航芯片均兼容GPS、CLONASS及BD，主流芯片技术采用其中两种或以上体制的融合算法。从原理上分析，无线电压制信号幅度足够，能覆盖卫星导航的频点，那么无人机的自动导航能力就会丧失。导航信号及通信数据链的频点都透明，制造幅度够呛、频点相同的信号，那么就可以压制无人机，因此这一技术的难度并不高，也非常有效。这一技术对低慢小无人机、专业无人机甚至军用无人机都能非常有效，但是对发射功率提出较高要求[4]。

3.3物理式反制

这一方法其实就是直接抓捕或击毁低慢小无人机。国家与敌对国家的无人机反制式，如果一方侵入另一方领空，那么被侵入方有权选择谴责或强制击落。对低慢小无人机而言，采用导弹击落性价比不高，国内外有很多激光击落的报道，因此激光反制将是物理式反制的一个发展方向。

除此以外，还可以采用规模更大的无人机来实施抓捕。例如无人机携带网枪喷射网抓捕低慢小无人机，但是就当前而言，这种抓捕方法只适用于抓捕微型多旋翼无人机，固定翼无人机飞行速度较快，采用这种方法的抓捕难度比较大。

四、无人机反制系统组合

无人机反制系统需要结合不同侵入对象、不同场景来针对性配置。对临时商业会议的情况，防范对象仅为航拍业余爱好者，仅配备干扰式反制枪，持枪警卫警戒即可。原因在于此类会议通常不会持续太长时间，业余航拍爱好者也只是处于好奇、炫耀的心理来操纵无人机，并非恶意入侵，通常不会造成严重后果。

对高级领导人的现场安保，需要配备可移动布防、可靠性强的无人机反制系统，需要具有自动侦测、报警及反制的能力。对重要固定场所如重要库房、重要监狱、国家机关等，这些地点都需要长期防范，这就需要采用集无人机监测、报警及反制一体化的固定式全自动反制系统。

全自动无人机反制系统的侦测、报警、处置均应为全自动，当频谱式、雷达式自动侦测系统发现目標后，这时及时对值班人员进行声光报警，将反制干扰系统天线对准目标。这时可以立即自动开启干扰装置，对非法无人机的卫星导航信号、数据链采用欺骗式、压制式干扰，在受保护区域外迫降、击毁非法无人机。也可以增加人为判断，经热成像、光学摄像机来进行拍摄，值班人员观察、确认后干扰压制。除此之外，还可以起飞取证无人机到达目标上方取证拍摄，尽可能拍摄地面来获得非法操控者的线索。

五、结束语

无人机技术的发展，易操控、低成本的消费级和工业级无人机已被广泛应用，同时，伴随而来的各种“黑飞”现象也严重威胁公共安全和国家安全，亟需有效的技术手段进行监管。无线电探测与反制是当前无人机探测与反制的重要手段。

参  考  文  献

[1]轩书哲，周昊，柯良军.无人机集群对抗博弈综述[J].指挥信息系统与技术，2021，12（02）：27-31.

[2] 范蓓，韩军. 无人机侦测反制技术研究应用与思考[J]. 警察技术，2020（6）：62-65.

[3] 周安斌. 浅谈无人机自主巡航与信息目标侦测打击[J]. 中国机械，2020（18）：24，26.

[4] 吴海生，熊浩明，吴海莲，等. 小型无人机在侦测旱獭贩运活动的应用[J]. 青海畜牧兽医杂志，2019，49（3）：57-61.

[5] 国光明，杨健，欧海英. 无人机侦测反制技术与装备发展研究[J]. 武汉公安干部学院学报，2020，34（4）：21-24.

[6]宦国杨，杨新民.远程投送无人机集群作战规划方法和关键技术[J]. 指挥信息系统与技术，2019，10（5）：54-58.