就人类管控的区域而言,海陆空一直都是其不断拓展的重要空间。随着科技的迅猛发展,以民用无人机为代表的“低慢小”飞行器正开辟出低空经济的新蓝海,其应用范围已延伸至商业、物流、娱乐、农业等诸多细分领域。据航空航天及防务行业市场分析公司蒂尔集团分析:全球无人机市场规模2024年约为352.8亿美元,年复合增长率为13.9%;在销售量及收入方面,全球无人机销量2024年约为819万台,收入约为43亿美元。由此可见,无人机发展的风口期已至。
值得注意的是,民用无人机在爆炸式的发展进程中,一方面给人们的日常生活带来了便利与乐趣,另一方面失范的无人机飞行造成的各类安全风险也与日俱增。尤其是在民用无人机的低空防控层面,其可能会沦为不法之徒传递毒品、入侵企业系统、监视特定人私生活的犯罪工具。对此,不少国家正着手探索构建有效的管控体系,以确保低空飞行操作的安全性和无害性。
“民用无人机”是指从事除用于执行军事、警察和海关飞行任务外的无人驾驶航空器。从依托技术角度来看,民用无人机的飞行控制往往依赖于多种技术的协同配合,比如全球定位系统(GPS)、惯性测量单元(IMU)、无线通信和图像处理等。
基于此,各国正在运用通过识别内嵌技术的方式(如微波雷达、光电设备、声探测、激光雷达和数据链侦测),精准定位民用无人机。比如,在雷达运用方面,意大利芬梅卡尼卡集团研制的“猎鹰盾”无人机系统通过内置摄像机、麦克风与微波雷达监测GPS系统的联动配合,能够监控民用无人机接收和传输的电子信号,从而对其进行有效追踪并确定无人机的具体类型。
当然,随着传感器、人工智能和电池技术的发展,民用无人机的自主飞行能力和智能化水平持续提升并促使其能够执行更加复杂和精确的任务。比如,德国已经研发了一套基于传感器识别的民用无人机防御系统“DroneTracker”。该系统配备了电子频率传感器并搭载高清摄像机与音箱等硬件,在当地著名的体育场馆(如德国拜仁慕尼黑足球场)、飞机场(德国慕尼黑国际机场)、数据中心(如德国法兰克福数据中心)、高端酒店和部分私人住宅中进行布控,可在传感器层面监测民用无人机是否侵入指定领域。
此外,中国、英国、澳大利亚、德国等国家正研究通过远程黑客技术,连接民用无人机内置的无线网络和开放的远程端口,向民用无人机的实时操作系统发起防御性攻击。在无线网络层面,可以通过断开民用无人机操控者的FreeFlight控制应用使之与己方配对,进而获得无人机的完整控制权限;在模型应用层面,可以通过Bebop模型,连接目标民用无人机,获得访问民用无人机控制器的root(根)权限。比如,中国北斗安全研究院推出的ADS2000系列诱骗式民用反无人机主动防御系统,可通过无线网络、模型应用等方式,接管无人机核心导航系统,实现对“黑飞”无人机的管控抓捕。
从设计原理来看,民用无人机自身无法获得足够精准的坐标数据,势必需要依赖摄像等技术方式。因此,民用无人机在照相时,由于需要获取自身的精准位置,必定要在机身上安装GPS信号接收机。有基于此,通过干扰无人机的GPS信号接收机,可造成无人机只能依靠陀螺仪的惯性导航系统飞行,继而无法获得足够精准的自身坐标数据。要知道,如果没有精确的地形连测,无人机借助于照相机和摄像机获得的情报将丧失意义。
在GPS干扰方面,英国的经验值得借鉴。英国新型反无人机防御系统“AUDS”,由1部光学干扰器、1个4频段抑制/屏蔽系统和快速部署模块组成,集成了电子扫描防空雷达、光电指示器、可见红外相机、目标跟踪软件以及定向射频抑制系统,能够对8000米范围内的迷你无人机、1000米范围内的微型无人机进行有效干扰。
其设计原理的第一步是利用雷达和光学仪器捕捉雷达信号,从而准确定位无人机;第二步是通过发射定向大功率干扰射频,切断无人机和遥控设备之间的通信,致使无人机无法自主飞行。
在声波干扰方面,韩国先进科学技术研究院对无人机的关键组件陀螺仪进行了共振测试,发现利用声波可促使陀螺仪发生共振,令其输出错误信息,继而导致坠机。
经过测试,当扬声器距离陀螺仪10厘米左右,就可以通过笔记本电脑无线控制扬声器发声,在发出与陀螺仪匹配的噪声时,民用无人机便会从空中突然坠落;当将音量调整至140分贝时,声波可以击落40米外的民用无人机。
在信号诱骗方面,中国“御鹰”全向导航诱骗设备结合无线电、雷达等探测手段,可精确诱导无人机到指定地点降落。其设计原理是通过发射模拟的多模卫星导航诱骗信号,对民用无人机进行位置诱骗、速度诱骗、时间诱骗。设备可通过对民用无人机导航终端实施不同的欺骗策略,实现对民用无人机的驱离、迫降、航向诱导等功能。
当然,以无人机制约无人机也不失为一项良策。法国正在应用的柔性网捕捉方式就是其中的典范。在被称为“无人机拦截者”的MP200无人机下挂一张网,套住无人机,坚韧的网格可以有效破坏无人机螺旋桨的工作,导致无人机无法继续飞行,从而实施拦截。类似操作中,拦截无人机最好比目标无人机体积更大,动力更强,以便从容追上“靶机”。
在物理损毁击落方面,中国工程物理研究院研发了一款专门用于轰杀民用无人机的激光炮,通过精密激光校准民用无人机,利用2秒钟时间,可将民用无人机外壳烧出一个洞,进而引发机身着火,令其从空中坠落。
当然,更实用的是民用无人机抓捕网枪。该装置由枪身主体、旋转电机、抛射筒以及重锤网构成,抓捕网通过旋转产生的离心力带动捕网末端的配置重球向四周离散,达到一定旋转速度时电控解锁抛投,从而展开抓捕。抛射筒可以换用不同数量的重锤网,使用面广、结构简单、操作便利,在4米时网绳陆续张开,发射最佳有效距离为8至10米。
编辑:黄灵" " yeshzhwu@foxmail.com