無人機(jī)防控系統(tǒng)的架構(gòu)、功能及多種應(yīng)用解決方案

1需求分析

1.1無人機(jī)飛速發(fā)展

隨著航空科技的發(fā)展，民用無人機(jī)市場發(fā)展迅猛。據(jù)統(tǒng)計(jì)2014年至2018年四年間，民用無人機(jī)的市場銷售從37.8萬架增長到280萬架，并且仍在以每年50%的速度快速增長。其中大疆創(chuàng)新作為無人機(jī)產(chǎn)業(yè)的龍頭企業(yè)，據(jù)相關(guān)的報(bào)道，大疆創(chuàng)新的客戶已經(jīng)遍布了全球一百多個國家，其市場占有率在70%以上。

圖1無人機(jī)數(shù)量增長

1.2小微無人機(jī)威脅現(xiàn)狀

伴隨著無人機(jī)銷量的快速上升，無人機(jī)違規(guī)、違法事件層出不窮，無人機(jī)“黑飛”造成航班大面積延誤與日俱增，給各類公共安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。同時，故意利用無人機(jī)在重點(diǎn)害區(qū)域進(jìn)行犯罪的案件也時有發(fā)生。

無人機(jī)作為一種小型低空飛行器，具有一定載荷能力，目前很多微型無人機(jī)的搭載能力，已經(jīng)達(dá)到甚至超過了10公斤。

圖2無人機(jī)威脅

2015年8月，一架攜帶有毒品的無人機(jī)進(jìn)入了俄亥俄州的曼斯菲爾德勞教所，當(dāng)它降落到監(jiān)獄內(nèi)后出現(xiàn)了嚴(yán)重的暴動。

深圳海關(guān)在深港邊境地區(qū)破獲一起特大走私手機(jī)案，犯罪團(tuán)伙利用無人機(jī)空中飛越邊境線，架設(shè)線纜，瘋狂走私手機(jī)，案值高達(dá)5億元人民幣。

2018年8月4日，委內(nèi)瑞拉總統(tǒng)馬杜羅在國民警衛(wèi)隊(duì)成立81周年慶?；顒又惺艿搅藷o人機(jī)襲擊。

越來越多的事例表明，隨著小微無人機(jī)數(shù)量的快速增加，我們面臨的小微無人機(jī)威脅越來越嚴(yán)重。這類無人機(jī)體積小、獲取容易、操作簡單、具有一定的載荷能力。一旦被不法分子利用，就可以對國家要地進(jìn)行偵查拍照，傳遞違禁物品，這對現(xiàn)有安防體制是一項(xiàng)重大威脅，必須配備有專業(yè)設(shè)備應(yīng)對此類威脅。

1.3全球應(yīng)對

應(yīng)對無人機(jī)的非法飛行迫在眉睫，工信部和民航局2018年先后發(fā)布了《關(guān)于促進(jìn)和規(guī)范民用無人機(jī)制造業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》，《無人機(jī)制造企業(yè)規(guī)范條件》和《民用無人駕駛航空器經(jīng)營性飛行活動管理辦法（暫行）》，公安部于2018年9月15日發(fā)布了無人機(jī)偵察反制裝備列裝配備意見。

歐洲航空安全局EASA于2018年2月22日公布了關(guān)于無人機(jī)監(jiān)管的修訂提案。

2018年6月13日，美國參議院通過了“防止新威脅法案”，授權(quán)司法部（DOJ）和國土安全部（DHS）在城市中部署反無人機(jī)技術(shù)。

2反無人機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀

2.1探測手段對比

在無人機(jī)防控系統(tǒng)中，探測發(fā)現(xiàn)是最大的難點(diǎn)。解決無人機(jī)探測問題的途徑主要有雷達(dá)探測、無線電偵測、光電探測和聲音探測（其中聲音探測在城市環(huán)境或復(fù)雜環(huán)境下很難有效區(qū)分無人機(jī)目標(biāo)，且探測距離僅100m左右，尚不具備工程條件）。以無人機(jī)為典型代表的低慢小飛行器種類繁多、飛行機(jī)動靈活，世界各國大力發(fā)展多種傳感器探測技術(shù)，基于各探測手段的優(yōu)缺點(diǎn)。經(jīng)對比分析，本系統(tǒng)采用雷達(dá)和無線電解析設(shè)備作為無人機(jī)的發(fā)現(xiàn)手段。

2.2反制手段對比

現(xiàn)階段無人機(jī)攔截處置有多種手段，其中以電磁干擾、強(qiáng)激光打擊、高能微波武器、網(wǎng)彈和網(wǎng)捕無人機(jī)最為典型，目標(biāo)攔截處置手段優(yōu)缺點(diǎn)對比見下表，我公司綜合各攔截手段的優(yōu)缺點(diǎn)，采用無線電干擾的方式，并預(yù)留其他打擊攔截設(shè)備接口，可高性價比完成無人機(jī)攔截處置任務(wù)。

3系統(tǒng)方案

3.1系統(tǒng)構(gòu)架

“守護(hù)者”無人機(jī)防控系統(tǒng)采用固定或車載架設(shè)的分布式組網(wǎng)構(gòu)架，主要由指揮分系統(tǒng)、探測分系統(tǒng)、通信分系統(tǒng)、處置分系統(tǒng)組成，主要包括雷達(dá)、無線電解析設(shè)備、光電與干擾集成設(shè)備以及指揮終端、服務(wù)器等，分配便攜干擾設(shè)備，通過智能化指揮控制，對探測分系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)的目標(biāo)快速攔截處置。系統(tǒng)構(gòu)架如下圖所示。

圖3“守護(hù)者”無人機(jī)防控系統(tǒng)構(gòu)架

3.2系統(tǒng)功能

系統(tǒng)完成的主要功能如下：

a）空情探測：系統(tǒng)通過雷達(dá)和無線電解析設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)距離探，實(shí)現(xiàn)“低小慢”目標(biāo)和小微無人機(jī)遠(yuǎn)距離探測預(yù)警功能，通過引導(dǎo)光電探測設(shè)備進(jìn)行目標(biāo)識別、取證；

b）態(tài)勢顯示：指揮終端接收探測顯控終端上報(bào)的目標(biāo)信息，在電子地圖界面繪制出空情態(tài)勢，為指揮人員提供直觀的空情信息；

c）威脅判斷：指揮中心對探測分系統(tǒng)上報(bào)的目標(biāo)信息，結(jié)合目標(biāo)飛行航向、電子地圖等多方面評估作出威脅評估；

d）指揮控制：在指揮中心通過遠(yuǎn)程操控，在電子地圖上標(biāo)出并顯示疑似目標(biāo)飛行軌跡；自動/手動控制干擾設(shè)備對威脅目標(biāo)進(jìn)行干擾，同時，指揮中心向便攜式干擾設(shè)備操作員報(bào)送威脅目標(biāo)信息；

e）攔截處置：干擾設(shè)備在指揮軟件控制下自動完成目標(biāo)快速干擾；處置人員使用便攜引導(dǎo)終端根據(jù)通信指揮平臺下達(dá)的攔截指令，利用手持式干擾設(shè)備完成目標(biāo)攔截處置；

f）效果評估：在無線電干擾設(shè)備按照計(jì)劃實(shí)施連接處置時，雷達(dá)、光電探測設(shè)備持續(xù)追蹤目標(biāo)，指揮平臺根據(jù)探測分系統(tǒng)上報(bào)的處置結(jié)果，確認(rèn)是否完成攔截處置任務(wù)；

g）無人機(jī)肇事者抓捕引導(dǎo)：系統(tǒng)根據(jù)無人機(jī)位置、航向信息，利用便攜引導(dǎo)終端顯示的無人機(jī)航跡、航向、速度等空情信息，可協(xié)助安保人員對違規(guī)操控?zé)o人機(jī)肇事者實(shí)施抓捕。

3.3系統(tǒng)優(yōu)勢

a）雷達(dá)探測優(yōu)勢：公司雷達(dá)探測設(shè)備經(jīng)過多次保障、演示和比賽，均取得優(yōu)異成績，雷達(dá)對小微目標(biāo)探測能力強(qiáng)；

b）無線電解析優(yōu)勢：無線電解析設(shè)備專門針對大疆消費(fèi)級無人機(jī)，可偵測并解析其無線電信號，獲取無人機(jī)型號、SN號、位置、飛行參數(shù)等信息，升級能力強(qiáng)，未來可加入新型無人機(jī)解析數(shù)據(jù)；

c）黑白名單：可將合作目標(biāo)無人機(jī)SN號或飛行信息輸入系統(tǒng)，系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)無人機(jī)的同時可分辨合作目標(biāo)和“黑飛”目標(biāo)；

d）無人值守：系統(tǒng)自動化程度高，設(shè)備部署完畢后不需人工控制，自動完成無人機(jī)目標(biāo)偵測，自動報(bào)警并反制（原則上干擾反制需要權(quán)限或人工確認(rèn)）；

e）智能化、扁平化指揮：系統(tǒng)采用智能化指控軟件，實(shí)現(xiàn)威脅排序、目標(biāo)分類及告警等輔助功能；

f）高性價比：系統(tǒng)采用智能化遠(yuǎn)程控制、高可靠性的探測及處置設(shè)備，運(yùn)營人員少、維護(hù)費(fèi)用低；

g）系統(tǒng)部署性高：設(shè)備采用集成化設(shè)計(jì)，無線電解析設(shè)備、全向干擾設(shè)備可組合使用也可單獨(dú)使用，設(shè)備體積小、重量輕、部署方便，可快速完成設(shè)備部署。

4主要系統(tǒng)指標(biāo)

5多種解決方案

5.1機(jī)場無人機(jī)安保解決方案

2018年到2019年間公司為多家機(jī)場提供解決方案并進(jìn)行系統(tǒng)試用。

5.2監(jiān)獄/要地解決方案

公司先后在監(jiān)獄/要地提供解決方案并匯報(bào)、演示、試用無人機(jī)防控系統(tǒng)。

5.3大型活動安保解決方案

5.4阿拉善比賽

公司于2019年6-7月參加阿拉善-無形截?fù)籼魬?zhàn)賽，在60多個隊(duì)伍參加的探測賽中取得第五名的成績。

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