戚若宇 樊婧雯

【摘要】? ? 低慢小無人機的偵測難度較大，其對公共安全和地區(qū)和平帶來較大挑戰(zhàn)，本文探討了低慢小無人機的危害，分析低慢小無人機的偵測技術及反制技術，指出應結合不同應用場景及無人機的使用者來制定防范措施，構建全自動無人機反制系統(tǒng)。

【關鍵詞】? ? 低慢小無人機? ? 偵測技術? ? 反制技術

引言：

低慢小無人機指的是具備飛行速度慢、飛行高度低、雷達發(fā)現(xiàn)難度大部分或全部特征的航空器，雷達反射面積不超過2m2，飛行速度不超過200km/h，飛行高度不超過1500m，其發(fā)現(xiàn)難度大，捕捉難度大，應對難度大。低慢小無人機應用廣泛，獲取難度低，功能較強，簡易輕便，因此受到市場的歡迎，當前低慢小無人機的數(shù)量不斷增加[1]。低慢小無人機廣泛使用的當前，也帶來很多安全威脅。

一、低慢小無人機的危害

低慢小無人機可由地面遙控操作實現(xiàn)懸掛、拋撒、竊聽、噴灑、拍照等功能，如果極端人士、不法分子利用這些功能，會對社會安全穩(wěn)定及世界安全形勢帶來嚴峻挑戰(zhàn)。2020年，也門政府軍在馬里卜地區(qū)的一座軍營遭到了也門胡塞武裝無人機的襲擊，當時由于當時正是禮拜時間，所有士兵正在做禱告，因此襲擊造成了大量的人員傷亡。ISIS和胡塞武裝等國際恐怖組織對成員開展無人機恐怖襲擊培訓，利用無人機實施破壞、恐怖活動。近年來無人機入侵、攜帶放射性物質(zhì)等事件頻繁發(fā)生，可見無人機防范的難度及無人機對公共安全帶來的危害。

當前低慢小無人機的危害形式包括：①失控;②惡意偵察監(jiān)視、引導或配合攻擊、直接供給;③無惡意闖入禁飛區(qū)。低慢小無人機的危害可發(fā)生于以下場景：①機場跑場需要設置無人機禁飛區(qū)，當無人機意外闖入時會增加與起降航班碰撞的風險，可能引起嚴重事故，這就要求機場立即采取停飛措施來應對這些無人機帶來的威脅，從而嚴重影響正常航運。②人群密集的公共區(qū)域如演唱會、運動會、大型會議、商業(yè)街、廣場及火車站有時可能出現(xiàn)正常航拍的無人機失控墜落的情況，可引起恐慌、傷亡。除此以外恐怖分子時常選擇這些區(qū)域來制造恐慌事件，可能采用無人機引導實施高烈度襲擊，也可能通過無人機投放毒物、炸彈等危險物品。③小型無人機邊境走私貨物、運輸毒品，這會對邊境秩序帶來挑戰(zhàn)，對國內(nèi)市場秩序、群眾生命健康安全帶來威脅。④無人機搭載定向拾音麥克風及航拍攝像機后具備高空竊聽及偷窺的功能，對涉及國家秘密單位帶來威脅。⑤軍事領域：敵方可能使用使用低慢小無人機對交通樞紐、重大涉密場所、機動中的分隊、營地及單兵實施偵察、引導供給、襲擊等。

二、低慢小無人機偵測技術

偵測低慢小無人機是進行反制的前提，偵測要求精確、快速，這樣才能為實施反制措施提供支持。

2.1雷達探測

雷達基于飛行物體的反射波來對低慢小無人機的位置偵測，通過雷達可以獲得目標的形狀、尺寸、角方向、徑向速度、距離、微多普勒特征等。雷達可偵測1-5km范圍的無人機。這一技術的優(yōu)勢在于技術成熟，能實現(xiàn)遠距離偵測。這一技術的局限性在于：當?shù)吐o人機懸停時發(fā)現(xiàn)難度較大;容易出現(xiàn)誤報，不能實現(xiàn)風箏、鳥類、低慢小無人機的準確鑒別;對外發(fā)射信號會對其他信號造成干擾;不能發(fā)現(xiàn)被樹木及樓房遮擋的無人機;高精度雷達價格高昂等[2]。

2.2無線電頻率監(jiān)測

低慢小無人機傳輸載荷數(shù)據(jù)、控制飛行需要與外部通信來實現(xiàn)，這個過程產(chǎn)生的無線電信號具有特異性。無人機通信頻段主要包括2.4GHz頻段（主要用于不需要傳輸載荷數(shù)據(jù)的無人機和玩具無人機）、2.4+5.8GHZ（載荷數(shù)據(jù)、飛控指令的頻段不同）及通過433MHz、868MHz、915MHz頻段傳輸飛控指令，通過1.3GHz傳輸載荷數(shù)據(jù)。當?shù)吐o人機處于復雜電磁環(huán)境下時，普遍需要采用調(diào)頻+擴頻的飛控信號調(diào)制模式。

無線電頻率監(jiān)測基于掃描無人機的頻率來識別低慢小無人機，其偵測距離為1-6km。這一技術的優(yōu)勢在于無輻射，技術成熟，能對較遠距離的低慢小無人機進行偵測，缺陷在于當無人機為靜默方式時不能探測。

2.3可見光/紅外探測

這一技術基于無人機的視覺特征/熱信號來對無人機進行偵測，偵測距離2km。這一技術的優(yōu)勢在于可實現(xiàn)可視化、全天候監(jiān)控，缺陷在于探測距離比較短。

2.4聲學探測

這一技術識別無人機馬達的獨特聲音來進行檢測，這一方法成本低廉，使用方便，但偵測距離200m，偵測距離非常近，當環(huán)境比較嘈雜時采用這一偵測方法的效果不明顯。聲學探測主要應用于可見光/紅外探測的輔助[3]。

2.5金屬探測

低慢小無人機的起落架、機甲多為鋁合金，繞組、電動機軸為鋼鐵材質(zhì)，因此理論上可以使用金屬探測的方法來探測低慢小無人機。金屬探測器中，應用較多的設備是電磁感應型探測設備，這一技術基于金屬物干擾交變電磁場的原理來監(jiān)測技術，在低下金屬探測、探雷、安檢等方面應用廣泛。

三、低慢小無人機反制技術

欺騙干擾、無線電壓制是低慢小無人機成本最低、最有效、最快速的反制手段，對低慢小無人機的反制技術探討如下。

3.1欺騙式無人機干擾系統(tǒng)

欺騙式無人機干擾系統(tǒng)包括導航信號欺騙、數(shù)據(jù)鏈欺騙。對基于美國GPS/中國BD/俄羅斯ALONASS的導航系統(tǒng)發(fā)射虛假的衛(wèi)星導航信號，如果與真正的GPS導航信號相比，虛假的衛(wèi)星導航信號功率明顯更高，那么無人機按照虛假導航信號飛行，飛至受保護區(qū)域外自行降落或墜毀，從而保護關鍵區(qū)域。由于導航信號的格式及頻點相對固定，因此發(fā)射虛假衛(wèi)星導航信號來反制無人機比較容易操作。采用虛假導航信號誘導非法無人機降落可實施完美抓捕，這能為破案取證帶來很大便利。

就數(shù)據(jù)鏈欺騙上，需要偵測并解析無人機的數(shù)據(jù)鏈，破解數(shù)據(jù)鏈的通信協(xié)議、調(diào)制方式、帶寬及頻率后，可完全接管非法入侵的無人機。這一技術有一定難度，數(shù)據(jù)鏈采用的加密技術較多，外加跳頻通信都比較難以處理。想要對市場上所有無人機都采用數(shù)據(jù)鏈破解技術來進行處理，那么工作難度及工作量都極大。即便是成功破解了某一款無人機，廠家對數(shù)據(jù)鏈的加密方式及技術體制進行調(diào)整后，那么就需要再次破解。這一技術主要是應用于研究破解特定型號的軍用無人機并接管捕獲。例如伊朗就是使用這一技術捕獲美軍RQ47無人機。

最理想的情況是接管數(shù)據(jù)鏈的同時釋放虛假導航信號，讓無人機降落到指定地點完美抓捕。但是對民用領域而言，反制無人機需要考慮經(jīng)濟性，如果花費大量人力物力只抓了一家?guī)兹f甚至幾千的低慢小無人機，那性價比就很低;如果抓捕了類似于以色列蒼鷺序列、美國RQ47無人機，那性價比就比較高了。

3.2壓制式無線電干擾

反制低慢小無人機時，成本最低、最直接有效的方法是壓制式無線電干擾。這一方法通過無線電來壓制、干擾非法無人機的GPS導航信號、信息傳輸鏈路、遙控鏈路等，讓特定區(qū)域的低慢小無人機失控，不能按照操控者的意圖運動。

低慢小無人機的無線數(shù)據(jù)鏈的頻段上面已經(jīng)講過，我國工信部規(guī)定無人機數(shù)據(jù)鏈專業(yè)頻段為1.4GHz及845MHz，這兩個頻段的價格高、產(chǎn)品產(chǎn)量不高，因此消費類無人機幾乎不使用這兩個頻段。我國的專業(yè)無人機均為政府部門、執(zhí)法部門使用，均嚴格受控，因此極少出現(xiàn)非法使用的頻率。因此915MHz、5.8GHz、2.4GHz是壓制式無線電干擾的主要頻率。

當前絕大多數(shù)衛(wèi)星導航芯片均兼容GPS、CLONASS及BD，主流芯片技術采用其中兩種或以上體制的融合算法。從原理上分析，無線電壓制信號幅度足夠，能覆蓋衛(wèi)星導航的頻點，那么無人機的自動導航能力就會喪失。導航信號及通信數(shù)據(jù)鏈的頻點都透明，制造幅度夠嗆、頻點相同的信號，那么就可以壓制無人機，因此這一技術的難度并不高，也非常有效。這一技術對低慢小無人機、專業(yè)無人機甚至軍用無人機都能非常有效，但是對發(fā)射功率提出較高要求[4]。

3.3物理式反制

這一方法其實就是直接抓捕或擊毀低慢小無人機。國家與敵對國家的無人機反制式，如果一方侵入另一方領空，那么被侵入方有權選擇譴責或強制擊落。對低慢小無人機而言，采用導彈擊落性價比不高，國內(nèi)外有很多激光擊落的報道，因此激光反制將是物理式反制的一個發(fā)展方向。

除此以外，還可以采用規(guī)模更大的無人機來實施抓捕。例如無人機攜帶網(wǎng)槍噴射網(wǎng)抓捕低慢小無人機，但是就當前而言，這種抓捕方法只適用于抓捕微型多旋翼無人機，固定翼無人機飛行速度較快，采用這種方法的抓捕難度比較大。

四、無人機反制系統(tǒng)組合

無人機反制系統(tǒng)需要結合不同侵入對象、不同場景來針對性配置。對臨時商業(yè)會議的情況，防范對象僅為航拍業(yè)余愛好者，僅配備干擾式反制槍，持槍警衛(wèi)警戒即可。原因在于此類會議通常不會持續(xù)太長時間，業(yè)余航拍愛好者也只是處于好奇、炫耀的心理來操縱無人機，并非惡意入侵，通常不會造成嚴重后果。

對高級領導人的現(xiàn)場安保，需要配備可移動布防、可靠性強的無人機反制系統(tǒng)，需要具有自動偵測、報警及反制的能力。對重要固定場所如重要庫房、重要監(jiān)獄、國家機關等，這些地點都需要長期防范，這就需要采用集無人機監(jiān)測、報警及反制一體化的固定式全自動反制系統(tǒng)。

全自動無人機反制系統(tǒng)的偵測、報警、處置均應為全自動，當頻譜式、雷達式自動偵測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)目標后，這時及時對值班人員進行聲光報警，將反制干擾系統(tǒng)天線對準目標。這時可以立即自動開啟干擾裝置，對非法無人機的衛(wèi)星導航信號、數(shù)據(jù)鏈采用欺騙式、壓制式干擾，在受保護區(qū)域外迫降、擊毀非法無人機。也可以增加人為判斷，經(jīng)熱成像、光學攝像機來進行拍攝，值班人員觀察、確認后干擾壓制。除此之外，還可以起飛取證無人機到達目標上方取證拍攝，盡可能拍攝地面來獲得非法操控者的線索。

五、結束語

無人機技術的發(fā)展，易操控、低成本的消費級和工業(yè)級無人機已被廣泛應用，同時，伴隨而來的各種“黑飛”現(xiàn)象也嚴重威脅公共安全和國家安全，亟需有效的技術手段進行監(jiān)管。無線電探測與反制是當前無人機探測與反制的重要手段。

參? 考? 文? 獻

[1]軒書哲，周昊，柯良軍.無人機集群對抗博弈綜述[J].指揮信息系統(tǒng)與技術，2021，12（02）：27-31.

[2] 范蓓，韓軍. 無人機偵測反制技術研究應用與思考[J]. 警察技術，2020（6）：62-65.

[3] 周安斌. 淺談無人機自主巡航與信息目標偵測打擊[J]. 中國機械，2020（18）：24，26.

[4] 吳海生，熊浩明，吳海蓮，等. 小型無人機在偵測旱獺販運活動的應用[J]. 青海畜牧獸醫(yī)雜志，2019，49（3）：57-61.

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