劉 宏

（武漢市公安局江夏區(qū)分局，湖北 武漢430200）

目前世界民用無人機(jī)產(chǎn)業(yè)正呈井噴式增長，無人機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛，但由于管制手段落后，導(dǎo)致許多“黑飛”事件無法加以監(jiān)管和問責(zé)，從而引發(fā)了大量公安事故、隱私泄露、商業(yè)信息失控等問題[1-3]。無人駕駛飛機(jī)成本低，操作簡單，便于攜帶，又易于獲得，而且升空突然性強(qiáng)，很難找到處置方法，又因飛行路線難以規(guī)劃而造成較大威脅。隨著民用無人駕駛飛機(jī)保有量的激增，對公安系統(tǒng)無人駕駛飛機(jī)的控制帶來許多挑戰(zhàn)，無人機(jī)探測和反制的需求更加迫切，特別是在軍用民用機(jī)場、重大活動(dòng)地區(qū)、核心基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)地區(qū)、大型場館或監(jiān)獄邊境等領(lǐng)域。

1 無人機(jī)探測與反制技術(shù)發(fā)展

1.1 無人機(jī)探測與反制發(fā)展背景

無人機(jī)具有小型化、智能化、大眾化、多樣化的特點(diǎn)，是近年來發(fā)展迅速的一種新型智能產(chǎn)業(yè)[4]。已逐漸在農(nóng)林礦牧及軍事、物流等行業(yè)應(yīng)用。近幾年中國消費(fèi)類無人機(jī)市場每年增長20%左右，2018年我國的無人機(jī)數(shù)量已達(dá)28萬架[5]。在未來十年內(nèi)，全球無人機(jī)市場預(yù)計(jì)將達(dá)到4000億美元[6]。隨著世界范圍內(nèi)無人機(jī)銷量的增加，消費(fèi)類無人機(jī)的應(yīng)用也在不斷增加，由于惡意使用、誤入等引發(fā)的安全事故也越來越多。目前民用無人機(jī)的發(fā)展與監(jiān)管技術(shù)的更新并不均衡，無人機(jī)的探測、反制和重要空域的管理成為一大難題。民用無人機(jī)的大量泛濫導(dǎo)致了隱私泄露、危害公共安全等一系列問題[7-8]，也為大型活動(dòng)的安全保衛(wèi)、重要空域防護(hù)以及信息的安全等工作敲響了警鐘。對社會穩(wěn)定和人民生命財(cái)產(chǎn)安全的威脅已引起各國相關(guān)部門的高度重視[9]。

1.2 無人機(jī)探測與反制市場需求

我國無人機(jī)探測與反制的市場需求主要體現(xiàn)在重大活動(dòng)、安?；顒?dòng)等重點(diǎn)區(qū)域，以及高鐵、機(jī)場等敏感空域的無人機(jī)探測與反制。對重大活動(dòng)、重點(diǎn)區(qū)域或敏感空域一般采用現(xiàn)場針對性布控，但無人機(jī)由于飛行距離較遠(yuǎn)，一般在布控區(qū)域外放飛，由于無人機(jī)以超低空飛行、慢速和小型化的特點(diǎn)而著稱，其品種繁多、外形結(jié)構(gòu)多樣化，無人機(jī)闖入后給公安和安保部門的無人機(jī)探測攔截反制活動(dòng)帶來了難度。為了能夠在未來有更及時(shí)有效的無人機(jī)探測機(jī)反制技術(shù)，針對無人機(jī)探測攔截裝備及技術(shù)也不斷改進(jìn)發(fā)展，逐漸形成了以雷達(dá)探測、光電探測、聲波探測、無線電頻譜探測、電視廣播探測等多方面技術(shù)于一體的新型探測技術(shù)體系。

2 無人機(jī)探測關(guān)鍵技術(shù)

無人機(jī)的特點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)超低空飛行，飛行速度慢，飛行過程中能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)拍攝且體型小型化，這種小型飛行器的品種非常多，通常的界定系數(shù)為：速度在每小時(shí)200km以下，飛行高度在1000km以下，雷達(dá)發(fā)射截面積2m2以下[10]。正是由于這些“低慢小”的特點(diǎn)，使無人機(jī)的精準(zhǔn)探測及反制成為了世界難題，目前已知的無人機(jī)探測技術(shù)包含雷達(dá)探測、光電探測、聲波探測、無線電頻譜探測、電視廣播探測技術(shù)等。

2.1 雷達(dá)探測

雷達(dá)探測技術(shù)較為悠久，技術(shù)成熟，種類多種多樣。其通過采集無人機(jī)對所發(fā)射的特定電磁波的反射進(jìn)行探測。分析反射的電磁波獲取無人機(jī)的位置、速度等重要信息。雷達(dá)探測具有探測距離遠(yuǎn)、空間定位準(zhǔn)、反應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，但對近距目標(biāo)雷達(dá)探測存在一定盲區(qū)，在城市高樓、森林等遮擋情況下，也會影響對無人機(jī)這種“低慢小”目標(biāo)的探測效果。同時(shí)雷達(dá)天線需要有較好的架設(shè)條件，一般設(shè)于高樓頂端，由于功率相對較大，對于周圍環(huán)境有一定的電磁污染，而且會由于城市繁華環(huán)境內(nèi)的空間不明干擾物的出現(xiàn)，產(chǎn)生虛報(bào)或誤報(bào)的情況。

2.2 光電探測

光電探測技術(shù)主要通過紅外成像、激光紅外成像、熱成像及光學(xué)成像等技術(shù)，捕獲無人機(jī)的圖像信息并分析對比，以判別無人機(jī)的種類和位置參數(shù)，光電探測有助于彌補(bǔ)雷達(dá)近距探測盲區(qū)，可用于近距離精準(zhǔn)探測，并將目標(biāo)物圖像進(jìn)行留證保存。但在大范圍探測中存在局限，對無人機(jī)群等多目標(biāo)探測能力不足，且容易受到霧霾、雨雪、沙塵等氣候的影響。

2.3 聲波探測

無人機(jī)的馬達(dá)及旋翼運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會產(chǎn)生特定聲波信號，不同種類無人機(jī)聲波信息各不相同，聲波探測技術(shù)可通過捕獲，并與數(shù)據(jù)庫中聲波特征數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，以探測識別目標(biāo)無人機(jī)的相關(guān)信息。其探測頻率約在0.3kHz到20kHz之間，該技術(shù)隱蔽性較好，但由于聲波信號擴(kuò)散衰減，該技術(shù)能夠探測的距離受限，同時(shí)容易受到探測環(huán)境的制約。

2.4 無線電頻譜探測

無人機(jī)在升空后機(jī)上控制系統(tǒng)會發(fā)射無線電信號，傳輸控制及圖像數(shù)據(jù)，無線電監(jiān)測能夠通過監(jiān)聽無人機(jī)無線電信號，分析其頻譜，并與無人機(jī)頻譜數(shù)據(jù)庫對比，以識別目標(biāo)無人機(jī)的相關(guān)信息。單點(diǎn)探測方式可以獲得無人機(jī)方位，粗略估算相對距離，多點(diǎn)同時(shí)探測時(shí)可獲得目標(biāo)無人機(jī)位置。無線電頻譜探測不受無人機(jī)尺寸、材質(zhì)以及其他建筑物遮擋限制的影響，而且也沒有電磁污染，可用于長期無人值守的無人機(jī)防御任務(wù)之中。但是無線電頻譜探測技術(shù)，一般需要多點(diǎn)探測以提高空間定位準(zhǔn)確性，而且對加密信號跟蹤破譯耗時(shí)時(shí)間較長，對于自主飛行模式或無線電靜默狀態(tài)下的無人機(jī)無法探測，也無法監(jiān)測或跟蹤超高頻率的跳頻無人機(jī)頻譜，如果城市電磁環(huán)境相對復(fù)雜，該方式也會受到一定干擾。

2.5 電視廣播探測

電視廣播探測與無線電頻譜探測相類似，其依靠飛行中的無人機(jī)反射電視廣播信號，設(shè)備通過監(jiān)測反射波頻譜對無人機(jī)進(jìn)行定位，但一般需要進(jìn)行多點(diǎn)定位才能準(zhǔn)確探測無人機(jī)。

3 無人機(jī)反制關(guān)鍵技術(shù)

為保障大型活動(dòng)安保、公安安全、社會治安以及其他任務(wù)，需對反制技術(shù)的分類和特點(diǎn)加以研究。對于處于非法飛行狀態(tài)的無人機(jī)，探測與識別后采取相關(guān)反制手段對無人機(jī)進(jìn)行處置，目前對無人機(jī)的反制技術(shù)主要以下幾種。

3.1 干擾技術(shù)

干擾技術(shù)通過對無人機(jī)定位系統(tǒng)或操作無線電信號進(jìn)行干擾，可以使其失控、迫降、懸?；蛘叻岛健８蓴_技術(shù)是目前無人機(jī)反制的一種主要手段，根據(jù)實(shí)踐的需要采用定向干擾或全向干擾，可以有效地對特定范圍內(nèi)單架或無人機(jī)群進(jìn)行反制。

干擾技術(shù)細(xì)分為：定位干擾、操控信號干擾。定位干擾：對無人機(jī)衛(wèi)星定位信號進(jìn)行干擾，民用無人機(jī)多采用GPS/格洛納斯，個(gè)別廠家還會采用GPS/格洛納斯及北斗定位模塊，其定位信號相對較弱，可以對其施加干擾，使無人機(jī)無法精確定位，影響機(jī)上控制系統(tǒng)的正常工作，使無人機(jī)發(fā)生失控、返航或者墜機(jī)，但定位干擾同時(shí)影響反制范圍區(qū)域內(nèi)使用定位信號的其他設(shè)備，需提前加以提醒防范。無線電操控信號干擾：無人駕駛飛行器信號干擾，是指利用遙控信號頻段的阻斷干擾或跟蹤式干擾進(jìn)行干擾，以無人機(jī)遙控信號跳躍為依據(jù)進(jìn)行干擾，以節(jié)省干擾功率，對周圍電磁環(huán)境影響不大。但是無人機(jī)遙控信號調(diào)頻范圍大，干擾設(shè)備對實(shí)時(shí)帶寬要求高，而且無人機(jī)處于自主飛行狀態(tài)，這兩種干擾方式都無法發(fā)揮有效作用。

3.2 網(wǎng)捕技術(shù)

該網(wǎng)捕技術(shù)采用的是大型旋翼無人機(jī)加載網(wǎng)槍發(fā)射網(wǎng)彈，或者采用車載發(fā)射網(wǎng)彈，或者采用單兵肩部發(fā)射網(wǎng)彈等等。采用抓捕網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行點(diǎn)到點(diǎn)抓捕，但由于直接抓捕方式受目標(biāo)景深的影響較大，精確瞄準(zhǔn)困難，成功率不高，也難以應(yīng)付蜂群式無人機(jī)的攻擊。

3.3 激光打擊技術(shù)

對無人機(jī)特殊部位進(jìn)行精確的激光打擊是激光打擊的基本要求，通常采用瞄準(zhǔn)燒毀的方式，這種方式在民用領(lǐng)域應(yīng)用較少。激光器屬于大型設(shè)備，其探測瞄準(zhǔn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)較大，反制裝置要實(shí)現(xiàn)車載化，還需要同步安裝在油機(jī)、水冷箱等設(shè)備上，在民用領(lǐng)域使用相對比較復(fù)雜[11]。

4 無人機(jī)反制關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用重點(diǎn)

作為典型的低空、慢速、小目標(biāo)飛行設(shè)備，本身特點(diǎn)不易被探測到，同時(shí)由于探測空域環(huán)境復(fù)雜，可能的干擾源眾多，探測技術(shù)可能產(chǎn)生誤判。因此單一探測技術(shù)往往不足以應(yīng)對復(fù)雜的環(huán)境及任務(wù)要求，需要多種檢測方法相互配合。同時(shí)著重考慮以下幾點(diǎn)。

4.1 建立有效的無人機(jī)反制裝備評測體系和人員培訓(xùn)

目前市場上的無人機(jī)反制產(chǎn)品缺少相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，各廠家設(shè)備性能良莠不齊，因此不能僅從性能參數(shù)和宣傳來判斷產(chǎn)品質(zhì)量，需根據(jù)實(shí)際使用情況制定一套測試流程和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)結(jié)合一線人員的使用反饋不斷淘汰優(yōu)選，挑選出最適合實(shí)戰(zhàn)的裝備。一套反制系統(tǒng)涉及多個(gè)組成部分，設(shè)備操作及系統(tǒng)使用各異，對一線使用者技術(shù)要求較高。若反制系統(tǒng)的操作僅有廠家技術(shù)人員掌握，將大大限制一線干警在處理緊急情況的機(jī)動(dòng)能力。因此在平時(shí)需模擬實(shí)際應(yīng)用場景，訓(xùn)練反制裝置的相關(guān)操作人員熟練使用，以在實(shí)際處置中發(fā)揮出設(shè)備最佳的反制效果。

4.2 在無人機(jī)反制過程中，要結(jié)合不同的反制環(huán)境

參考多種類型的反制要求，結(jié)合目標(biāo)所在環(huán)境、機(jī)動(dòng)性及成本等因素，制定復(fù)合式的解決預(yù)案。根據(jù)應(yīng)用場景，如大城市內(nèi)無線電干擾的環(huán)境、自然條件下大范圍、長距離的反制，靈活將固定設(shè)備、車載設(shè)備與單兵設(shè)備組合搭配使用。

在執(zhí)行一些勤務(wù)行動(dòng)中，為降低對現(xiàn)場的影響，減少電子輻射，可以采用無線電頻譜進(jìn)行遠(yuǎn)距離探測，捕獲目標(biāo)后采用相應(yīng)技術(shù)手段予以反制。不同的反制環(huán)境，對于不同的無人機(jī)反制要求有所區(qū)別，現(xiàn)場較空曠、干擾少，遠(yuǎn)距離干擾無人機(jī)的通信比較有效，但如果當(dāng)?shù)氐纳鐣h(huán)境或自然環(huán)境比較復(fù)雜，則操作起來就相對困難許多，需要各個(gè)部門的偵辦及探測隊(duì)伍，彼此配合利用最新的探測技術(shù)，結(jié)合不同的反制環(huán)境要求進(jìn)行無人機(jī)的反制。

4.3 單體無人機(jī)探測反制裝備逐步信息化

伴隨著信息時(shí)代的全面到來，單兵無人機(jī)探測反制裝備逐步與網(wǎng)絡(luò)、指揮平臺相結(jié)合，可以確保重大事件安?；蚓l(wèi)任務(wù)統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一指揮，形成系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化防御體系。搜索無人機(jī)時(shí)，可在網(wǎng)絡(luò)共享平臺上建立信息的共享渠道，指揮中心隨時(shí)掌握無人機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、位置等情況，查看反制裝備的工作狀況、故障等，了解探測軌跡、反制位置，查捕無人機(jī)放飛者。

5 結(jié)束語

無人機(jī)反制是一個(gè)世界性的難題，在面對不同場景和不同的復(fù)雜環(huán)境應(yīng)用中，公安機(jī)關(guān)可以綜合考慮反制裝備的成本因素和機(jī)動(dòng)因素，根據(jù)實(shí)際需要靈活組合反制手段。如：遠(yuǎn)距探測技術(shù)與近距探測技術(shù)組合，軟件干擾反制與硬件毀傷組合。同時(shí)建立高效的無人機(jī)反制裝備評價(jià)系統(tǒng)，研究模擬具體使用場景掌握反制產(chǎn)品的性能。配合無人機(jī)科技研發(fā)部門，制定相應(yīng)的規(guī)范和政策，并采用立法與技術(shù)的管理結(jié)合機(jī)制，更好地對無人機(jī)使用加以管控。