对于无人机的实时侦测技术,目前大概也分为两种技术路线一种是主动式雷达探测技术;二是被动式的机遇频谱分析的侦测技术。
1.基于雷达系统的侦测技术
雷达的原理是二次世界大战就已经成熟的技术。近年来,雷达技术的发展突飞猛进,随着高速计算机技术的快速发展,各种新型雷达层出不穷,如相控阵雷达、脉冲多普勒雷达、激光雷达、SAR雷达等等。雷达技术的快速发展,使得应用范围也越来越广,应用的推广有反过来使得雷达的成本大大降低,几近亲民。从早期的海上导航雷达,到现在的各种无人车、无人船和无人机等等的探测和避障雷达,再到各种安防行业的防盗报警雷达。雷达的应用已经渗透到国民经济的各行各业。
(相关资料图)
对于无人机的雷达探测,主要问题是要解决城市环境下的建筑物反射和电磁干扰的问题。“低慢小”无人机主要的可能出现场景是城市环境,城市环境高楼林立,对于雷达信号的各种反射会影响到真正的目标信号,因此,能否采取不同的算法剔除这些干扰将直接影响探测雷达的实际效果。所以说,我们随便把对海对空的远距离军用雷达,直接用于低慢小侦测,不一定有效,主要就是环境的问题。但是,雷达侦测对于低慢小来说,一定是个最为经典和有效的手段。
雷达侦测技术主要的理论基础是多普勒频移原理,就是说,雷达发出的反射信号打到运动目标上,目标反射回来的电磁波信号会发生多普勒频移,雷达天线检测到这个频移,反推出运动速度和方向,形成轨迹在屏幕上显示出来。
综上所述,可以看出雷达探测系统的两个问题一个是对于环境中受风吹的树木,会造成一定的误报概率;另一个是,如果低慢小目标悬停在空中静止不动,雷达就检测不到---误报和失效的问题!
2.被动式频谱分析侦测技术
被动式频谱侦测,顾名思义,就是侦测设备自己不发射电磁信号,而只是接受空中“低慢小”无人机发出的信号。频谱侦测技术也有两种技术方案一种是针对无人机辐射频谱的侦测,我们权且称之为“辐射频谱侦测技术”;另一种是,侦测无人机对于其他信号(例如城市的数字电视信号)的反射或者散射信号,我们权且称之为“散射频谱侦测技术”。
首先,我们讨论辐射频谱侦测技术。无人机受地面人员操控,肯定会发射出无线信号。那么,侦测设备收到这些信号以后,对于这些设备的无线电信号进行分析,将这些信号跟后台数据库里预先存储的信号进行比对,如果这个信号符合数据库里面某一个无人机型号的特征,就确认这个信号就是某某型号的无人机。然后,后台计算机通知干扰器施放干扰,达到反制的目的。被动型辐射频谱侦测技术存在几个问题如下
1)必须事先对市场上的各种无人机无线数据链信号进行采样并存储,对于数据库没有的型号,就会出现遗漏。例如,目前DJI公司的无人机在市场上占有份额很大,其信号特征也很明确,一般不会有问题。但是对于一些不法分子的自行攒机(如委内瑞拉无人机炸弹),你不可能事先知道他的数据链特征,就无能为力了。
2)频谱侦测设备的灵敏度一般比较高,无人机的辐射通过建筑物反射以后造成的多径效应会影响对于目标数量和坐标的准确性。
3)频谱侦测系统必须架设多个接收点(3个以上)才能准确探测出目标的距离和方位。
4)由于消费类无人机使用的频段多数是ISM(工业、科研和医用)自由频段,而社会上的各种通信设备如手机等等也是使用这类频段。这样,误判的机会就比较多了。
需要对无人机进行监测,以便进一步排除非法飞行的无人机。在现有监测无人机技术主要有以下几类:
雷达技术:利用军事雷达对民用无人飞机进行发现和定位,通过多普勒或相控阵等雷达发射无线电波,利用民用无人飞机反射回来的回波进行测量和定位。
然而,对于低、小、慢的目标,由于目标物体的反射面积小,监测距离近时,雷达甚至无法发现目标物体,特别是对于悬停目标,现有的雷达技术无法对目标物体进行有效探测和定位。此外,雷达在探测目标物体的过程中需要不间断开机监测,造成工作成本较高。
光电技术:光电技术主要利用可见光和红外光探测技术对民用无人飞机进行拍摄和跟踪,结合激光测距技术,也可以对民用无人飞机进行测距和定位。然而,单纯地依靠光电技术无法实现对一定范围内的无人机的监测,需要配合其它电子信息技术手段,给光电检测装置一个方位指示,才能实现对无人飞机的跟踪和拍摄。
无线电监测技术:无线电管理部门利用现有的监测技术可以对无人飞机信号进行一定程度的识别和侧向。然而,现有的无线电监测技术只能依靠人工大致识别无人飞机的图传信号和飞控信号等,无法定位无人飞机俯仰角;其次,飞行中的无人机的方位角多变,现有的无线电监测技术不能识别飞控信号;再次,现有的无线电监测技术无法监测、定位多架次的无人飞机;再次,当监测距离近,现有的无线监测技术无法识别图传信号是WIFI的图传信号还是无人机的图传信号;再次,现有的无线电检测技术监测距离只有1公里左右,通常无法自动识别无人飞机的型号等,检测效果差,而且成本高。
因此,现有技术存在缺陷,需要改进。
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