小型民用无人机反制技术探析

小型民用无人机反制技术探析

陈相登 王涛

武警西藏总队参谋部信息通信处，西藏拉萨， 850000 武警西藏总队参谋部综合信息保障中心，西藏拉萨， 850000

摘要：随着科技的进步，小型民用无人机的应用出现了井喷之势，在各个方面都得到广泛的应用，由于其极大的便携性，也经常被非法使用，引发一系列安全问题。因此对“黑飞”无人机的反制成为了无人机管控的重要工作。首先介绍了无人机的发展现状，然后对“黑飞”无人机的安全威胁进行了介绍，之后分别研究了无人机的通信链路和频谱资源划分、无人机反制的常见手段,重点对干扰手段进行了阐述和分析。最后，对无人机反制技术的未来研究方向进行了展望。

关键词：无人机 反制 干扰 欺骗

0 引言

随着微电子技术和通信技术的不断创新和发展，小型民用无人机的应用逐渐进入人们的视野。国内目前生产小型无人机的主要厂家有大疆、亿航、中科遥感、极飞科技等。由于体积小、成本低、操控方便等优点，小型民用无人机具有广泛的应用前景，如环境监控、视频拍摄、警用巡逻、数据测绘、应急救援、快递投送以及商业演出等。但是科技是一把双刃剑，无人机除了正当用途外，还经常被非法使用，引发一系列的安全问题^[1]。因此，如何实现对此类无人机的侦测、定位和压制，有效管制无人机，已经成为国内外亟待解决的难题^[2]。

1 “黑飞”无人机的主要影响

目前，“黑飞”无人机主要威胁国家安全、影响机场飞行安全、影响公共区域安全、威胁监所安全以及侵犯公民隐私等活动。如：ISIS组织曾在叙利亚北部拉卡使用无人机收集情报；2013年9月，一名对政府不满的民众在德国的一场竞选活动中，将一架无人机坠毁在德国总理身边，威胁到德国总理的安全；2017年4月，成都双流机场共发生8起无人机闯入事件，干扰了机场的正常运行，共造成22架航班备降，大量航班被迫取消；2018年5月，北京市朝阳区萧太后广场发生一起无人机坠落砸伤小孩的事件；2014年4月，一架无人机被用来试图将毒品和能量饮料走私到美国南卡罗纳州的监狱。

2 无人机的通信链路和频频资源

尽管各国已经加出台了各类无人机飞行管理规定，但是还有不法分子或者部分无人机爱好者违反规定，操作无人机闯入在禁飞区域上空，频繁出现无人机“黑飞”事件。为了安全考虑，预防伤害发生或者将伤害减至最小，对无人机特别是小型无人机的管制是必要的。管制分为为两个方面，一是通过行政手段，二是通过技术手段。行政手段通过完善各类法规来规范无人机的使用秩序；技术方手段主要通过无人机反制技术来增加重要目标空域的安全性。从技术上要实现对民用“黑飞”无人机的信号反制，对无人机的无线信号的传输方式进行研究是非常重要的。目前，市面上主要的无人机的无线信道主要有上行遥控、下行遥测以及下行数传。按照我国频谱使用情况及《中华人民共和国无线电频率划分规定》，规定840.5MHz～845MHz、1430MHz～1444MHz和2408MHz～2440MHz频段等用于无人驾驶航空器系统。840.5MHz～845MHz可用于无人驾驶航空器系统的上行遥控链路。1430MHz～1444MHz可用于无人驾驶航空器系统下行遥测与信息传输链路，其中1430MH-1438MHz用于警用无人驾驶航空器和直升机视频传输，其他无人驾驶航空器使用1438-1444MHz频段。又根据工信部起草的《小型无人机无线电管理办法（征求意见稿）》，小型无人机还可申请5725-5829MHz的频段。小型无人机使用2.4G和5.8G频段不得提出无线电干扰保护要求。另外，小型无人机的导航信号采用了GPS、GLONASS或者北斗的民用段信号，具体频点可以在相关资料中查找。

3 常用的无人机反制技术

目前的无人机反制技术，主要分为摧毁、捕获、干扰、欺骗等几类^[3]。下面对这种种方法的反制效果进行分析：

（一）摧毁的手段。摧毁的手段，主要使用空气炮、激光武器等来打击无人机，但是在人口密度较大的地区，可能会造成坠落，导致二次伤害，一般针对军用无人机使用；

（二）捕获的手段。捕获作为一种主动式的反制方式，需要使用相关设备来近距离接触无人机，如英国研发了SKYWALL100射枪，使用目标追踪系统，锁定目标无人机后，发出的捕捉网可以网住100米范围内的无人机，然后在捕捉网自带的降落伞的保护下实现平安落地；

（三）干扰的手段。干扰方式使用与无人机飞控信号同频段的信号或与导航信号同频段的信号对无人机实施干扰，导致无人机无法接收正常的飞控信号或导航信号而实现迫降或者返航。传统的大功率干扰设备或手持式信号干扰设备，虽然可以全天候开启，对区域内的无人机有良好的干扰效果，但是由于没有信号主动探测模块，大部分时间会造成无的放矢，浪费较多的无线电功率，效率低下。目前，最新干扰方式是将无人机信号的探测与干扰两个模块结合起来，通过探测来判断是否有无人机出现在相关空域，再自动开启干扰设备。这种方式使干扰系统同时具有了全天候和全自动运行的能力，提高了运行效率的同时也减少了人员的消耗

^[3]。

常用的无人机信号探测方法有主动方式或被动方式。主动的手段主要包括雷达探测、光电探测、声波探测等；被动的手段主要对无线电信号进行侦收来判别是否有无人机闯入。

英国开发出一种“冻结”无人机的技术，这种技术被称为无人机自动防御系统AUDS，它能在6-10公里范围内，快速探测和识别并最终打击无人机。AUDS的工作原理是通过携带的多普勒雷达进行电子扫描，然后启动精密的红外和可见光照相机实施跟踪，最后进行射频压制干扰。使操作人员能够有效地破坏和掐断无人机的通信链路。

我国的大华公司，针对“黑飞”无人机管控难度大的特点，成功研制了多套无人机反制系统，其中全时值守和全向自动打击系统的研制，使国内无人机反制系统的效益有了质的飞跃。该系统通过部署信号探设备以及全向打击设备，可以在方圆3公里范围内对闯入核心区域的无人机实施探测和打击，基于电子地图和软件实现可视化操作。目前，当地有关部门在一些禁飞区域部署了该系统，成效十分明显，有效解决了多个禁飞区域无人机闯入的事件，进一步提升了安全系数。

4. 欺骗的手段。欺骗通常是一种针对无人机导航信号的反制方法，常用的是对无人机目标发送假的定位导航信号，诱导无人机飞向反制者所设置的地域。通过重放或者伪造导航信号的方式，使无人机上的接收机收到虚假的导航信号，导致接收机解算出错误的位置信息，从而实现对“黑飞”无人机的有效管控。

4 展望。随着信号侦收和识别技术的发展，特别是软件无线电技术和AI技术的发展以及破设手段的提升，利用相关设备对无人机飞控信号实施侦收、解调和破译，从而解析出飞控信号所使用的协议，实现对“黑飞”无人机的接管成为可能。目前，这种方法对于一些利用简单加密算法或未加密的飞控信号成效明显，对复杂加密算法的飞控信号的破译还存在一定的难度。因此，如何实现对复杂加密飞控信号的破译，从而实现对“黑飞”无人机的点穴式反制，是今后民用无人制反制系统研制的热点。

参考文献：

1. 王 森. 论无人机黑非对民航班机的危害[J]. 经贸实践, 2017, 24(6):329-329

2. 高 峰. 唐小兵. 浅谈机场空域无人机入侵的探测[J]. 科技世界, 2017,(14):79

3. 朱鹏宇.无人机信号侦收干扰一体化平台设计与实现[D]. 成都：电子科技大学，2016

4. 第一作者 姓名：陈相登

5. 性别：男

6. 学历：研究生

7. 出生年月：1981年11月

8. 现有职称：助理工程师

9. 研究方向:无线电通信