空中飛來不速之客,它可能是各種無人機,大到彩虹,小到只有手掌大;它們可以窺探要地布局,可以實時監視目標,還可以投放傳單甚至炸彈,被敵對勢力利用,是公共安全的新隱患。
更常見到的是一些善意的無人機或是航模操控者,飛行器無意間飛入了民航起降空域,干擾了正常的航班起降;飛入了群眾聚會場所,一旦失控,將對公共安全造成危害;飛入重大活動、重大賽事現場,干擾了社會的正常秩序。這些是公共安全的新課題。
除了無人機干擾北京首都機場被擊落、美國白宮無人機事件、無人機飛越法國核電站等著名無人機負面新聞外,又有一些無人機的壞消息。2016年5月28日傍晚,距成都雙流國際機場東跑道十幾公里外的龍泉柏闔寺上空,有無人機在活動。因為事發在航班起降空域,東跑道被迫停航關閉達1小時20分鐘,這直接導致55個進出港航班延誤,嚴重擾亂了機場飛行秩序。肇事者至今沒有找到。
英國電訊報消息,據英國民航局的報告,在去年11月和今年4月間英國就有23起機場無人機事件,包括12起危險接近事件。
美國聯邦航空管理局自2015年8月到2016年1月,已經收到了600起機場附近無人機的目擊報告。
民用無人機的防范正在被權力機構重視,有關部門正在加強小慢低飛行器的立法管理,市場上也陸續出現了一些發現、預警、干擾、攻擊小慢低目標的反無人機系統。隨著法規的健全,防范手段的提升,小慢低目標的負面作用將會受到極大的削弱。
一,反無人機防御方案:被動監測雷達(預警雷達)
該雷達對大疆等主流無人機提前發現、識別、預警,以便工作人員能盡快針對無人機采取管控措施,確保區域安全。
反無人機系統特點:■采用無線電識別和光學識別兩種方式,快速識別無人機
■自主研發無源雷達,實現8向360°全方位偵測
■采用高清激光攝像機(1080P),針對白天、陰天、夜間等場景,可快速識別無人機,自帶云臺,實現360°全方位探測
■最大識別范圍1000米
■無源雷達鍋防水防雷防塵,達到IP66以上標準,適合屋頂、墻頭、車載等應用部署
■支持短信預警,及時通知相關人員
■支持視頻回放,播放發現無人機后,自動錄制的視頻
■工作溫度:-20°~60°
存儲溫度:-40°~70°
二,反無人機防御方案:主動無人機預警雷達
1、概述低空小目標探測與干預系統由低空小目標探測子系統、飛禽干預子系統和無人機干預子系統組成,可以對監視區域內的飛鳥、無人機進行探測、監視、驅離、迫降。該系統具有集成度高、使用和維護成本低、全天時和全天候工作、目標自動識別等特點,可以廣泛應用于機場或要地附近的空域安全防護。
低空小目標探測與干預系統
2、系統組成及技術指標
1)低空小目標探測子系統
低空小目標探測子系統由低空小目標探測雷達、光電探測設備和遠程監控設備組成,用于對空域內侵入目標的探測、監視、識別、跟蹤和確認,并向干預子系統提供定向引導功能。
功能特點:
■系統對監測空域6km范圍內的鳥類、無人機等目標實施監測;
■系統具有全空域360°覆蓋、全天時全天候工作等優點;
■提供目標距離、方位、高度三維坐標信息;
■具備鳥類、旋翼無人機目標識別能力
性能指標:
■工作波段:Ku
探測威力:6km
■覆蓋范圍
方位:0°~360°
俯仰:0°~90°
■距離分辨率:1m
■掃描速率:24rpm
l功耗:5kW
2)功能及技術指標:
■作用距離:<1km
■工作頻段:2.4G-2.5G、5.7G-5.8G、890M-910M
■干擾樣式:噪聲干擾、點頻干擾、掃頻干擾等
導航信號干擾
■模式1:產生功率信號,壓制無人機的衛星導航信號
■模式2:模擬生產GPS/BD信號,欺騙無人機的衛星導航系統
■頻點:GPSL1、BDB1
三,反無人機防御方案:無人機干預子系統
無人機干預子系統通過發射通信頻段內的同頻干擾信號,阻斷無人機與遙控器之間的數據鏈路;或發射無人機所在位置的衛星導航欺騙信號,迫使其墜落、返航。
功能特點:
■具有壓制干擾、欺騙干擾和組合干擾方式
■可以逼真的模擬衛星導航信號
系統工作過程
■系統首先由低空小目標探測子系統對監視空域進行探測,一旦發現有物體侵入監視空域,會立刻提醒監控人員,并將侵入物體的類型、三維坐標、運動軌跡和運動速度等信息發送到遠程監控設備。
■監控人員可以通過遠程監控設備對侵入物體進行遠程觀察并進行確認,然后選擇干預方式。
■如果是鳥類侵入防范空域,飛鳥干預子系統會根據探測雷達提供的三維坐標,向該方向播放聲波信號和警告提示,對鳥類進行驅散。
■如果是無人機侵入,則無人機干預子系統會向探測雷達提供的三維坐標方向進行信號干擾,迫使無人機墜落、返航、迫降。
四,反無人機防御方案:無人飛行器干擾系統
小飛行器干擾儀是我國安保領域急需的防務裝備,用于對低空慢速小目標如GPS定位飛行器、航模等進行軟殺傷性攔截(干擾),具有精度高、便攜、單兵操作、“綠色”發射等實用特點,廣泛用于重要會議、大型集會、重要場所等的安全防衛。
功能
1)能有效干擾GPS定位飛行器、航模的遙控信號,使其不能遙控操作,達到偏離原飛行路徑(航跡偏離、跌落)的目的;
2)干擾飛行器用于無線圖像傳輸頻率,阻斷其傳輸途徑;
3)一旦發現非法航空器靠近、進入警戒區域,即對其實施定向干擾攔截(激光標定目標,隨之定向天線定向)。
2、技術指標
1)干擾頻段
■27MHz:26-28MHz海模/車模
■40MHz:40-41MHz海模/車模/空模
■72MHz:72-73MHz空模
■L1:1575.42±10MHzGPS
■B1:1561.098±2.046MHz北斗
■2.4GHz:2405-2483MHz圖傳遙控等
2)干擾距離
■GPS飛行器:不低于1500米
■遙控飛行器:干/通比大于3(遙控距離500米以內的飛行器)
■電源
3)電池應用
■連續發射不低于2小時
■候機時間不低于8小時
■220VAC交流連續工作不低于8小時
4)設備重量
■20Kg
5)尺寸
■56′35′23cm
6)操作方式
■通過設備配備的遠距離望遠鏡一旦發現非法航空器靠近、進入警戒區域,即對其實施定向干擾攔截(激光標定目標,隨之定向天線定向)。可單兵攜帶及操作。
五,反無人機防御方案:近中距無人機可見光識別跟蹤方案
1應用場景
通過部署近中距無人機識別跟蹤系統,在禁飛區等限制區域實現近中距離無人機目標的檢測、識別、跟蹤和報警。
2系統介紹
2.1系統部署
無人機檢測識別系統部署方式如下:
(1)部署全景掃描攝像頭C1和放大跟蹤攝像頭C2;攝像頭C1、C2位置相對固定。
(2)C1攝像頭:該攝像頭為固定攝像頭,利用背景減除算法提取前景,檢測出無人機飛行疑似區域;
(3)C2攝像頭:該攝像頭為云臺式攝像頭,負責將無人機飛行疑似區域放大,并抓取圖像的中央成像;
(4)各類服務器:管理服務器、分析服務器、存儲服務器、報警服務器、配置服務器;
(5)管理客戶端。
2.2無人機識別、跟蹤方案
(1)C1攝像頭利用背景減除算法提取前景,檢測出無人機飛行疑似區域的圖像坐標(u、v);
(2)分析服務器利用C1估計得到的內參參數計算偏轉角度P、T和倍數Z,并將P、T、Z傳遞給C2;
(3)C2攝像頭接收來自C1的P、T、Z信息,并讀取當前自身的P‘、T’、Z‘信息,計算兩者差值,需要轉動及拉伸的參數后控制云臺完成轉動,將疑似區域放大并在C2抓取圖像的中央成像;
(4)無人機識別:利用訓練得到的無人機模型檢測C2抓取的圖像中是否存在無人機,若存在則進行上報,或通知C1控制C2攝像頭繼續對目標進行跟蹤,若不存在則控制攝像頭復位;
(5)如識別發現無人機,則生成無人機報警信息,并存儲無人機跟蹤視頻。
■無人機識別、跟蹤流程圖
■系統架構
■系統架構圖
■系統由各類服務器、管理客戶端、固定攝像頭、云臺攝像頭組成。
■各服務器均具有守護進程,防止服務器程序運行時,因意外因素掉線后重啟。
■系統內各服務器功能如下:
(1)管理服務器
■負責用戶請求的認證(用戶權限管理);
■管理、調度各服務模塊,保存管理數據;
(2)分析服務器
■負責將前端設備接入平臺,轉換平臺與設備間的差異;
■負責視頻智能分析功能。功能包含:攝像頭診斷功能、基本智能分析功能、無人機識別跟蹤和視頻摘要等;
(3)存儲服務器
■針對報警消息,保存將前端設備的音、視頻信息到存儲介質中;
■并提供文件轉發服務,方便用戶查看;
(4)報警服務器
■負責將報警消息通過報警聲、報警燈、郵件、短信等方式通知管理人員;
(5)配置服務器
■完成系統中各個控制、服務模塊的配置,如人員管理、設備管理、計劃配置等工作。
2.3分析服務器
■分析服務器包含:無人機識別模塊、無人機跟蹤模塊、云臺控制模塊,分別完成如下功能:
■分析服務器架構圖
(1)無人機識別模塊
■利用機器學習算法訓練得到的方法,針對目標區域檢測是否存在無人機,同時區分無人機與其他疑似目標,如飛鳥,云,飛機等。無人機樣本在前期進行采集并離線訓練。
(2)無人機跟蹤模塊
■發現無人機后,后臺跟蹤其運行軌跡。如有需要,在顯示界面畫出其運動軌跡;
■若無人機較遠(在顯示界面中小于*個像素),則調度云臺攝像頭進行跟蹤;
(3)云臺控制模塊
■控制云臺轉動,拍攝指定位置的目標。通過固定攝像頭中無人機所在位置,精確計算云臺轉動角度,并控制云臺轉動;
■如果目標在固定攝像頭中足夠大小,則可不調度云臺控制采集目標信息;
3擴展應用
■該方案提出了一種通過攝像頭云臺聯動進行近中距離無人機識別跟蹤的一般方法。
■利用相同的架構,可以把云臺聯動擴展為一對多模式,進行公共場所的多目標跟蹤。
■為了節省成本該方法也適用于單云臺攝像頭模式,即確定了目標點后直接計算云臺需要轉動的PTZ,并控制云臺轉動,但在單攝像頭模式下要求物體移動的角速度不能過高,否則容易導致跟蹤始終滯后。
六,反無人機防御方案:便攜無人飛行器干擾器(反無人機槍)
1、設備組成及原理
設備由手持式主機和電池組組成。手持式主機為三頻段發射機天線一體化設計,可以同時產生2.4GHz/5.8GHz頻段無人機飛控干擾信號以及衛星定位干擾信號,通過對無人機的上行飛控信道和衛星定位信道進行阻塞式干擾,從而使其失去飛控指令和衛星定位信息,使之無法正常飛行,根據無人機的設計不同會產生返航、降落以及墜落的管控效果。
HLD-FW16手持式無人機管控設備原理圖
2、設備技術指標
*管控頻率范圍:2.400~2.483GHz(頻段Ⅰ)
5.725~5.850GHz(頻段Ⅱ)
1.559~1.620GHz(頻段Ⅲ)
*等效全向輻射功率:
49dBmW(頻段Ⅰ)
43dBmW(頻段Ⅱ)
46dBmW(頻段Ⅲ)
*波束寬度:水平面27°垂直面23°(頻段Ⅰ)
水平面25°垂直面22°(頻段Ⅱ)
水平面28°垂直面26°(頻段Ⅱ)
*管控信號樣式:FHSS(跳頻)/DSSS(直接序列擴頻)
*管控距離:1公里(無人機距離遙控器200米,高度不低于30米時)
*工作時間:大于8小時(典型工況)
大于50分鐘(連發狀態)
*體積:主機55mm(直徑)×404mm(長度)
天線最大寬度90mm
電池30mm×82mm×145mm
*重量:主機1.51kg電池組0.65kg
*設備組成:手持式主機1臺、電池2塊、充電器一個、腰帶式電池包1個、裝載箱一只。
責任編輯:gt
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