無人值守自動(dòng)無人機(jī)探測(cè)攔截系統(tǒng)方案

n動(dòng)無人機(jī)探測(cè)攔截系統(tǒng)方案

目錄

1.應(yīng)用背景.....................................................................3

2.需求分析...................................................................3

3.系統(tǒng)原理與工作模式.........................................................4

3.1工作原理..............................................................4

3.2工作模式..............................................................5

4.方案設(shè)計(jì).....................................................................5

4.1設(shè)計(jì)原則..............................................................5

4.2主要設(shè)備..............................................................6

4.3部署方式..............................................................8

5.系統(tǒng)功能......................................................................9

6.設(shè)備清單.....................................................................10

1.應(yīng)用背景

近年來，民用無人飛行器技術(shù)日漸成熟，在應(yīng)用越來越廣泛的同時(shí)，由民

用無人飛行器引發(fā)的控制事故與相關(guān)安全問題日益常態(tài)化，民用無人飛行器在

具有許多有益應(yīng)用前景的同時(shí)，也可能被越來越多惡意使用，并可能被大量用

于恐怖襲擊、間諜行為和走私活動(dòng)。其動(dòng)態(tài)、隱蔽使用其能夠攜帶武器、有毒

化學(xué)物質(zhì)及爆炸物，產(chǎn)生的惡性不良后果，可造成極大的人員和財(cái)產(chǎn)損失以及

社會(huì)不良影響。

近幾年國(guó)內(nèi)外發(fā)生多宗民用無人飛行器低空襲擾監(jiān)獄、看守所、化工生產(chǎn)

基地、核電站、機(jī)場(chǎng)、VIP重大型活動(dòng)場(chǎng)所等的嚴(yán)重事件，對(duì)上述機(jī)關(guān)單位維

護(hù)公眾安全和正常公眾秩序構(gòu)成了潛在而現(xiàn)實(shí)的威脅。

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律的無人機(jī)侵入法圖核電站上空大小足以攜帶炸藥

IS首次用多軸無人機(jī)自殺攻擊兩名法軍特種兵受重飭

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在敘利亞戰(zhàn)爭(zhēng)中，反政府武裝大量使用無人機(jī)執(zhí)行偵察和攻擊任務(wù)，包括中

國(guó)產(chǎn)大疆在內(nèi)的民用無人機(jī)經(jīng)簡(jiǎn)單改裝被用于對(duì)地攻擊。8月4日，委內(nèi)瑞拉

國(guó)民警衛(wèi)隊(duì)在委內(nèi)瑞拉首都加拉加斯的玻利瓦爾大道舉行成立81周年慶祝活動(dòng)

中，委內(nèi)瑞拉總統(tǒng)馬杜羅遭遇無人機(jī)襲擊。

從現(xiàn)實(shí)情況看，無人機(jī)攔截系統(tǒng)，尤其是具備被動(dòng)探測(cè)和攔截手段的察打

一體無人機(jī)管制系統(tǒng)已經(jīng)成為重要防衛(wèi)目標(biāo)的必備手段。

2.需求分析

具有高度敏感性，除了地面周界安防手段外，還應(yīng)具備空中防御手段，以防

止無人機(jī)的空中窺探和突防攻擊。

系統(tǒng)應(yīng)滿足以下需求：

(1)無人機(jī)的探測(cè)設(shè)備和攔截設(shè)備應(yīng)可以全自動(dòng)無人值守長(zhǎng)時(shí)間工作；

(2)無人機(jī)探測(cè)和攔截設(shè)備應(yīng)該具備不少于2公里的作用半徑(探測(cè)和攔

截)和360。的探測(cè)和攔截工作角；

(3)無人機(jī)探測(cè)設(shè)備應(yīng)被動(dòng)式工作，即被動(dòng)接收并分析識(shí)別空中無線電信

號(hào)，無信號(hào)發(fā)射，無電磁輻射；

(4)設(shè)備可以獨(dú)立聯(lián)動(dòng)工作，自動(dòng)探測(cè)目標(biāo)并自動(dòng)控制攔截設(shè)備予以攔

截；設(shè)備通視應(yīng)具備聯(lián)網(wǎng)能力，可實(shí)現(xiàn)中心集中控制；

(5)設(shè)備外形尺寸小，重量輕，功耗低，外觀簡(jiǎn)單低調(diào)，不易引起公眾注

意；

(6)設(shè)備應(yīng)具有較高的環(huán)境適應(yīng)性，可在惡劣的自然環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間工作。

3.系統(tǒng)原理與工作模式

3.1工作原理

無人機(jī)在空中飛行時(shí)，會(huì)實(shí)時(shí)與地面遙控器保持通信，傳輸飛行數(shù)據(jù)和機(jī)

上攝像頭拍攝的圖像。通過專有設(shè)備，探測(cè)無人機(jī)下行信號(hào)，并經(jīng)頻譜特征分

析，將其從繁雜的同頻信號(hào)中篩選出來，識(shí)別確認(rèn)無人機(jī)，再聯(lián)動(dòng)無人機(jī)攔截

設(shè)備，通過電磁信號(hào)壓制的方式干擾壓制無人機(jī)的飛行控制信號(hào)和圖傳信號(hào)，

必要時(shí)可同時(shí)干擾無人機(jī)的導(dǎo)航定位信號(hào)，從而迫使無人機(jī)返航或就地降落。

這主要涉及到兩種設(shè)備：無人機(jī)探測(cè)設(shè)備和無人機(jī)攔截設(shè)備。

無人機(jī)探測(cè)設(shè)備具備無線電信號(hào)接收、分析、識(shí)別的功能，可以接收絕大多

數(shù)民用無人機(jī)的下行信號(hào)，并對(duì)信號(hào)頻譜特征進(jìn)行分析比對(duì)，將其從WIFI等同

頻信號(hào)中篩選出來，并給出告警信息。

無人機(jī)攔截設(shè)備是指通過短時(shí)間發(fā)射電磁干擾信號(hào)，在防區(qū)之外阻塞無人機(jī)

的遙控信號(hào)和圖傳信號(hào)，迫使無人機(jī)返回出發(fā)點(diǎn)降落，或者同時(shí)干擾無人機(jī)接

收的導(dǎo)航信號(hào)，使無人機(jī)無法返航而就地降落或墜落。

3.2工作模式

全向無源探測(cè)設(shè)備與全向無人機(jī)攔截設(shè)備成對(duì)工作，并自動(dòng)通過內(nèi)置的

LoRa通信模塊互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)在線信息交互。

開機(jī)后，攔截設(shè)備處于關(guān)閉狀態(tài)，無電磁發(fā)射，不會(huì)對(duì)周邊造成任何影響。

無源探測(cè)設(shè)備處于被動(dòng)接收狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)360°范圍的空域電磁信號(hào)。由于

是被動(dòng)接收方式工作，也無電磁輻射。

當(dāng)無人機(jī)接近防區(qū)時(shí)，無源探測(cè)設(shè)備接收到無人機(jī)的下行信號(hào)，分析解碼后

確認(rèn)為入侵無人機(jī)，并形成告警信號(hào)，通過LoRa信道傳輸?shù)綌r截設(shè)備。攔截設(shè)

備收到警情數(shù)據(jù)，即可啟動(dòng)干擾信號(hào)發(fā)射，持續(xù)20秒(可設(shè))，阻塞無人機(jī)飛

控和圖傳信號(hào)，迫使無人機(jī)返航或就地降落。發(fā)射結(jié)束后，本次攔截任務(wù)結(jié)

束，探測(cè)設(shè)備繼續(xù)轉(zhuǎn)入被動(dòng)接收狀態(tài)。

4.方案設(shè)計(jì)

4.1設(shè)計(jì)原則

(1)模塊化、可擴(kuò)展

系統(tǒng)應(yīng)采用模塊化設(shè)計(jì)，便于部署和更換，勤務(wù)性好，且系統(tǒng)可具有可擴(kuò)展

性，可通過軟件固件升級(jí)實(shí)現(xiàn)探測(cè)和攔截功能的升級(jí)完善。

(2)部署靈活

系統(tǒng)部署靈活，可適應(yīng)多種形狀輪廓的陣地，在特殊地理環(huán)境下，可多點(diǎn)分

布式部署，提高覆蓋范圍。

(3)電磁兼容性強(qiáng)

系統(tǒng)電磁兼容性強(qiáng)，方案充分考慮陣地部署的高技術(shù)裝備對(duì)無人機(jī)探測(cè)和

攔截設(shè)備的潛在影響以及無人機(jī)探測(cè)和攔截設(shè)備可能對(duì)裝備的干擾，采用軍工

電磁兼容設(shè)計(jì)，一方面采用被動(dòng)無源探測(cè)的方案，零電磁輻射；另一方面對(duì)攔

截設(shè)備的半功率角進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，將絕大部分能量發(fā)射到空中。

(4)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，全天候工作

方案設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮陣地的實(shí)際環(huán)境，設(shè)備應(yīng)具備在惡劣的自然環(huán)境下

長(zhǎng)時(shí)間工作的能力，且盡量減少裝備日常維護(hù)保養(yǎng)工作量。

4.2主要設(shè)備

本方案中使用的核心設(shè)備有兩種，一是無人機(jī)探測(cè)設(shè)備，二是無人機(jī)干擾

攔截設(shè)備。

(1)無源無人機(jī)探測(cè)設(shè)備

無人機(jī)探測(cè)設(shè)備使用PD-360型全向民用無人機(jī)探測(cè)設(shè)備。該設(shè)備是基于對(duì)

民用無人機(jī)下行的圖傳及鏈路信號(hào)的探測(cè)來實(shí)現(xiàn)對(duì)民用無人機(jī)的遠(yuǎn)程發(fā)現(xiàn)和方

位識(shí)別，并給出預(yù)警信息。該單元采用頻譜特征分析以及部分?jǐn)?shù)據(jù)的解調(diào)來判

斷民用無人機(jī)的存在，適用于絕大多數(shù)國(guó)產(chǎn)、進(jìn)口以及自行組裝的消費(fèi)級(jí)、工

業(yè)級(jí)、玩具級(jí)民用無人機(jī)，由于采用頻譜特征和數(shù)據(jù)解調(diào)分析等多重手段，并

采用多接收機(jī)并行工作的方式，具有識(shí)別準(zhǔn)確率高、虛警率低、識(shí)別速度快的

特點(diǎn)。

該設(shè)備具有以下功能和特點(diǎn)：

■遠(yuǎn)程發(fā)現(xiàn)空中的民用無人機(jī)；

■判斷空中民用無人機(jī)的方位；

■對(duì)部分民用無人機(jī)的品牌型號(hào)進(jìn)行識(shí)別；

-通過控制接口實(shí)時(shí)上傳告警及識(shí)別結(jié)果，支持無線方式與攔截設(shè)備聯(lián)動(dòng);

■無需電腦，可以獨(dú)立工作，長(zhǎng)期運(yùn)行高可靠免維護(hù)。

表1：無人機(jī)探測(cè)設(shè)備技術(shù)指標(biāo)

項(xiàng)目參數(shù)備注

頻段1：1000~1500MHz頻段4為選裝頻段，天

頻段2：2400?2500MHz線外置。

偵測(cè)頻段

頻段3：5600?5950MHz

頻段4：300~1000MHz

工作方式頻譜掃描，解碼，協(xié)議分析

識(shí)別類型WiFi,OFDM,FM

水平0~360度部署高度距地面L5?

方向性

俯仰-75?+90度300米時(shí)

水平方向分辨率8方向頻段4除外

偵測(cè)半徑2?5公里*測(cè)試條件見注釋

反應(yīng)時(shí)間<20秒

虛警率<3次/24小時(shí)城市戶外電磁環(huán)境下

供電方式AC100-240V或DC36-72V兩種方式選擇其一

功耗<50W

重量15kg

防護(hù)等級(jí)IP67

工作環(huán)境-40?+60℃

控制接口RS485/網(wǎng)絡(luò)

*關(guān)于作用范圍，不同的無人機(jī)的信號(hào)強(qiáng)度會(huì)有較大差別，所以在定義作用范圍時(shí)，以

軸距在300?600mm之間，自身工作距離在500m以上，載重在500g以上，續(xù)航在10分

鐘以上的無人機(jī)作為測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，例如DJIPHANTOM3/4/4PR0等。

(2)無人機(jī)欄截設(shè)備

無人機(jī)干擾攔截設(shè)備則使用UB-360型全向民用無人機(jī)干擾攔截設(shè)備，該設(shè)

備通過發(fā)射一定強(qiáng)度的電磁波對(duì)民用無人機(jī)上行的遙控信號(hào)及衛(wèi)星定位信號(hào)進(jìn)

行電磁干擾，來迫使民用無人機(jī)與遙控器失去連接或無法正確接收衛(wèi)星定位信

號(hào)，使其無法繼續(xù)飛行或迫使其原地降落。用于在一定區(qū)域內(nèi)形成民用無人機(jī)

防御圈，防止其入侵。本設(shè)備可以獨(dú)立使用構(gòu)成主動(dòng)式民用無人機(jī)防御系統(tǒng)，

也可以與探測(cè)設(shè)備聯(lián)動(dòng)構(gòu)成全自動(dòng)工作的反應(yīng)式民用無人機(jī)防御系統(tǒng)。

為了設(shè)備部署的美觀，攔截設(shè)備的外觀和外形尺寸與探測(cè)設(shè)備完全相同。

該設(shè)備具有以下功能和特點(diǎn)：

■可以全向發(fā)射干擾信號(hào)；

■支持四個(gè)方向單獨(dú)發(fā)射干擾信號(hào)；

■發(fā)射功率可精細(xì)調(diào)節(jié)；

■覆蓋GPS/GLONASS/GALILEO/北斗四種衛(wèi)星定位信號(hào)；

■可以通過控制接口控制，并且支持通過無線方式與偵測(cè)設(shè)備聯(lián)動(dòng)；

■無需電腦，可以獨(dú)立工作，長(zhǎng)期運(yùn)行高可靠免維護(hù)。

表2：無人機(jī)攔截設(shè)備技術(shù)指標(biāo)

項(xiàng)目參數(shù)備注

頻段1：902?930MHz

頻段2：2400?2483MHz

工作頻段

頻段3：5725?5850MHz

頻段4：1559?1620MHz

頻段1：4X25W功率可5檔調(diào)節(jié)，最低

頻段2：4X30W功率為最高功率的

發(fā)射功率

頻段3：4X10W10%o

頻段4：4X15W

水平0-360度部署高度距地面1.5?

方向性

俯仰-75?+90度300米時(shí)

水平方向分辨率4方向

作用半徑2公里*測(cè)試條件見注釋

供電方式AC100?240V或DC36-72V兩種方式選擇其一

功耗<1000W

重量25kg

防護(hù)等級(jí)IP65

工作環(huán)境-40?+60℃

控制接口RS485/網(wǎng)絡(luò)

*關(guān)于作用范圍，不同的無人機(jī)會(huì)有較大差別。所以在定義作用范圍時(shí)，以自身工作距

離在500m-7500m的無人機(jī)作為測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，例如DJIPHANTOM3/4/4PR0等。

圖1：全向無人機(jī)探測(cè)和攔截設(shè)備(白色：探測(cè)，黑色：攔截)

4.3部署方式

探測(cè)設(shè)備和攔截設(shè)備部署在中心或靠近中心位置，以部署點(diǎn)為圓心，形成

半徑不少于2公里的探測(cè)和攔截區(qū)。設(shè)備可安裝在建筑物屋頂或金屬桿等制高

點(diǎn)上。該部署方式適合范圍不大，但外圍輪廓不規(guī)則的防區(qū)，適應(yīng)性強(qiáng)，可大

幅減少設(shè)備投入。

方案優(yōu)點(diǎn)：