無人值守自動無人機(jī)探測攔截系統(tǒng)方案

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1、 無人值守自動無人機(jī)探測攔截系統(tǒng)方案 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 5 4.1 設(shè)計原則 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 (!■，us* pe-i -k?箏 'Stiifir1*' fl-?*t ?ri , tilTiri!- ”!!*一-Alts離工「11工+ . unm. I?-.HLJa￥ - M ■ft*BIHMtiM. ?lij ■4/ Vnl.. ■. **fl? X

2、v R|?T+ 詞］h 在敘利亞戰(zhàn)爭中，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 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，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，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。其動態(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產(chǎn)損失以及 社會不良影響。 近幾年國內(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、VIP重大型活動場所等的嚴(yán)重事件，

3、對上述機(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)實的威脅。 ■號HWhi 川rp -qrpviu ■■■, 一-m，串舄 gc r w lAWlqFWlIlE. WMfl. tUlJLZJ.X M ： ji.-Mwpm *苴4*渣1Ad品通■ fi1 r?*HU島P - 二中 9 Ks單 T*1a 國產(chǎn)大疆在內(nèi)的民用無人機(jī)經(jīng)簡單改裝被用于對地攻擊。 8月4日，委內(nèi)瑞拉 國民警衛(wèi)隊在委內(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 中，委內(nèi)瑞拉總統(tǒng)馬杜羅遭遇無人機(jī)襲擊。 從現(xiàn)實情況看，無人機(jī)攔截系統(tǒng)，尤其是具備被動探測和攔截手段的察打 一體無人機(jī)管制系統(tǒng)已經(jīng)

4、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)的探測設(shè)備和攔截設(shè)備應(yīng)可以全自動無人值守長時間工作； (2)無人機(jī)探測和攔截設(shè)備應(yīng)該具備不少于 2公里的作用半徑(探測和攔 截)和360°的探測和攔截工作角； (3)無人機(jī)探測設(shè)備應(yīng)被動式工作，即被動接收并分析識別空中無線電信 號，無信號發(fā)射，無電磁輻射； (4)設(shè)備可以獨立聯(lián)動工作，自動探測目標(biāo)并自動控制攔截設(shè)備予以攔 截；設(shè)備通視應(yīng)具備聯(lián)網(wǎng)能力，可實現(xiàn)中心集中控制； (5)設(shè)備外形尺寸小，重量

5、輕，功耗低，外觀簡單低調(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)境下長時間工作。 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，會實時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，探測無人機(jī)下行信號，并經(jīng)頻譜特征分 析，將其從繁雜的同頻信號中篩選出來，識別確認(rèn)無人機(jī)，再聯(lián)動無人機(jī)攔截 設(shè)備，通過電磁信號壓制的方式干擾壓制無人機(jī)的飛行控制信號和圖傳信號， 必要時可同時干擾無人機(jī)的導(dǎo)航定位信號，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)探測設(shè)備和無人機(jī)攔截設(shè)備。 無人機(jī)探測設(shè)備具備無線電信

6、號接收、分析、識別的功能，可以接收絕大多 數(shù)民用無人機(jī)的下行信號，并對信號頻譜特征進(jìn)行分析比對，將其從 WIFI等同 頻信號中篩選出來，并給出告警信息。 無人機(jī)攔截設(shè)備是指通過短時間發(fā)射電磁干擾信號，在防區(qū)之外阻塞無人機(jī) 的遙控信號和圖傳信號，迫使無人機(jī)返回出發(fā)點降落，或者同時干擾無人機(jī)接 收的導(dǎo)航信號，使無人機(jī)無法返航而就地降落或墜落。 3.2 工作模式 全向無源探測設(shè)備與全向無人機(jī)攔截設(shè)備成對工作，并自動通過內(nèi)置的 LoRa通信模塊互聯(lián)，實現(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，不會對周邊造成任何影響。 無源探測設(shè)備處于被動接收狀態(tài)，實時監(jiān)測 360。范圍的空

7、域電磁信號。由于 是被動接收方式工作，也無電磁輻射。 當(dāng)無人機(jī)接近防區(qū)時，無源探測設(shè)備接收到無人機(jī)的下行信號，分析解碼后 確認(rèn)為入侵無人機(jī)，并形成告警信號，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)，即可啟動干擾信號發(fā)射，持續(xù) 20秒(可設(shè))，阻塞無人機(jī)飛 控和圖傳信號，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，探測設(shè)備繼續(xù)轉(zhuǎn)入被動接收狀態(tài)。 4 .方案設(shè)計 4.1 設(shè)計原則 (1)模塊化、可擴(kuò)展 系統(tǒng)應(yīng)采用模塊化設(shè)計，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實現(xiàn)探測和攔截功能的升級完善。 (2)部署靈活 系統(tǒng)部署靈活，可

8、適應(yīng)多種形狀輪廓的陣地，在特殊地理環(huán)境下，可多點分 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)裝備對無人機(jī)探測和 攔截設(shè)備的潛在影響以及無人機(jī)探測和攔截設(shè)備可能對裝備的干擾，采用軍工 電磁兼容設(shè)計，一方面采用被動無源探測的方案，零電磁輻射；另一方面對攔 截設(shè)備的半功率角進(jìn)行專門設(shè)計，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)計中應(yīng)充分考慮陣地的實際環(huán)境，設(shè)備應(yīng)具備在惡劣的自然環(huán)境下 長時間工作的能力，且盡量減少裝備日常維護(hù)保養(yǎng)工作量 本方案中使用的核心設(shè)備有兩種，一是無人機(jī)探測設(shè)備，二是無人機(jī)干擾 攔截設(shè)備。

9、 (1)無源無人機(jī)探測設(shè)備 無人機(jī)探測設(shè)備使用PD-360型全向民用無人機(jī)探測設(shè)備。該設(shè)備是基于對 民用無人機(jī)下行的圖傳及鏈路信號的探測來實現(xiàn)對民用無人機(jī)的遠(yuǎn)程發(fā)現(xiàn)和方 位識別，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)國產(chǎn)、進(jìn)口以及自行組裝的消費級、工 業(yè)級、玩具級民用無人機(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，具有識別準(zhǔn)確率高、虛警率低、識別速度快的 特點。 該設(shè)備具有以下功能和特點： ?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； ?對部分民用無人機(jī)的品牌型號進(jìn)行識別； ?

10、通過控制接口實時上傳告警及識別結(jié)果，支持無線方式與攔截設(shè)備聯(lián)動； ?無需電腦，可以獨立工作，長期運行高可靠免維護(hù) 表1 :無人機(jī)探測設(shè)備技術(shù)指標(biāo) 項目 參數(shù) 備注 偵測頻段 頻段 1: 1000?1500MHz 頻段 2: 2400?2500MHz 頻段 3: 5600?5950MHz 頻段 4: 300 ?1000MHz 頻段4為選裝頻段，天 線外置。 工#^ 頻譜掃描，解碼，協(xié)議分析 識別類型 P WiFi, OFDM, FM 方向性 水平0?360度 俯仰-75?+90度 部者圖度距地面1.5? 300米時 水平方向分辨率 8方向 頻段4除外

11、 偵測半徑 2?5公里 *測試條件見注釋 反應(yīng)時間 <20秒 虛警率 <3次/24小時 城巾戶外電磁環(huán)境卜］ 供電方式 AC103 240V或 DC39 72V 兩種方式選擇其一 功耗 <50W 重量 15kg 防護(hù)等級 IP67 工作環(huán)境 -40 ?+60 C 控制接口 RS485/R］絡(luò) *關(guān)于作用范圍，不同的無人機(jī)的信號強(qiáng)度會有較大差別， 所以在定義作用范圍時， 以 軸距在300?600mm乙間，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)作為測試標(biāo)準(zhǔn)，例如 DJI PHANTOM 3

12、/4/4PRO等。 (2)無人機(jī)攔截設(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)度的電磁波對民用無人機(jī)上行的遙控信號及衛(wèi)星定位信號進(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，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)備可以獨立使用構(gòu)成主動式民用無人機(jī)防御系統(tǒng)， 也可以與探測設(shè)備聯(lián)動構(gòu)成全自動工作的反應(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設(shè)備完全相同。 該設(shè)備具有以下功能和特點： ?可以全向發(fā)射干擾信號； ?支

13、持四個方向單獨發(fā)射干擾信號； ?發(fā)射功率可精細(xì)調(diào)節(jié)； ?覆蓋GPS/GLONASS/GALILEO斗四種衛(wèi)星定位信號； ?可以通過控制接口控制，并且支持通過無線方式與偵測設(shè)備聯(lián)動； ?無需電腦，可以獨立工作，長期運行高可靠免維護(hù)。 表2:無人機(jī)攔截設(shè)備技術(shù)指標(biāo) 項目 參數(shù) 備注 工作頻段 頻段 1: 902 ?930MHz 頻段 2: 2400?2483MHz 頻段 3: 5725?5850MHz 頻段 4: 1559?1620MHz 發(fā)射功率 頻段 1: 4 X 25W 頻段 2: 4X30W 頻段 3: 4X10W 頻段 4: 4 X 15W 功率可5檔

14、調(diào)節(jié)，最低 功率為最高功率的 10% 方向性 水平0?360度 俯仰-75?+ 90度 部者圖度距地面1.5? 300米時 水平方向分辨率 4方向 作用半徑 2公里 *測試條件見注釋 供電方式 AC100- 240V或 DC39 72V 兩種方式選擇其—一 功耗 < 1000W  重量 25kg 防護(hù)等級 IP65 工作環(huán)境 -40 ?+60 C 控制接口 RS485例］絡(luò) *關(guān)于作用范圍，不同的無人機(jī)會有較大差別。 所以在定義作用范圍時， 以自身工作距 離在500m-7500m的無人機(jī)作為測試標(biāo)準(zhǔn)，例如 DJI P

15、HANTOM 3/4/4PRO等。 圖1 :全向無人機(jī)探測和攔截設(shè)備(白色：探測，黑色：攔截) 4.3 部署方式 探測設(shè)備和攔截設(shè)備部署在 中心或靠近中心位置，以部署點為圓心，形成 半徑不少于2公里的探測和攔截區(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： (1)探測設(shè)備為無源探測，無輻射無干擾； (2)攔截設(shè)備電磁波束控制好，只在發(fā)現(xiàn)目標(biāo)時短時間發(fā)射，且對空中發(fā)射， 對周邊影響?。? (3)設(shè)備簡單可靠，可長時間工作，維護(hù)工作量極小； (4)安裝方式靈活，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)；

16、 (5)可獨立運行，網(wǎng)絡(luò)中斷不影響系統(tǒng)工作。 部署效果如下圖所示: 圖2:無人機(jī)探測攔截設(shè)備部署效果示意圖(可適應(yīng)各種外形輪廓陣地) 5.系統(tǒng)功能 系統(tǒng)應(yīng)具備以下功能： (1)及時發(fā)現(xiàn)防區(qū)周邊，2?5公里半徑范圍內(nèi)的飛行或即將飛行(通視無 遮擋時)的民用無人機(jī)； (2)對出現(xiàn)的民用無人機(jī)進(jìn)行區(qū)域性定位(非精確定位)； (3)對出現(xiàn)的民用無人機(jī)進(jìn)行有限時間的電磁干擾阻斷，使其無法繼續(xù)接 近防區(qū)； (4)對出現(xiàn)的威脅事件進(jìn)行告警、記錄和存儲； (5)支持獨立工作也支持遠(yuǎn)程控制。 6.設(shè)備清單 名稱 型號 單位 數(shù)量 備注 無人機(jī)探測設(shè)備 PD-360 臺 1 部署在防區(qū)中心或靠近中 心的制高點 無人機(jī)攔截設(shè)備 UB-360 臺 1 與探測設(shè)備部署在一起 設(shè)備包含安裝必須的支架、電源線等附件，但不包含安裝可能需要的桿 體。