無人值守自動無人機探測攔截系統(tǒng)方案

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1、 無人值守自動無人機探測攔截系統(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、機場、VIP重大型活動場所等的嚴重事件，

3、對上述機關(guān)單位維 護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)馬杜羅遭遇無人機襲擊。 從現(xiàn)實情況看，無人機攔截系統(tǒng)，尤其是具備被動探測和攔截手段的察打 一體無人機管制系統(tǒng)已經(jīng)

4、成為重要防衛(wèi)目標的必備手段。 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 上攝像頭拍攝的圖像。通過專有設(shè)備，探測無人機下行信號，并經(jīng)頻譜特征分 析，將其從繁雜的同頻信號中篩選出來，識別確認無人機，再聯(lián)動無人機攔截 設(shè)備，通過電磁信號壓制的方式干擾壓制無人機的飛行控制信號和圖傳信號， 必要時可同時干擾無人機的導(dǎo)航定位信號，從而迫使無人機返航或就地降落。 這主要涉及到兩種設(shè)備：無人機探測設(shè)備和無人機攔截設(shè)備。 無人機探測設(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)民用無人機的下行信號，并對信號頻譜特征進行分析比對，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 的遙控信號和圖傳信號，迫使無人機返回出發(fā)點降落，或者同時干擾無人機接 收的導(dǎo)航信號，使無人機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)無人機接近防區(qū)時，無源探測設(shè)備接收到無人機的下行信號，分析解碼后 確認為入侵無人機，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))，阻塞無人機飛 控和圖傳信號，迫使無人機返航或就地降落。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 系統(tǒng)電磁兼容性強，方案充分考慮陣地部署的高技術(shù)裝備對無人機探測和 攔截設(shè)備的潛在影響以及無人機探測和攔截設(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，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，一是無人機探測設(shè)備，二是無人機干擾 攔截設(shè)備。

9、 (1)無源無人機探測設(shè)備 無人機探測設(shè)備使用PD-360型全向民用無人機探測設(shè)備。該設(shè)備是基于對 民用無人機下行的圖傳及鏈路信號的探測來實現(xiàn)對民用無人機的遠程發(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數(shù)據(jù)的解調(diào)來判 斷民用無人機的存在，適用于絕大多數(shù)國產(chǎn)、進口以及自行組裝的消費級、工 業(yè)級、玩具級民用無人機，由于采用頻譜特征和數(shù)據(jù)解調(diào)分析等多重手段，并 采用多接收機并行工作的方式，具有識別準確率高、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： ?遠程發(fā)現(xiàn)空中的民用無人機； ?判斷空中民用無人機的方位； ?對部分民用無人機的品牌型號進行識別； ?

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 表1 :無人機探測設(shè)備技術(shù)指標 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，不同的無人機的信號強度會有較大差別， 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 鐘以上的無人機作為測試標準，例如 DJI PHANTOM 3

12、/4/4PRO等。 (2)無人機攔截設(shè)備 無人機干擾攔截設(shè)備則使用 UB-360型全向民用無人機干擾攔截設(shè)備，該設(shè) 備通過發(fā)射一定強度的電磁波對民用無人機上行的遙控信號及衛(wèi)星定位信號進 行電磁干擾，來迫使民用無人機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 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。 表2:無人機攔截設(shè)備技術(shù)指標 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的無人機作為測試標準，例如 DJI P

15、HANTOM 3/4/4PRO等。 圖1 :全向無人機探測和攔截設(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，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)目標時短時間發(fā)射，且對空中發(fā)射， 對周邊影響小； (3)設(shè)備簡單可靠，可長時間工作，維護工作量極小； (4)安裝方式靈活，環(huán)境適應(yīng)性強；

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； (2)對出現(xiàn)的民用無人機進行區(qū)域性定位(非精確定位)； (3)對出現(xiàn)的民用無人機進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)的威脅事件進行告警、記錄和存儲； (5)支持獨立工作也支持遠程控制。 6.設(shè)備清單 名稱 型號 單位 數(shù)量 備注 無人機探測設(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。