无人值守自动无人机探测拦截系统方案

无人值守自动无人机探测拦截系统方案1. 应用背景32. 需求分析33. 系统原理与工作模式 4.3.1 工作原理43.2 工作模式54. 方案设计54.1 设计原则54.2 主要设备64.3 部署方式85. 系统功能96. 设备清单10(!，us*pe-i-k筝 Stiifir1* fl-*t ri,tilTiri!- ”!*一-Alts离工11工+ . unm. I-.HLJa - Mft*BIHMtiM. lij4/ Vnl. .*fl Xv R|T+ 词h在叙利亚战争中，反政府武装大量使用无人机执行侦察和攻击任务，包括中1.应用背景近年来，民用无人飞行器技术日渐成熟，在应用越来越广泛的同时，由民 用无人飞行器引发的控制事故与相关安全问题日益常态化，民用无人飞行器在 具有许多有益应用前景的同时，也可能被越来越多恶意使用，并可能被大量用 于恐怖袭击、间谍行为和走私活动。其动态、隐蔽使用其能够携带武器、有毒 化学物质及爆炸物，产生的恶性不良后果，可造成极大的人员和财产损失以及 社会不良影响。近几年国内外发生多宗民用无人飞行器低空袭扰监狱、看守所、化工生产 基地、核电站、机场、VIP重大型活动场所等的严重事件，对上述机关单位维 护公众安全和正常公众秩序构成了潜在而现实的威胁。号HWhi 川rp -qrpviu , 一-m，串舄 gc r wlAWlqFWlIlE. WMfl. tUlJLZJ.X M ： ji.-Mwpm*苴4*渣1Ad品通 fi1 r*HU岛P -二中 9 Ks单 T*1a国产大疆在内的民用无人机经简单改装被用于对地攻击。8月4日，委内瑞拉国民警卫队在委内瑞拉首都加拉加斯的玻利瓦尔大道举行成立81周年庆祝活动中，委内瑞拉总统马杜罗遭遇无人机袭击。从现实情况看，无人机拦截系统，尤其是具备被动探测和拦截手段的察打一体无人机管制系统已经成为重要防卫目标的必备手段。2.需求分析具有高度敏感性，除了地面周界安防手段外，还应具备空中防御手段，以防 止无人机的空中窥探和突防攻击。系统应满足以下需求：(1)无人机的探测设备和拦截设备应可以全自动无人值守长时间工作；(2)无人机探测和拦截设备应该具备不少于 2公里的作用半径(探测和拦截)和360的探测和拦截工作角；(3)无人机探测设备应被动式工作，即被动接收并分析识别空中无线电信号，无信号发射，无电磁辐射；(4)设备可以独立联动工作，自动探测目标并自动控制拦截设备予以拦截；设备通视应具备联网能力，可实现中心集中控制；(5)设备外形尺寸小，重量轻，功耗低，外观简单低调，不易引起公众注意；(6)设备应具有较高的环境适应性，可在恶劣的自然环境下长时间工作。3 .系统原理与工作模式3.1 工作原理无人机在空中飞行时，会实时与地面遥控器保持通信，传输飞行数据和机 上摄像头拍摄的图像。通过专有设备，探测无人机下行信号，并经频谱特征分 析，将其从繁杂的同频信号中筛选出来，识别确认无人机，再联动无人机拦截 设备，通过电磁信号压制的方式干扰压制无人机的飞行控制信号和图传信号， 必要时可同时干扰无人机的导航定位信号，从而迫使无人机返航或就地降落。 这主要涉及到两种设备：无人机探测设备和无人机拦截设备。无人机探测设备具备无线电信号接收、分析、识别的功能，可以接收绝大多 数民用无人机的下行信号，并对信号频谱特征进行分析比对，将其从WIFI等同频信号中筛选出来，并给出告警信息。无人机拦截设备是指通过短时间发射电磁干扰信号，在防区之外阻塞无人机 的遥控信号和图传信号，迫使无人机返回出发点降落，或者同时干扰无人机接 收的导航信号，使无人机无法返航而就地降落或坠落。3.2 工作模式全向无源探测设备与全向无人机拦截设备成对工作，并自动通过内置的 LoRa通信模块互联，实现在线信息交互。开机后，拦截设备处于关闭状态，无电磁发射，不会对周边造成任何影响。 无源探测设备处于被动接收状态，实时监测 360。范围的空域电磁信号。由于 是被动接收方式工作，也无电磁辐射。当无人机接近防区时，无源探测设备接收到无人机的下行信号，分析解码后 确认为入侵无人机，并形成告警信号，通过 LoRa信道传输到拦截设备。拦截设 备收到警情数据，即可启动干扰信号发射，持续 20秒(可设)，阻塞无人机飞 控和图传信号，迫使无人机返航或就地降落。发射结束后，本次拦截任务结 束，探测设备继续转入被动接收状态。4 .方案设计4.1 设计原则(1)模块化、可扩展系统应采用模块化设计，便于部署和更换，勤务性好，且系统可具有可扩展 性，可通过软件固件升级实现探测和拦截功能的升级完善。(2)部署灵活系统部署灵活，可适应多种形状轮廓的阵地，在特殊地理环境下，可多点分 布式部署，提高覆盖范围。(3)电磁兼容性强系统电磁兼容性强，方案充分考虑阵地部署的高技术装备对无人机探测和 拦截设备的潜在影响以及无人机探测和拦截设备可能对装备的干扰，采用军工 电磁兼容设计，一方面采用被动无源探测的方案，零电磁辐射；另一方面对拦 截设备的半功率角进行专门设计，将绝大部分能量发射到空中。(4)环境适应性强，全天候工作方案设计中应充分考虑阵地的实际环境，设备应具备在恶劣的自然环境下 长时间工作的能力，且尽量减少装备日常维护保养工作量本方案中使用的核心设备有两种，一是无人机探测设备，二是无人机干扰 拦截设备。(1)无源无人机探测设备无人机探测设备使用PD-360型全向民用无人机探测设备。该设备是基于对 民用无人机下行的图传及链路信号的探测来实现对民用无人机的远程发现和方 位识别，并给出预警信息。该单元采用频谱特征分析以及部分数据的解调来判 断民用无人机的存在，适用于绝大多数国产、进口以及自行组装的消费级、工 业级、玩具级民用无人机，由于采用频谱特征和数据解调分析等多重手段，并 采用多接收机并行工作的方式，具有识别准确率高、虚警率低、识别速度快的 特点。该设备具有以下功能和特点：?远程发现空中的民用无人机；?判断空中民用无人机的方位；?对部分民用无人机的品牌型号进行识别；?通过控制接口实时上传告警及识别结果，支持无线方式与拦截设备联动；?无需电脑，可以独立工作，长期运行高可靠免维护 表1 :无人机探测设备技术指标项目参数备注侦测频段频段 1: 10001500MHz 频段 2: 24002500MHz 频段 3: 56005950MHz 频段 4: 300 1000MHz频段4为选装频段，天 线外置。工#频谱扫描，解码，协议分析识别类型PWiFi, OFDM, FM方向性水平0360度 俯仰-75+90度部者图度距地面1.5300米时水平方向分辨率8方向频段4除外侦测半径25公里*测试条件见注释反应时间20秒虚警率3次/24小时城巾户外电磁环境卜供电方式AC103 240V或 DC39 72V两种方式选择其一功耗50W重量15kg防护等级IP67工作环境-40 +60 C控制接口RS485/R络*关于作用范围，不同的无人机的信号强度会有较大差别， 所以在定义作用范围时， 以 轴距在300600mm乙间，自身工作距离在 500m以上，载重在500g以上，续航在10分 钟以上的无人机作为测试标准，例如 DJI PHANTOM 3/4/4PRO等。(2)无人机拦截设备无人机干扰拦截设备则使用 UB-360型全向民用无人机干扰拦截设备，该设 备通过发射一定强度的电磁波对民用无人机上行的遥控信号及卫星定位信号进 行电磁干扰，来迫使民用无人机与遥控器失去连接或无法正确接收卫星定位信 号，使其无法继续飞行或迫使其原地降落。用于在一定区域内形成民用无人机 防御圈，防止其入侵。本设备可以独立使用构成主动式民用无人机防御系统， 也可以与探测设备联动构成全自动工作的反应式民用无人机防御系统。为了设备部署的美观，拦截设备的外观和外形尺寸与探测设备完全相同。该设备具有以下功能和特点：?可以全向发射干扰信号；?支持四个方向单独发射干扰信号；?发射功率可精细调节；?覆盖GPS/GLONASS/GALILEO斗四种卫星定位信号；?可以通过控制接口控制，并且支持通过无线方式与侦测设备联动；?无需电脑，可以独立工作，长期运行高可靠免维护。表2:无人机拦截设备技术指标项目参数备注工作频段频段 1: 902 930MHz 频段 2: 24002483MHz 频段 3: 57255850MHz 频段 4: 15591620MHz发射功率频段 1: 4 X 25W频段 2: 4X30W频段 3: 4X10W频段 4: 4 X 15W功率可5档调节，最低 功率为最高功率的 10%方向性水平0360度俯仰-75+ 90度部者图度距地面1.5300米时水平方向分辨率4方向作用半径2公里*测试条件见注释供电方式AC100- 240V或 DC39 72V两种方式选择其一功耗 1000W重量25kg防护等级IP65工作环境-40 +60 C控制接口RS485例络*关于作用范围，不同的无人机会有较大差别。所以在定义作用范围时， 以自身工作距离在500m-7500m的无人机作为测试标准，例如 DJI PHANTOM 3/4/4PRO等。图1 :全向无人机探测和拦截设备(白色：探测，黑色：拦截)4.3 部署方式探测设备和拦截设备部署在 中心或靠近中心位置，以部署点为圆心，形成 半径不少于2公里的探测和拦截区。设备可安装在建筑物屋顶或金属杆等制高 点上。该部署方式适合范围不大，但外围轮廓不规则的防区，适应性强，可大 幅减少设备投入。方案优点：(1)探测设备为无源探测，无辐射无干扰；(2)拦截设备电磁波束控制好，只在发现目标时短时间发射，且对空中发射，对周边影响小；(3)设备简单可靠，可长时间工作，维护工作量极小；(4)安装方式灵活，环境适应性强；(5)可独立运行，网络中断不影响系统工作。部署效果如下图所示:图2:无人机探测拦截设备部署效果示意图(可适应各种外形轮廓阵地)5.系统功能系统应具备以下功能：(1)及时发现防区周边，25公里半径范围内的飞行或即将飞行(通视无 遮挡时)的民用无人机；(2)对出现的民用无人机进行区域性定位(非精确定位)；(3)对出现的民用无人机进行有限时间的电磁干扰阻断，使其无法继续接近防区；(4)对出现的威胁事件进行告警、记录和存储；(5)支持独立工作也支持远程控制。6.设备清单名称型号单位数量备注无人机探测设备PD-360台1部署在防区中心或靠近中 心的制高点无人机拦截设备UB-360台1与探测设备部署在一起设备包含安装必须的支架、电源线等附件，但不包含安装可能需要的杆 体。