全球民用無(wú)人機(jī)技術(shù)不斷創(chuàng)新,民用無(wú)人機(jī)的新型應(yīng)用技術(shù)、新型控制技術(shù)等不斷涌現(xiàn),使得無(wú)人機(jī)的部署更加靈活,作業(yè)方式也愈發(fā)多樣化。同時(shí),人工智能、復(fù)合材料加工、自主導(dǎo)航等前沿技術(shù)的迅猛發(fā)展,使民用無(wú)人機(jī)的性能不斷攀升,應(yīng)用范圍不斷增大。這也給民用無(wú)人機(jī)反制技術(shù)提出了更為嚴(yán)苛的挑戰(zhàn)?,F(xiàn)代民用無(wú)人機(jī)探測(cè)反制技術(shù)是一個(gè)高度結(jié)構(gòu)化、多層級(jí)協(xié)同的綜合防御體系,其核心技術(shù)框架由“探測(cè)感知”“處置決策”與“反制實(shí)施”三大核心功能模塊構(gòu)成,形成一個(gè)完整的“感知、決策、反制”閉環(huán)鏈條。
整合了光電、雷達(dá)、聲學(xué)、電子信號(hào)等多種異構(gòu)傳感技術(shù),并融合弱信號(hào)檢測(cè)及多源信息處理能力,旨在實(shí)現(xiàn)對(duì)空中威脅目標(biāo)的全域發(fā)現(xiàn)、精準(zhǔn)識(shí)別與定位。
依托指揮調(diào)度、目標(biāo)特征提取、自動(dòng)處理及AI輔助決策技術(shù),對(duì)探測(cè)信息進(jìn)行深度分析、態(tài)勢(shì)評(píng)估并生成最優(yōu)應(yīng)對(duì)策略,實(shí)現(xiàn)從原始數(shù)據(jù)到行動(dòng)指令的智能轉(zhuǎn)化。
采取“軟”“硬”兩類反制技術(shù)。軟反制側(cè)重非接觸式電子干擾使無(wú)人機(jī)功能失效或自動(dòng)返航;硬反制則對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行物理層面的破壞。
ADS-B與Remote都是飛行器監(jiān)視技術(shù)也在實(shí)際中廣泛應(yīng)用,ADS-B側(cè)重于較大型低空飛行器的廣域監(jiān)視,Remote ID聚焦于無(wú)人機(jī)這類小型低空飛行物的精準(zhǔn)識(shí)別。在空間維度上,ADS-B負(fù)責(zé)機(jī)場(chǎng)周邊、航路走廊等中高空區(qū)域,Remote ID覆蓋城市公園、建筑群等超低空?qǐng)鼍?;?shù)據(jù)應(yīng)用上,ADS-B的軌跡數(shù)據(jù)支撐空中交通管制,Remote ID的身份信息助力合規(guī)性管理。二者通過(guò)數(shù)據(jù)接口融合后,可在監(jiān)管平臺(tái)形成“宏觀態(tài)勢(shì)+微觀識(shí)別”的全景視圖,既防止大型飛行器的危險(xiǎn)接近,又杜絕無(wú)人機(jī)黑飛擾航,共同織就低空安全防護(hù)網(wǎng)。
基于全球定位系統(tǒng),利用空地、空空數(shù)據(jù)鏈實(shí)現(xiàn)交通監(jiān)控和信息傳遞日的空管監(jiān)視技術(shù)。無(wú)人機(jī)裝配ADS-B后,可通過(guò)無(wú)線電信號(hào)廣播其位置、高度、速度等信息。
通過(guò)Wi-Fi或藍(lán)牙等無(wú)線通信技術(shù)只向地面站廣播其數(shù)字牌照、位置、速度、高度、飛手位置等信息,使監(jiān)管機(jī)構(gòu)能夠?qū)崟r(shí)掌握無(wú)人機(jī)的飛行狀態(tài)和操控者信息。
近些年隨著低空應(yīng)用場(chǎng)景的擴(kuò)大與豐富,低空防撞的需求逐漸被重視,在《民用無(wú)人駕駛航空器系統(tǒng)安全要求》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中提出“機(jī)體沒(méi)有配備槳葉保護(hù)裝置的輕型和小型無(wú)人駕駛航空器,應(yīng)具有感知和避讓功能”。目前在低空、通航和民航領(lǐng)域中存在以下幾種防撞技術(shù):TCAS可以實(shí)現(xiàn)飛行器之間的空中碰撞預(yù)警和信息共享?!氨倍贰倍虉?bào)文提供了跨越通信盲區(qū)的應(yīng)急通信能力。防撞雷達(dá)、視覺(jué)/紅外和地形意識(shí)和警告系統(tǒng)(TAWS)可以實(shí)時(shí)環(huán)境感知和障礙物探測(cè),通過(guò)算法控制或人工操作避障。感知與避撞(DAA)和機(jī)載防撞系統(tǒng)(ACAS X)技術(shù)則集成了傳感器、雷達(dá)、攝像頭、激光雷達(dá)等多種探測(cè)設(shè)備,進(jìn)一步提升了算法和數(shù)據(jù)處理技術(shù)。TCAS作為傳統(tǒng)的空中防撞系統(tǒng),具有較長(zhǎng)的歷史并且廣泛應(yīng)用于航空領(lǐng)域,但成本高小型化困難難以在低空中使用。目前部分民用無(wú)人機(jī)采用雙目視覺(jué)、紅外測(cè)距與超聲波傳感器的組合方案。隨著低空經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展,DAA和ACAS X技術(shù)在無(wú)人機(jī)避撞領(lǐng)域潛力較大,適應(yīng)未來(lái)高密度低空空域管理等場(chǎng)景。
根據(jù)對(duì)部分地區(qū)的公安部門走訪調(diào)研發(fā)現(xiàn),對(duì)于使用4G/5G運(yùn)營(yíng)商公網(wǎng)頻段的無(wú)人機(jī)偵測(cè)可能存在虛警誤報(bào)或者不報(bào)的情況,準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)和定位該類無(wú)人機(jī)存在困難。在4G/5G網(wǎng)絡(luò)頻段有大量的民用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備會(huì)對(duì)無(wú)人機(jī)探測(cè)設(shè)施產(chǎn)生干擾,部分企業(yè)嘗試通過(guò)監(jiān)測(cè)移動(dòng)速度大于預(yù)定速度或移動(dòng)路徑異常的電信信號(hào)發(fā)射源,來(lái)識(shí)別和定位無(wú)人機(jī)信號(hào),但識(shí)別精度和應(yīng)用場(chǎng)景也存在局限性。在反制方面,民用干擾反制設(shè)備在干擾運(yùn)營(yíng)商的4G/5G信號(hào)頻段前有嚴(yán)格的審批報(bào)備程序,無(wú)法及時(shí)反制現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)的“黑飛”無(wú)人機(jī)。且目前新型無(wú)人機(jī)頻段頻點(diǎn)、信道未知,跳頻能力強(qiáng),且可能采用新通訊方式。如果采用大范圍全頻段干擾,反制設(shè)備消耗資源大,功率釋放會(huì)不足,進(jìn)而影響反制距離,且會(huì)對(duì)區(qū)域內(nèi)的民用通信設(shè)備產(chǎn)生巨大的干擾。
當(dāng)前民用反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)常采用雷達(dá)、光電、無(wú)線電監(jiān)測(cè)等多頻譜技術(shù)融合的探測(cè)模式,但各類型傳感器在數(shù)據(jù)采集頻率、空間定位精度、環(huán)境適應(yīng)性等方面存在顯著差異。雷達(dá)對(duì)金屬材質(zhì)無(wú)人機(jī)探測(cè)效果較好,但對(duì)塑料機(jī)身的微型無(wú)人機(jī)易出現(xiàn)探九游體育測(cè)盲區(qū);光電設(shè)備受光照、霧霾等氣象條件影響顯著,在夜間或復(fù)雜天氣下識(shí)別準(zhǔn)確率大幅下降;無(wú)線電監(jiān)測(cè)設(shè)備則可能因無(wú)人機(jī)采用擴(kuò)頻通信或靜默飛行模式而失效。由于不同頻譜傳感器的時(shí)間同步機(jī)制、數(shù)據(jù)格式及處理邏輯難以統(tǒng)一,導(dǎo)致多源數(shù)據(jù)融合時(shí)易出現(xiàn)目標(biāo)軌跡斷裂、身份識(shí)別沖突等問(wèn)題,尤其在高密度無(wú)人機(jī)集群“黑飛”場(chǎng)景中,各傳感器的協(xié)同處理負(fù)荷呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng),極易造成探測(cè)系統(tǒng)整體失效或精度下降。
隨著人工智能技術(shù)在無(wú)人機(jī)領(lǐng)域的深度應(yīng)用,新型民用無(wú)人機(jī)集群已具備自主編隊(duì)、任務(wù)分配及動(dòng)態(tài)重構(gòu)能力。當(dāng)反制系統(tǒng)對(duì)某一無(wú)人機(jī)實(shí)施信號(hào)干擾或電磁壓制時(shí),集群內(nèi)其他無(wú)人機(jī)會(huì)通過(guò)分布式算法實(shí)時(shí)調(diào)整通信頻段、飛行軌跡及任務(wù)角色,形成“蜂群式”智能規(guī)避。部分無(wú)人機(jī)集群可利用多跳中繼通信繞過(guò)反制設(shè)備的信號(hào)屏蔽區(qū)域,或通過(guò)模擬民用設(shè)備信號(hào)特征實(shí)施頻譜欺騙,甚至主動(dòng)發(fā)射干擾信號(hào)對(duì)反制系統(tǒng)的傳感器進(jìn)行“致盲”。這種動(dòng)態(tài)博弈過(guò)程中,反制技術(shù)的升級(jí)速度往往滯后于無(wú)人機(jī)集群的智能進(jìn)化速度,尤其在面對(duì)具備強(qiáng)化學(xué)習(xí)能力的無(wú)人機(jī)集群時(shí),傳統(tǒng)基于規(guī)則庫(kù)的反制策略難以有效應(yīng)對(duì)其持續(xù)變化的攻擊模式,導(dǎo)致反制系統(tǒng)在復(fù)雜對(duì)抗環(huán)境中陷入“被動(dòng)響應(yīng)”的技術(shù)僵局。