淺談機場空域無人機入侵的探測

高峰　唐小兵

【摘 要】無人機已經越來越多的被應用在各個領域，助力社會的自動化和智能化。而不容忽視的是，由于缺乏行業監管，不少飛行愛好者大量私自購買，隨意隨地放飛，衍生了“黑飛”和“亂飛”，給機場空域的飛行安全和運行秩序帶來了極大的隱憂。除了從制度上進行規范，利用探測技術從源頭上實現探測，為后續實現干擾反制和監管打下基礎。

【關鍵詞】無人機；入侵；探測

【Abstract】Drones are being used in various fields to help automate and intelligentize society. And should not be ignored is that because of the lack of industry regulations， many flight enthusiasts to buy in great quantities， free flying everywhere， derived from the “black fly” and “flying”， to the airport the flight safety and operation order of the airspace has brought a great deal of concern. In addition to the regulation of the system， the detection technology is realized from the source， which lays the foundation for the follow-up of interference countermeasures and supervision.

【Key words】Unmanned aerial vehicle （uav）； Invasion； Detecting

如今無人機的大量普及對航空安全提出了全新的挑戰，尤其是考慮到我國低空空域逐漸開放這個大背景。在無人機被廣泛使用后，相關法律嚴重滯后的問題已不容回避[1]。目前，涉及無人機的管制規定，主要還是民航機構的一些行業規范、部門規章，法律位階比較低，懲罰手段不夠嚴厲[2]。機場空域是指受機場塔臺控制指揮的空中空間，包括有航線、等候空區、機場進近凈空區及跑道等，是飛機各種活動的主要范圍。機場空域的安全關系到民航的飛行安全，不能忽視。目前我國的機場空域探測手段主要還是依據空管尤其是塔臺指揮員或者正在執行飛行任務的飛行員目視發現為主[3]。利用技術若能及時探測到機場空域無人機入侵情況，我們就能依據已經探測到的情況對現狀做好預判，評估并做出合理的應對措施。

目前應對無人機入侵的主要探測方法分為聲光類和電磁類[4]。

1 電磁類探測

具有代表性的是英國的反無人飛行器防御系統AUDS（Anti-UAVDefenseSystem）系統，以對抗微型、小型和更大尺寸的無人飛行器的濫用所導致的日益上升的安全威脅。AUDS系統集成了Ku波段電子掃描防空雷達[5]，光電指示器、可見光/紅外相機和目標跟蹤軟件，與定向射頻抑制/干擾系統，能夠對8千米范圍內的無人機進行探測、跟蹤、識別、干擾和制止（neutralise）。進一步而言，AUDS系統對第一類無人機中的微型無人機的有效作用距離為1千米，對第一類無人機中的迷你無人機的有效作用距離可達數千米。AUDS系統的缺點是價格高昂，目前只適用于軍事領域[6]。

2 聲音探測

聲音探測，是指通過無人機的聲音指紋進行探測。由于每架無人機，每一個型號的無人機都有其特征的音頻（聲音指紋），我們掃描范圍是從0—96赫茲，超過了人耳0到20赫茲的聽力范圍，系統通過特征音頻最終能夠準確判斷出這是何種型號的無人機，進而判斷它的載荷是多大，能造成的傷害是多大[7]。

日本安保公司公司正在開發一種新的無人駕駛探測器，通過無人機的聲音來進行工作，以便對非法闖入重要建筑上空的可疑不明物體進行探測。無人機檢測系統每一臺機器都有一個獨一無二的“音頻指紋”——螺旋槳的旋轉聲音，該種麥克風還可以監聽周圍500英尺范圍內任意方向的聲音。再將已探測到的音頻與記錄了所有無人機音頻的Alsok數據庫進行匹配。安全人員不僅能夠檢測出無人機來自何處，還能檢測出無人機的類型。由于許多無人機對雷達隱形，目前只有這種方法比較簡單有效。

3 無線電掃描

無線電掃描，主要是掃描無人機與操縱者之間的無線電連接，發現兩者之間的控制電路，現在主要使用的是2.4G和5.8G的掃描。

2.4G：這個頻段應用最廣泛的領域就是日常家用電器，其主要用途是陸地工業無線監控工程，頻點很容易把控，最大可以釋放出12個頻道。2.4G無線視頻傳輸器在應用方面最廣的還是能解決陸陸無線監控問題。可以讓監控攝像機短距離無線傳輸信號，發射器模塊上的電子元器體積較大，間隔距離較遠，散熱效果最佳，很適合長時間超負荷作業。波長略勝于5.8G有比較好的穿透力與圖像穩定性。甚至還可以通過信號放大器、信號增益模塊去釋放出20瓦以上的功率。

5.8G：該頻段目前是航拍領域使用最為廣泛的無線微波視頻傳輸器。它的體積輕盈，低熱量，距離遠，而且價位很透明，頻道最大可以釋放出32個可選。迄今仍是航拍微波傳圖領域的首選。工信部的信號限制當中，5.8G微波信號是消費級的開放頻段，也就是說無論你是否經過許可，都可以用5.8G信號作為你航拍器的圖傳作業。而且在畫質的處理上，優秀的5.8G視頻傳輸器也能夠完全釋放出64位模擬色彩度輸出，而且部分廠家對于5.8G這個頻段在環境污染、輻射人體以及干擾其他無線設施測試中均得到了影響最低的評分。當然這兩個頻段也是無人機最常用的頻段。因此使用無線電掃描無人機的2.4G和5.8G頻段的方法效果很明顯。endprint

4 視頻分析

視頻分析，確切的講其實是截獲無人機的圖傳視頻進行有效分析。這我國自主研發的一套新系統采用了最新的射頻掃描儀，能夠截獲無人機的圖傳，并且可以獲得操作者的第一視角。尤其針對非惡意的第一視角，采取了控制電路的方式能夠有效地避免操作者的下一步行動。并且所有的圖傳可以完整記錄下來。如果未來有相應的法律法規就可以作為一個有效證據。

除此之外，該系統還可以采用被動掃描的方式，而不主動發射射頻信號。在重要的建筑設施或機場布控數個傳感器，進而保障無人機入侵能夠完整的被記錄下來。在系統工作的時所有采集到的數據都會通過后臺服務器進行存儲和分析[8]，后臺服務器和云服務器進行連接。云服務器的主要功能是不間斷更新新型無人機的聲音指紋數據庫，本地服務器可以通過云服務器獲取最新的聲音指紋數據庫，當然這些更新都是后臺自動實施的。系統安裝簡單且具有視頻分析功能，因為有時候要避免被追蹤物體是大型鳥類或塑料袋被風吹起來的情況出現。通過此手段，用戶就可以實現7×24小時的自動安全防護而不需要人為干涉。系統的架構是開放的，可與現有的一些安防手段進行融合。

5 結語

綜合利用現有的技術手段，加強對無人機對無人機的探測，可為后續的干擾反制和監控打下基礎，也為無人機使用不當帶來的危害進行約束。

【參考文獻】

[1]袁雪蓮，楊牧源.“黑飛”泛濫考問無人機監管[J].瞭望，2016（24）：18-18.

[2]盧倩，陸小雅，潘玉婷，等.無人機在低空空域的監管問題[J].中國民航飛行學院學報，2017，28（2）.

[3]沈振.以完備的管理保證民用無人機的安全運行[J].國際航空，2014（4）：67-69.

[4]石紅梅，譚晃.國外無人機監管及反制技術最新發展概況[J].中國安防，2016（4）：100-105.

[5]許少云，金嘉旺，李仙茂.無人機干擾新體制雷達的研究[J].上海航天，2005，22（2）：51-54.

[6]茹常劍，魏瑞軒，郭慶，等.面向無人機自主防碰撞的認知博弈制導控制[J].控制理論與應用，2014（11）：1555-1560.

[7]黃開.無人機應急著陸控制技術研究[D].南京航空航天大學，2014.

[8]耿明志，戎亞新.圖像跟蹤技術在無人機自主著陸導航中的應用[J].兵工自動化，2007，26（1）：1-2.

[責任編輯：朱麗娜]endprint