先進制造2025｜民用無人機探測反制技術(shù)研究（先進制造前沿第5期）

日期：2025-06-24 瀏覽：　

　　全球民用無人機技術(shù)不斷創(chuàng)新，民用無人機的新型應(yīng)用技術(shù)、新型控制技術(shù)等不斷涌現(xiàn)，使得無人機的部署更加靈活，作業(yè)方式也愈發(fā)多樣化。同時，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，使民用無人機的性能不斷攀升，應(yīng)用范圍不斷增大。這也給民用無人機反制技術(shù)提出了更為嚴(yán)苛的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)代民用無人機探測反制技術(shù)是一個高度結(jié)構(gòu)化、多層級協(xié)同的綜合防御體系，其核心技術(shù)框架由“探測感知”“處置決策”與“反制實施”三大核心功能模塊構(gòu)成，形成一個完整的“感知、決策、反制”閉環(huán)鏈條。

　　整合了光電、雷達、聲學(xué)、電子信號等多種異構(gòu)傳感技術(shù)，并融合弱信號檢測及多源信息處理能力，旨在實現(xiàn)對空中威脅目標(biāo)的全域發(fā)現(xiàn)、精準(zhǔn)識別與定位。

　　依托指揮調(diào)度、目標(biāo)特征提取、自動處理及AI輔助決策技術(shù)，對探測信息進行深度分析、態(tài)勢評估并生成最優(yōu)應(yīng)對策略，實現(xiàn)從原始數(shù)據(jù)到行動指令的智能轉(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人機功能失效或自動返航；硬反制則對無人機進行物理層面的破壞。

　　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聚焦于無人機這類小型低空飛行物的精準(zhǔn)識別。在空間維度上，ADS-B負責(zé)機場周邊、航路走廊等中高空區(qū)域，Remote ID覆蓋城市公園、建筑群等超低空場景；數(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。二者通過數(shù)據(jù)接口融合后，可在監(jiān)管平臺形成“宏觀態(tài)勢+微觀識別”的全景視圖，既防止大型飛行器的危險接近，又杜絕無人機黑飛擾航，共同織就低空安全防護網(wǎng)。

　　基于全球定位系統(tǒng)，利用空地、空空數(shù)據(jù)鏈實現(xiàn)交通監(jiān)控和信息傳遞日的空管監(jiān)視技術(shù)。無人機裝配ADS-B后，可通過無線電信號廣播其位置、高度、速度等信息。

　　通過Wi-Fi或藍牙等無線通信技術(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)管機構(gòu)能夠?qū)崟r掌握無人機的飛行狀態(tài)和操控者信息。

　　近些年隨著低空應(yīng)用場景的擴大與豐富，低空防撞的需求逐漸被重視，在《民用無人駕駛航空器系統(tǒng)安全要求》國家標(biāo)準(zhǔn)中提出“機體沒有配備槳葉保護裝置的輕型和小型無人駕駛航空器,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可以實現(xiàn)飛行器之間的空中碰撞預(yù)警和信息共享。“北斗”短報文提供了跨越通信盲區(qū)的應(yīng)急通信能力。防撞雷達、視覺/紅外和地形意識和警告系統(tǒng)(TAWS)可以實時環(huán)境感知和障礙物探測，通過算法控制或人工操作避障。感知與避撞(DAA)和機載防撞系統(tǒng)(ACAS X)技術(shù)則集成了傳感器、雷達、攝像頭、激光雷達等多種探測設(shè)備，進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。目前部分民用無人機采用雙目視覺、紅外測距與超聲波傳感器的組合方案。隨著低空經(jīng)濟進一步發(fā)展，DAA和ACAS X技術(shù)在無人機避撞領(lǐng)域潛力較大，適應(yīng)未來高密度低空空域管理等場景。

　　根據(jù)對部分地區(qū)的公安部門走訪調(diào)研發(fā)現(xiàn)，對于使用4G/5G運營商公網(wǎng)頻段的無人機偵測可能存在虛警誤報或者不報的情況，準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)和定位該類無人機存在困難。在4G/5G網(wǎng)絡(luò)頻段有大量的民用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備會對無人機探測設(shè)施產(chǎn)生干擾，部分企業(yè)嘗試通過監(jiān)測移動速度大于預(yù)定速度或移動路徑異常的電信信號發(fā)射源，來識別和定位無人機信號，但識別精度和應(yīng)用場景也存在局限性。在反制方面，民用干擾反制設(shè)備在干擾運營商的4G/5G信號頻段前有嚴(yán)格的審批報備程序，無法及時反制現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的“黑飛”無人機。且目前新型無人機頻段頻點、信道未知，跳頻能力強，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，功率釋放會不足，進而影響反制距離，且會對區(qū)域內(nèi)的民用通信設(shè)備產(chǎn)生巨大的干擾。

　　當(dāng)前民用反無人機系統(tǒng)常采用雷達、光電、無線電監(jiān)測等多頻譜技術(shù)融合的探測模式，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。雷達對金屬材質(zhì)無人機探測效果較好，但對塑料機身的微型無人機易出現(xiàn)探九游體育測盲區(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)雜天氣下識別準(zhǔn)確率大幅下降；無線電監(jiān)測設(shè)備則可能因無人機采用擴頻通信或靜默飛行模式而失效。由于不同頻譜傳感器的時間同步機制、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)融合時易出現(xiàn)目標(biāo)軌跡斷裂、身份識別沖突等問題，尤其在高密度無人機集群“黑飛”場景中，各傳感器的協(xié)同處理負荷呈指數(shù)級增長，極易造成探測系統(tǒng)整體失效或精度下降。

　　隨著人工智能技術(shù)在無人機領(lǐng)域的深度應(yīng)用，新型民用無人機集群已具備自主編隊、任務(wù)分配及動態(tài)重構(gòu)能力。當(dāng)反制系統(tǒng)對某一無人機實施信號干擾或電磁壓制時，集群內(nèi)其他無人機會通過分布式算法實時調(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。部分無人機集群可利用多跳中繼通信繞過反制設(shè)備的信號屏蔽區(qū)域，或通過模擬民用設(shè)備信號特征實施頻譜欺騙，甚至主動發(fā)射干擾信號對反制系統(tǒng)的傳感器進行“致盲”。這種動態(tài)博弈過程中，反制技術(shù)的升級速度往往滯后于無人機集群的智能進化速度，尤其在面對具備強化學(xué)習(xí)能力的無人機集群時，傳統(tǒng)基于規(guī)則庫的反制策略難以有效應(yīng)對其持續(xù)變化的攻擊模式，導(dǎo)致反制系統(tǒng)在復(fù)雜對抗環(huán)境中陷入“被動響應(yīng)”的技術(shù)僵局。

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