反无人机低空预警跟踪和激光识别系统的功能及方案设计

项目背景

2018年2月7日，中部战区联合河北警方共同处置了一起无人机违法飞行对军、民航造成巨大损失的事件，北京某航空有限公司工作人员，操纵油电混合动力无人机在河北省唐山市古冶区范各庄上空约1000米高度，对矿区进行航空测绘。几名工作人员不但都不具备操纵无人机资质，更严重的是没有申请空域。无人机起飞不久，中部战区及战区空军有关部门迅速通过技术手段掌握了所在空域的异常情况。据介绍，当天因此先后有多架民航航班被迫修改航线，导致航班延误，造成了巨大经济损失。

中部战区政治工作部保卫局干事刘军表示：近几年，低空飞行的航空器种类日益繁多，除了无人机，一些简易航空器，比如动力伞、热气球等，自主导航和通信能力都很弱，容易出现偏离预定航线和空域的情况，一旦进入重要目标上空，很有可能危及目标安全，甚至造成严重影响。

安防企业对于无人机反制的研究，从2016年起便进入技术发展阶段，直至2018年进入爆发年，经历多年的技术研究与改进，安防人对无人机反制的研究从未停止。本文主要对现有主要反无人机系统的原理和特点进行阐述与分析，并结合针对“低、慢、小”目标的探测与防护技术的最新进展，对低空反无人机系统的未来发展趋势进行分析。

（无人机入侵案例激增）

目前，无人机管控形势严峻，“必须加强无人机管理。”中部战区副司令员兼中部战区空军司令员庄可柱代表说，当前，无人机应用逐渐普及，在巡查交通、测绘地形、喷洒农药等领域，给人们带来诸多便利。但与此同时，没有飞行计划的“黑飞”现象所引发的安全隐患，在全国各地频频出现。据中国民航报道，无人机扰航事件从2015年4起，2016年23起到2017年上半年40余起，呈现逐年上升趋势。

无人机反制技术现状

目前，主流反无人机技术体系主要由探测跟踪和预警技术、毁伤技术、干扰技术、伪装欺骗技术等部分组成。通常，现有反无人机系统各部分的具体技术组成如下。

1.探测跟踪和预警技术。

虽然能够在对无人机目标进行检测、识别、跟踪的基础上，利用技术手段实现对无人机的反制与防护，但该类系统的局限性也较大，对不依靠外部通讯进行飞行控制的无人机，压制效果较差，无法进行有效的压制。

2.毁伤技术。

目前，普遍采用基于激光武器的反无人机系统，首先其反应时间短、照射速度快、命中精度高。其次辐射强度高，摧毁威力大。再者，无污染，不易受电子干扰，属于比较干净的新杀伤机理武器。目前该类系统受所使用的打击手段限制，一般侧重应用于军事领域，并有希望成为未来无人战场环境中的重要角色。

3.干扰技术。

干扰阻断类反无人机系统虽然操作简单、成本较低，且部分系统便于携带，但其主要采用电磁干扰手段，对环境要求相对较高，在城市或居民密集区域使用容易对无线电信号的正常使用环境造成不良影响。

4.伪装欺骗技术。

当所要保护的目标区域的地理坐标为已知时非合作无人机可以采用屏蔽外部遥控和图传信号的方式，只凭借导航信号来实现对目标区域的入侵。该类系统主要是通过发射欺骗导航信号，实现对非合作无人机导航部件的诱骗阻断，同时还可以将该技术与区域电磁环境管控系统相结合，通过在发射区域增强导航信号保障授权无人机正常飞行的同时，实现对非合作无人机的驱离与迫降。

综上所述，现有国内外市场上的主流反无人机系统均只能在单一或某些特定环境下具备低空反无人机任务所需要的功能，因此具有不同程度的局限性。

一、系统架构

北京和普威视科技股份有限公司经过探索和研究，自主研发生产了低空预警跟踪光电系统和激光识别反无人机系统。专为城市低空危险飞行器预警防预设计，特别是目前应用越来越广泛，存在潜在危险的低成本微型无人机监控预警所开发的专用安防产品。

（和普无人机反制流程）

（跟踪效果图）

固定式无人机拦截系统

一、产品简介

固定式无人机拦截系统是一套远距离无人机拦截设备，本系统可切断无人机的GPS/北斗定位信号和控制及图传信号，使无人机自动降落或强制返航，具有远距离拦截、操作简便、携带方便等特点，有效地解决了目前无人机“黑飞”现象的难题。全新的“无死角方案”工作模式、稳定的硬件结构设计，为无人机反制工作提供了一套稳定可靠、节能环保、管控方便的无人机干扰解决方案。

工作原理

多旋翼无人机的遥控操作和拍摄数据实时回传都需要通过电磁波进行，只要对特定频段进行干扰，切断其上下行数据链路的连接，利用大功率定向电子干扰设备向无人机发射多频段强干扰电磁波，干扰阻塞其上下行信号传输，使其遥控失灵，拍摄的图象视频信号也无法传回，彻底切断无人机与遥控器或地面站的联系。无人机拦截系统内置GPS、北斗、2.4G、5.8G频段拦截模块，可覆盖几乎所有型号无人机。所有进入本机型覆盖范围内的无人机均无法获取卫星定位信息，同时无人机与地面控制器之间的控制信号和图像传输信号均被切断，根据无人机的设计不同迫使无人机降落、坠落或者迫使其返航达到低控安防管制的效果。

前端设备

（和普新一代光电跟踪反制系统）

适用于对抗无人机的光电跟踪反制系统集百万长焦高清摄像机、大面阵非制冷红外热成像仪、精密伺服转台、高精度跟踪模块、多频谱干扰机等于一体，用于全方位全天候发现、跟踪、识别、反制空中无人机目标。采用军工品质的U型转台设计，具有速度快、精度高、跟踪稳定等特点。昼间采用长焦距连续变焦镜头配合200万可见光高清彩转黑摄像机，夜间采用640×512高灵敏度大口径连续变焦非制冷热成像摄像机，可实现昼夜全天时远距离视频监控。同时具备光学、电子双重透雾功能，可有效提升雾、霾等低能见度天气下的探测性能。无人机干扰机内置GPS、北斗、2.4G、5.8G频段拦截模块，可覆盖几乎所有型号无人机，有效迫使无人机降落、悬停或返航。系统既可作为独立的光电探测设备使用，实施手动搜索、手动或自动跟踪无人机目标，也可与雷达联动，根据雷达发送的目标引导信息，实现对目标的快速发现和识别功能。

1.抗恶劣坏镜：高强度铝合金，喷涂三防漆，抗海水腐蚀，多维自由曲面外形，风阻小，可抗33m/s强风

2.高精度定位：每秒5万次微调脉冲精密电机驱动，20位数码测角传感器伺服，定位精度达±0.05度

3.采用大力矩稀土永磁同步电机，高速启停，与雷达联动跟踪平滑流畅。

4.数据反馈：实时反馈方位、俯仰角度，焦距，聚焦数值，可对目标精度定位与跟踪（配合应用软件）

5.负载能力高：可同时承载60倍可见光摄像机，大口径热像仪，高功率激光照明器，实现15km以上超远距离监控

6.最大方位回转速度45°/s（高速版可选200°/s），最小速度0.1°/s

7.方位回转范围0-360°，俯仰回转范围±45°（对空可选+90°）

8.多重冗余设计：双电源冗余保护，内部温度监控，定向工业除霜器，高可靠性。

9.多波段成像，集成长波红外热像、近红外激光、可见光成像、云台护罩、解码器于一体。适合全天候环境下的观察。

10.整机采用超强铝合金外壳，IP66防护，防淋雨、防灰尘，可适应各种恶劣环境。

（和普无人机反制系统应用现场）

二、系统功能

光电跟踪反制系统采用可见光和热成像双频段探测，多波段干扰机进行反制，具有全方位全天候发现、跟踪、识别和监视空中无人机目标的能力，同时嵌入智能管理和智能分析模块，具备自动扇扫巡检与移动侦测报警功能。系统既可作为独立的光电探测设备使用，实施手动搜索、手动或自动跟踪空中目标和地面目标，也可与雷达联动，根据雷达发送的目标引导信息，实现对目标的快速发现和识别功能。系统的功能拓扑图及跟踪效果如下。

（功能拓扑图）

（2018国际铁人三项赛现场和普设备保驾护航）

三、系统特点

①拦截机型全面。

无人机拦截系统内置GPS、北斗、2.4G、5.8G频段拦截模块，可覆盖几乎所有型号无人机。所有进入本机型覆盖范围内的无人机均无法获取卫星定位信息，同时无人机与地面控制器之间的控制信号和图像传输信号均被切断，迫使无人机降落。

②超远距离拦截。

无人机拦截系统使用高功率LDMOS器件，配合频率校正、快速扫频技术，极大的提供了设备拦截效果，实测拦截距离可达到1km以上，拦截效果行业领先。

四、系统优势

本系统融合先进的DOE光学红外热像点目标跟踪探测技术、高清激光扫描面目标图像识别算法技术、万次微脉冲高精度伺服驱动光电转台技术，可自主扫描探测、雷达联合探测、手动扫描探测多种方式，对微型无人机作用距离达到2km，超过英国的反无人飞行器防御系统（AUDS）的1km水平，达到国际先进水平。

随着国家低空飞行的逐步开放，未来无人机应用越来越广泛，同时来自无人机的不可控制危险和恐怖袭击的机率大大增加，本系统的成功开发和推广，将开拓无人机的防范安全应用新领域。

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