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什么是反无人机系统

反无人机系统是指利用频谱探测、雷达探测、无线电干扰抑制等技术控制和防御无人机非法入侵的反无人机系统。它主要由探测检测单元和干扰抑制单元组成。探测单元负责实时采集无人机控制区域内的无人机信号。一旦发现非法入侵的无人机,立即产生报警信息并传输到干扰抑制单元,同时发出无人机干扰信号,驱赶入侵无人机或迫降。

希望这篇文章能让您更深入地了解反无人机系统,以及如何选择合适的设备来构建您的反无人机系统。




行业背景

随着人工智能、通信技术和航空工程技术的飞速发展,无人机的应用范围越来越广泛。从商业用途到军事行动,无人机已成为现代社会不可或缺的一部分。

从图 1 中可以看出,全球无人机市场呈现出持续上升的趋势。这也意味着我们将面临越来越多的无人机潜在风险。为了加强对无人机的管理,美国、中国、日本和欧盟相继出台了无人机 RID 管理条例。然而,面对未经授权的无人机飞行活动,简单的 RID 模式可能会失效。因此,我们需要更全面的反无人机解决方案。比如雷达和光电,以及软杀伤系统和硬杀伤系统。




系统构成

在开始描述反无人机系统之前,我有两个问题:

  • 如何找到无人机?
  • 如何攻击无人机?

这也是我们需要解决的核心问题。我们将建立反乌斯系统。

我们从第一个问题开始,"如何找到无人机"。现在,人们首先想到的可能是雷达。的确,雷达在无人机探测中也发挥着重要作用。在无人机探测中,主要使用相控阵雷达。除雷达外,还有射频探测设备和光电跟踪设备。因此,您可以根据自己的经济预算来决定购买哪种设备。什么都买是最好的选择,如果您的资金有限,那么选择射频探测系统将是最好的选择。

解决了 "如何探测无人机 "的问题,我们再来谈谈 "如何攻击无人机"。首先我们把反无人机的方法分为软杀伤和硬杀伤。在日常应用中,最常见的是软杀伤设备,如无人机干扰设备、GNSS欺骗设备等。硬杀伤一般指物理破坏,如激光。

为什么更多的人选择软杀伤?

因为使用电磁波干扰软杀伤设备比较简单,价格也比较便宜,在体积和重量上都相对比较合适。

但是,软杀伤方法存在一些缺陷,对于抗干扰能力较强的特种无人机可能无效。这就是硬杀伤的用武之地。不过,软杀伤目前基本可以对付绝大多数无人机,所以软杀伤设备在反无人机中扮演着非常重要的角色。不要小看软杀伤设备,目前市场上的软杀伤设备可以覆盖所有无人机的通信频段。

激光作为最强大的硬杀伤手段,无人机绝不能忽视它的存在。也许有人会问,为什么不用枪射击无人机,这样不是更好吗?要知道,由人操作的快速飞行的无人机是很难击中目标的。激光设备是通过探测数据来引导完成目标瞄准动作的。 设备。激光的缺点是昂贵、复杂和射程有限。 由于 "硬杀伤 "装置涉及一些敏感信息,我在这里就不多说了。这些信息以后可能无法提供,敬请谅解。如果您有任何疑问,请给我发电子邮件。

将上述设备集合在一起,就可以形成一个完整的反无人机系统,实现发现无人机、进而反击无人机的任务。这就是我前面提到的两个问题的答案。我将从这两个方面介绍具体的设备内容。我从这两个方面来介绍具体的设备内容,一个是探测系统,一个是反制系统。




检测系统

射频检测

什么是 射频 侦测:

射频探测器利用频谱探测技术获取无人机信号。频谱传感技术是一种通过分析信号在频域中的分布和特性,对无线电信号进行识别、测量和定位的技术。在无人机频谱探测设备中,频谱探测技术主要用于实时监测和分析空中无线电信号,从而获得信号的频率、带宽和功率等关键参数。al.

"(《世界人权宣言》) a......的 射频 检测:

  1. 被动检测,不主动发射信号
  2. 无线电波传播距离足够远,可覆盖大片区域
  3. 它可以实现无人机的高精度定位
  4. 与雷达、光电、声学和其他无人机探测技术相比,无线电探测的成本非常低

失调的优点 射频 检测:

  1. 信号加密难以破解
  2. 易受电磁干扰
  3. FPV 难以定位

雷达探测

什么是 相控阵雷达:

相控阵雷达是一种相位控制电子扫描阵列雷达。其快速精确的波束转换能力可使雷达在 1 分钟内完成对整个空间的扫描。所谓相控阵雷达,就是由大量相同辐射元件组成的雷达阵列。每个辐射元件的相位和振幅都由波形控制器和移相器独立控制,可以获得精确、可预测的辐射模式和波束方向。

反乌斯雷达主要探测 "低小慢 "目标,常采用X、Ku波段,综合双偏振全相干、智能雷达数据处理、多源数据融合等技术,可实现全天候、主动、多目标、精细化探测 "低小慢目标 "+"低空微气象 "目标。

a的优点 r雷达探测:

  1. 扫描速度快,光束灵活可控
  2. 探测距离远
  3. 目标容量大,可在空域内同时监控和跟踪数百个目标
  4. 强大的抗干扰能力
  5. 对复杂的目标环境有很强的适应能力
  6. 可靠性高

失调的优点 r雷达探测:

  1. 高成本
  2. 设备复杂
  3. 近距离有盲点
  4. 光束扫描范围有限

 

电子光学跟踪系统(EOTS)

什么是电子光学跟踪系统?

光电识别与跟踪设备结合了可见光和红外成像技术,通过光学系统采集目标的光学信息,并将其转换为电信号进行处理和分析,从而实现对目标快速、准确的识别和跟踪。

a的优点 电子光学跟踪系统:

  1. 高清摄像头,高精度
  2. 强大的物体识别能力
  3. 实时图像传输
  4. 自动目标跟踪

失调的优点 电子光学跟踪系统:

  1. 受环境影响
  2. 技术先进性
  3. 硬件依赖性强
  4. 光学相机更昂贵



计数器系统

通过探测系统发现无人机后,就需要解决如何防御无人机的问题。防御无人机的方式通常分为两大类,即软杀伤和硬杀伤。软杀伤主要通过电子技术实现,硬杀伤则采用物理破坏。目前,最常见的是软杀伤技术,因为它性价比较高,实施难度较小。软杀伤技术应用电磁波技术,通过发射同频信号干扰无人机的遥控信号和视频传输信号。该技术最早应用于无人机干扰设备,后来衍生出无人机欺骗设备。市场上充斥着大量无人机干扰设备,我们先来讨论这一种。然后,让我们来看看无人机诱饵装置。

无人机干扰器

什么是无人机干扰器?

采用高频电磁波技术,电磁波发射频段与无人机通信频段相同,干扰无人机接收遥控器上的指令,导致无人机无法正常解析遥控器上的指令和视频信号,从而失去控制,按照预设程序返航或着陆。

通常,我们会根据干扰器的结构将其分为几类,即固定式干扰器、背包式干扰器和手持式干扰器。下面我列出了几张与这些类型相对应的图片。

您需要根据具体的使用情况决定选择哪种结构的干扰设备。

a的优点 无人机干扰器:

  1. 价格便宜。性价比高
  2. 可覆盖多个通信频段
  3. 同时干扰多个目标

失调的优点 无人机干扰器:

  1. 干扰距离有限
  2. 设备功率高
  3. 不会对无人机造成直接损害,只能迫使无人机返回出发点或在原地安全降落。

无人侦察机

什么是无人机窥探器:

通过发送误导性 GPS 信号,无人机无法准确获取位置信息,导致其定位偏移或丧失导航能力。

市场上主要有固定式欺骗设备和便携式欺骗设备。全球导航卫星系统欺骗设备的结构差别不大,我们需要关注的是它覆盖了多个卫星定位系统的信号。我们知道全球四大定位系统的主流:GPS、北斗、伽利略、格洛纳斯。一般来说,我们需要这四个系统的信号。因为普通无人机至少有两个 GNSS 定位器,例如大疆的许多无人机可能有三个甚至四个定位器。因此,为了做到万无一失,我们的欺骗设备最好能覆盖所有 4 个主要的全球导航卫星系统。

a的优点 无人侦察机

  1. 设备功耗低
  2. 它会直接影响无人机的飞行,甚至导致无人机坠毁。
  3. 覆盖范围大于干扰器

失调的优点 无人侦察机

  1. 价格比干扰器相对昂贵
  2. 无法应对无 GNSS 功能的无人机
  3. 影响区域内所有设备的 GNSS 功能



如何选择干扰器

目前,市场上有许多不同的干扰器。但根据设备的结构,可分为三类,分别是固定式干扰器、背包式干扰器和手持式干扰器。您需要根据不同的使用情况选择合适的类型。固定式干扰器用于安装在室外使用,建立站点防区,可长期使用。但背包式干扰器和手持式干扰器通常是在执行临时任务时使用,不能长时间使用,工作时间受到电池寿命的限制。 此外,从干扰设备的天线来看,可分为全向干扰和定向干扰。 在特定设计下,定向干扰还可以实现 360° 全向干扰。您需要知道的是,定向干扰距离会优于全向干扰距离。全向干扰的优势在于信号的 360° 传输。 以上主要从结构上分析了干扰器的相关特点,接下来我将从技术角度介绍干扰器的一些关键性能。

这里有两个关键参数:

  • 频率(指设备发射干扰信号的频率范围)
  • 功率(指设备传输的干扰信号的功率)

设备的工作频率由无人机的通信频率决定。无人机通信有两个链路,一个是遥控信号链路,另一个是视频传输信号链路。这两个信号频段是干扰设备的最终目标。常见的无人机通信频率:868M、915M、1.5G、2.4G、5.2G、5.8G。为了应对干扰设备,一些 FPV 使用非常罕见的信号频段,如 1.2G 和 3.3G。这些频率是干扰设备需要使用的频率。 

现在我们来看看另一个参数--功率。信号功率通常与我们的另一项重要性能有关,即干扰距离。显然,功率越大,信号传播得越远。目前,常见的功率值有 10W、20W、50W、100W。20W 常用于干扰枪,50W 和 100W 常用于固定式干扰设备。实际情况可能有所不同,但这是一种常见现象。因为大功率对电源的要求会更高,无疑会带来更大的体积和更重的重量。所以,如果想要更大的干扰范围,就需要更大的信号功率。此外,使用全向天线和定向天线会获得不同的干扰范围。

一般来说,定向天线的信号增益在 10 到 16 分贝之间,而全向天线的增益在 2 到 6 分贝之间。但定向天线的波束角范围有限,可能小于 90°。而全向天线在水平方向上的信号辐射范围是 360°。距离与角度之间更多的是性能上的权衡。从能量的角度来看,它遵循能量守恒。当然,我们可以利用技术在 360° 方向上发送定向信号。

全向天线波束

定向天线波束

通过分析以上两个关键参数,我想我们可以清楚地了解我们需要什么样的干扰器。例如,您在 500 米范围内发现了一架未经授权的大疆无人机,并想暂时干扰它。我们不难发现,大疆无人机的通信频率为 2.4G 和 5.8G,部分地区还使用 5.2G。GPS 定位通常为 1.5G。干扰枪采用定向干扰模式,通常 20W 的高频信号功率可有效干扰 500 至 1000 米的距离。因此,您需要的只是一个包含 1.5G、2.4G、5.2G、5.8G 和 20W 信号功率的单通道干扰枪。您所在地区的大疆无人机有可能没有使用 5.2G 频率。你也可以把它去掉,这样可以省下一些钱。这是最简单的例子,但实际情况要复杂得多,因此大多数人都会选择覆盖尽可能多的频段。 

要知道,许多卖家所描述的干扰距离通常是理想环境下确定的极限距离。但实际上,干扰距离涉及自然环境、电磁环境、无人机机身方向、遥控器到无人机的信号传输路线等诸多因素。让我们来看看设备信号与无人机之间的距离以及遥控器与无人机之间的距离的曲线图,以便更清楚地理解干扰距离的概念。

在 Q 点,当设备距离无人机 1000 米时,无人机信号和设备信号的强度相等。在距离 D 小于 1000 米的范围内,设备的信号强度高于无人机的信号强度,即无人机的信号在这一区域受到抑制。当 D 开始增大时,设备信号变弱,而无人机与遥控器之间的距离变近,无人机的信号强度变强。此时,无人机信号无法被抑制,无人机也无法受到干扰。如果无人机的出发点较远,Q 点位置会向右移动,意味着设备干扰距离会增加。因此,通常给出的干扰距离要么是一个范围,要么是一个极值。

通过了解上述内容,相信您已经能够选择合适的干扰装置了。

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