针对小型商业无人机的预警技术发展现状与思考(3)
美国陆军多个反无人机系统采用AVT 公司的CM202U光电传感器,最近该公司又推出了CM262光电传感器,对小型商业无人机的探测距离约为5 km。CM202U、CM262 实物如图8所示,性能参数如表3所示。
图8 AVT公司光电传感器Fig.8 Photoelectric sensors of AVT company
表3 AVT公司光电传感器参数Tab.3 Technical parameters of photoelectric sensors of AVT company参数名称体制直径/mm高度/mm重量/kg光学系统分辨率功耗/W精度/μrad CM202U可见光+中波红外+激光203 320 5.5可见光60倍变焦中波红外20倍变焦可见光1280×720红外640×512 100 80 CM262可见光+中波红外+短波红外+激光260 395 12可见光60倍变焦中波红外20倍变焦可见光1280×720红外1280×1024 250 80
英国的Anti-UAV Defence System(AUDS)反无人机系统(如图9所示)在白天使用12 倍数字/30 倍光学变焦自动聚焦高分辨率可见光相机,在晚上使用第三代制冷640×512中波红外相机,能够全天候对无人机进行预警。
图9 AUDS反无人机系统Fig.9 AUDS counter UAV system
3.3 无线电射频被动预警技术
无线电射频被动探测是一种较为有效的无人机探测手段。由于无人机在工作过程中不可避免地需要与地面通信,向外发射或接收无线信号,因此,针对无人机通信系统的特点开展无线电射频信号被动探测,能够有效地监测无人机。此外,相对于雷达主动探测,无线电被动探测作为一种被动探测手段,不需要发射电磁波,只被动接受无线电信号,且无雷达辐射,适用于城市环境中的无人机探测任务。无人机通信信号可以分为遥控信号、图传信号和导航卫星信号,遥控设备向无人机发送控制信号,无人机向地面控制设备发送图传信号,其数据传输均为单向,无射频交互[11]。根据工信部规定,国内无人机遥控信号可以使用的频段为840.3~845 MHz、1 430~1 446 MHz以及2 408~2 440 MHz,大疆精灵4 无人机遥控信号为2.4 GHz 频段低速跳频信号,采用正交频分复用调制,图传信号则为2.4 GHz定频信号。
Rohde Schwarz 公司推出的一款无人机监测与反制系统Ardronis[12](如图10 所示),通过对区域内无人机数字信号探测和接收,可对测控信号频谱范围为400 MHz~5.8 GHz 的无人机进行监测。据介绍该系统能够进一步与无人机定位和拒止系统联合使用,实现对低速无人机的信号干扰和无线电压制。产品技术成熟度较高,已多次应用于德国G7 峰会等多重点安保场合。
图10 Ardronis无人机监测与反制系统Fig.10 Ardronis UAV monitoring and countermeasure system
3.4 声学预警技术
目前,通过声音进行无人机探测主要有“音频指纹”和声波阵列接收两种方式。“音频指纹”是利用一种称之为音频指纹的方法,通过建立音频数据库,与当前声音信号进行相似性对比,判断是否为无人机[13]。声波阵列接收是指采用声波阵列接收空中飞行的无人机发出的声信号并进行处理,可以实现目标的分类识别。无人机发出的声音特征受无人机型号和无人机飞行状态影响,在声音探测范围内可以通过由麦克风阵列对捕捉到的音频进行定位和识别。由于探测距离近,且容易受到干扰,声学探测预警技术主要作为辅助手段。
德国的Dedrone 公司研发的无人机探测系统Drone Tracker(如图11所示)利用分布式声学、光学传感器综合侦测无人机,可及时并提前发现非法入侵的无人机。图9中,标数字1 的传感器为声学传感器,由于商业无人机有其独特的声学特征,因此利用安装在两端的微型话筒,可以探测50~80 m 以外无人机发出的嗡嗡声。
图11 Drone Tracker无人机探测系统Fig.11 Drone Tracker UAV detection system
4 应用思考
由于小型商业无人机的低RCS、低红外辐射和小尺寸目标特性,给现有的各种探测预警手段带来了很大困难,特别是在复杂环境中超低空飞行时,对目标探测识别的可靠性更难以保证,表4对各种预警技术的优缺点进行了比较。
表4 探测预警技术优缺点对比Tab.4 Comparison of advantages and disadvantages of detection and early warning technology预警技术雷达光电无线电被动优点探测距离远不受天气影响昼夜效果均好技术成熟灵活性好技术成熟成本低声学成本低缺点价格昂贵成本高有建筑物遮挡探测困难对超低空无人机探测困难使用可见光夜间无法探测红外探测受天气影响较大无法探测电磁静默状态的无人机通信协议不对外公开射频数据库无法完全更新探测距离近嘈杂环境虚警率高音频数据库无法完全更新
可以看出,雷达、光电、无线电和声学等不同的预警手段在发现距离、灵敏度、能效范围、抗恶劣气候能力、多目标同时跟踪能力等方面各有所长,其中声学预警由于作用距离近且虚警率高通常不被采用,在实际应用中应根据不同的场景选择不同的手段对小型商业无人机进行探测预警。
文章来源:《光学与光电技术》 网址: http://www.gxygdjs.cn/qikandaodu/2021/0707/614.html
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