无人机探测方法

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无人机探测方法

• 射频检测
  • 原理
    • 无源射频检测是有效对抗无人机系统的基础。射频传感器通过将无人机通信协议与已知的无人机射频特征匹配来提供检测能力。商用和消费级UAS使用各种协议，其中一些是专有的。基于射频的探测系统，只需扫描无人机常用的频段，例如，那些使用Wi-Fi扫描仪或“sniffer”的系统的误报率极高。
  • 功能
    • 射频传感器通常是“无源”的，不广播或发射信号。这使得射频对抗无人机系统能够在不干扰网络或作战区域内其他通信的情况下工作。与无源射频系统不同的是那些主动使用协议操纵或试图“入侵”无人机的系统。
  • 特点
    • 除了射频系统的无源优势外，使用射频对抗无人机系统通常还存在其他需要的特性。关键功能取决于操作场景和环境，但在评估射频解决方案时，需要考虑以下因素
      • •大型、可升级的射频特征库或检测引擎，提供高检测概率和低虚警率
      • •能够标记或过滤错误警报，随着时间的推移可优化和提高性能
      • •针对无人机或无人机探测进行方位角和俯仰角的覆盖优化
      • •无人机及其控制器的射频测向能力
  • 使用对比
    • 考虑到每个传感器的成本，射频传感器通常比雷达系统提供更远的探测范围。基于射频的测向能力也可以提供类似于雷达系统的跟踪能力。
    • 射频可以是一种适用于无人机检测的技术，创新的解决方案证明了这一点，例如，穿戴式、手持式和车载产品在野外环境和“移动”操作中提供了对抗无人机的能力。
    • 与所有方法一样，任何有效的系统都需要克服一些挑战。多路径存在于大多数实际环境中，它会显著降低射频系统的精度。这是由于信号反射，系统同时从多个方向接收到信号。任何有效的系统都应该能够以高精度确定这些信号的方位，尽管存在多路径。
  • 无人机位置的射频三角测量
• 射频无人机探测（和对抗） 技术将如何发展？
  • 发展原因
    • 随着LTE控制的无人机的出现，射频传感器技术必须继续发展。
  • 主要分类
    • 另一个常见的问题是“自主”无人机的射频传感器的性能。虽然许多所谓的自主无人机仍发射遥测和视频数据，使其可被射频传感器检测到，但那种带有SD卡（或类似卡）并使用相机导航或惯性导航系统（INS）的无人机更难被发现，因此需要依赖其他传感器来接收射频。
    • 无人机射频通信大致分成
      • •爱好者无人机的遥控频段，这些频段不能用于低波特率遥测控制以外的其他用途。
      • •ISM（科学或工业）波段，爱好者基本上没有许可证，并且在应用、输出功率和频谱纯度方面受到管制。
      • •商用无人机，在各自国家民事监管机构分配的频段内合规运行
      • •军用无人机，不受使用传统军用通信频段的民事监管机构监管，其细节未分类。
    • 前三类以外的任何射频控制操作均被视为非法操作，违反各自国家的无线电通信法。
    • 在某些特定的国家提供的第三方收发机、调制解调器和上/下变频器可能被非法进口和使用，并且有能力的无人机制造商在这些发展出现时及时了解了最新情况。
    • 对抗无人机的技术能力和创新能力呈指数级增长，提供有效的无人机和遥控器探测及对抗产品，以在必要时应对和挑战先进的无人机技术。
• 雷达
  • 原理
    • 雷达可有效地跟踪目标的运动轨迹，除了跟踪无人机，还有很多其他的应用。对于反无人机应用，关键是使用具有足够高分辨率的雷达，在典型距离上（通常为1公里或更远）检测小型无人机，例如大疆的无人机平台。许多雷达，如低频段脉冲雷达，已被设计用于探测飞机和直升机等大型金属物体，但不适用于探测RCS较小、飞行较低的物体
  • 影响因素
    • 评估反无人机雷达方案时的其他考虑因素包括
    • 处理地杂波
      • 地杂波会干扰雷达探测，并且树木和建筑物等物体容易产生虚警，因为这些物体在雷达上看起来很像无人机叶片。先进的雷达系统将应用各种技术来减少这种影响。
    • 方位覆盖
      • 方位角是雷达的水平覆盖角。系统的典型范围是90度到360度。在不到360度的情况下，可以使用多个雷达来提供大角度甚至整个范围的覆盖。
    • 俯仰角度
      • 雷达的俯仰角容易被忽略。市面上很多雷达的俯仰角都很窄，在10-30度之间，这就导致了俯仰覆盖范围内存在巨大的盲区。虽然通常不需要90度的垂直覆盖，但40-80度的探测范围被认为是理想的。
    • 2D与3D
      • 与二维雷达相比，三维雷达有几个优点，最显著的是，它能提供无人机的高度信息。通过过滤超过一定高度的物体来减少杂波的能力有助于消除地面虚警。
    • 频段
      • 反无人机雷达波段包括X波段（也常用于船上）、K波段（最初用于自动驾驶汽车，但适用于反无人机）、Ku波段和S波段（与军事部署通用）。这些波段的使用对雷达的尺寸也有影响，例如，K波段雷达的外形尺寸通常较小。
    • 移动/固定面板
      • 根据不同的使用情况，较少的活动部件可能是最好的，因为这样可以减少磨损和损坏的可能性。有些雷达可以在“凝视”和旋转两种模式下使用，凝视模式提供更好的性能，但覆盖角减小。
• 雷达模式
  • 无人机探测雷达可以使用不同的技术方法。反无人机解决方案中使用的雷达使用以下三种技术之一：脉冲（有源）、连续波（有源）和无源模式。每种方法都有不同的特点，各有优缺点：
  • 有源雷达-脉冲
    • 发射一个很短但高功率的脉冲，等待目标的反射回波。发射脉冲和回波接收时间窗的减小会影响性能。脉冲宽度越短，距离分辨率越高。因此，脉冲雷达一般设计用于远距离。
  • 有源雷达-连续波
    • 雷达连续发射一个射频信号，同时接收到反射回波。由于受到多普勒效应的影响，接收端可以通过测量频移来确定物体的速度和轨迹。连续波系统在发射信号中不包含定时基准就不能进行距离测量。
  • 无源雷达
    • 利用现有的环境广播、通信或无线电导航发射的信号来检测接收区域中是否存在物体。系统发射器和接收器位于不同的位置，用户只能控制接收器。可用于UAS检测的潜在发射信号包括FM、DVB、GSM、GNSS或WIFI。这种方法对于终端用户喜欢使用非发射设备的很有吸引力，这样在操作过程中就不会产生明显的特征。
  • 探测无人机的微多普勒雷达