需求分析
近年来,国际国内恐怖活动活跃,重大恶性恐怖事件频繁发生,可靠供电关系着社会的稳定,火电厂作为主要电力生产企业,极易成为恐怖份子的袭击目标,属于重点防范对象,反恐任务重、责任大。火电厂安全防范系统涵盖的子系统众多,组成系统包括视频监控系统、出入口控制系统、停车库管理系统、入侵报警系统、电子巡更系统等。所以电厂和变电站的配备无人机反制系统尤为必要。
背景与挑战
自改革开放以来,随着国民经济的快速发展,中国电力工业也取得了高速增长。火力发电仍然是中国主要的发电方式,是电力生产的主力军。随着具有强大功能的消费级无人机价格不断降低,操作简便性不断提高,无人机正快速地从尖端的军用设备转入大众市场,成为普通民众手中的玩具。然而,随着消费级无人机市场的快速增长,功能越来越先进的新式无人机的不断涌现,也带来了安全和隐私方面的忧患。美国曾发生过业余无人机操作员操作无人机飞入白宫引发恐慌;英国也发生过不法分子通过无人机为监狱内的囚犯运送毒品、枪支,破坏电厂等事件。由于无人机的负面影响逐渐显现,相应的反无人机产业正在悄然兴起。
反无人机关键技术当前,各国反无人机技术主要分为三类。一是干扰阻断类,主要通过信号干扰、声波干扰等技术来实现。二是直接摧毁类,包括使用激光武器、用无人机反制无人机等。三是监测控制类,主要通过劫持无线电控制等方式实现。第二类技术主要应用于军事领域,下面我们针对第一类和第三类反无人机技术进行讨论。
01、信号干扰
目前,对无人机的控制多使用无线电通信技术,通过向目标无人机发射大功率干扰信号,对控制信号进行压制,就可以迫使无人机自行降落或返航。美国battelle公司推出的用于迫降无人机的dronedefender电子枪就是利用了这个原理。这款枪把一个电子干扰器安装在步枪的框架上,一旦扣动扳机,干扰器会向无人机发射全频段的干扰信号,使无人机脱离操作者的控制,接收不到控制信号而自动降落到地面。battelle公司发言人凯迪·德兰尼表示,一旦无人机的信号处于混乱状态,它通常有3种选择:跌落到地面、返回操作者身边或平稳下降。这种步枪的有效射程为400米。
02、GPS欺骗
GPS欺骗的主要原理就是向无人机的控制系统发送虛假的地理位置坐标,从而控制导航系统,诱导无人机飞向错误的地点。GPS信号可以由发生器来产生,也可以是事先录制然后重放。由于无人机接收GPS信号总是以信号最强的信号源为准,因此在地面人造的GPS信号只要强度足够大,就可以覆盖真正的从太空中传来的GPS信号,从而欺骗无人机的GPS接收模块。
03、无线电劫持
现在,无人机使用的控制信号大多在1. 2ghz、2. 4ghz、5.8ghz等常规民用频段,随着arduino和树莓派等开源硬件的快速发展和软件无线电(sdr)技术的流行,普通爱好者也可以利用从网络买到的硬件和从论坛获得的软件源码模拟遥控器向无人机发送控制信号,并覆盖真正遥控器的信号,从而获得无人机的控制权。
当前国内的反无人机技术还处在摸索阶段,无线电劫持技术由于各无人机厂家对无线电信号进行了加密处理很难实现,而黑客技术由于门槛较高不易商业化,因此当前所采用的技术主要以干扰阻断为主。
民用无人机在航拍、农林、环保、交通、通信、气象等领域得到越来越广泛的应用。然而,也随之产生了一系列严重的安全管控问题。无人机未经许可闯入公共及敏感区域、意外坠落对飞行安全造成隐患、高层建筑受无人机摩擦碰撞等事件不断发生。据不完全统计,近年来国内外发生的因无人机引发的重大安全事件已超过200起。
中科防务无人机反制系统,主要为解决低空空域无人机安全管控问题而研发,系统由监测预警、自动跟踪、远距处置和计算机指控等子系统组成,具备“区域化预警、实时化跟踪、可控化处置”的无人机“察打一体化”能力。该系统产品有便携式、固定式、车载式三种类型,可为办公大楼、机场车站、文体集会等场所及活动提供反恐、维稳、处突、安保等空域管控服务。
目标探测系统经过改装的车辆顶部预置对慢速小目标的探测系统如小型雷达,可以跟随目标移动过程中实施探测,探测距离以探测器为圆心,7km为半径的区域内进行全向目标搜索;
光电跟踪系统
与目标探测系统集成在同一模块的光电跟踪系统,可跟随探测器保持高速运动状态下的目标跟踪,自动锁定目标并跟踪无人机的运动飞行轨迹,及时报警。
电磁压制系统
电磁压制系统可以在运动状态下锁定和攻击目标,切断小型无人机与GPS卫星信号,与遥控器的通信信号和图传信号的通信连接,将无人机平稳压制降落。
电厂和变电站是一个国家的重要设施,其安全警备程度丝毫不亚于一个战区司令部。建设电厂安全系统关系到社会的稳定、国家的安全,如果不把它保护好,造成的后果恐怕谁也承担不起。所以在新的技术不断更新趋势下,对于电厂设施,每个国家都应该在周围部署大量先进武器,对无人机实时监控、预警,并加强日常的管理规范,想要攻击它,难度不是一点点。