Accexp反无人机系统解决方案
2017-06-16
随着越来越多的无人机飞上天空，当它们靠近重要区域时带来的安全隐患也变得日益严重。2016 年至今，国内接连发生了多起民用无人机闯入载人民航飞机航线或机场范围的事件。国内外的多处政要场所无人机入侵事件层出不穷；监狱、边防利用无人机从事违法犯罪的活动时有发生。2016 年 9 月 21 日，《民用无人驾驶航空器系统空中交通管理办法》出台，更有针对性地对无人机的飞行活动进行管理，规范无人机的空中交通管理工作。无人机厂家为保障空域地域安全，为无人机产品设置了机场禁飞区和限飞区，但无人机入侵事情仍然频发，从法律法规、设置禁飞区对无人机进行管制不能完全解决无人机黑飞带来的安全隐患。管理人员更希望能从技术层面上实现对闯入无人机的管控。
二 、 反无人机系统设计思路
反无人机系统的设计是以探测发现和干扰拒止黑飞无人机为目的。在复杂的建筑结构、电磁信号环境下，如何实现对整个区域无盲区的无人机防御，反无人机系统本身电磁信号对防护区域电子设施又不造成影响应该是设计的关键点。目前国内外对无人机的探测手段主要有雷达、光电、频谱探测和声学四种，而对无人机实施打击的手段主要包括激光火炮、欺骗信号干扰以及压制信号干扰等。在探测跟踪方面，雷达具有距离分辨力高、监控距离远的特点，但对不通视的目标不能探测、存在较大盲区；光电设备具有抗电磁干扰能力强，低空探测性能好、图像分辨率高、目标识别能力强的特点，但是光电探测跟踪设备视场小，不能探测障碍物背后的目标，也会因为障碍物导致跟踪失锁的情况；频谱探测声探测具有 360°全向探测能力，能够对贴地飞行和遮挡物后的目标实施探测，也可在夜间、雨雾等不良气象工作，但与雷达和光探测手段相比，声测精度较低，探测距离近，而频谱探测则需要将天线设计得较大才能保证探测距离。因此，将各种探测手段集成，进行优势互补，实现探测区域的全覆盖，同时通过融合，避免仅靠单一的探测手段存在虚警率过高的问题。在拦截方面，激光炮火力击落无人机，坠毁残骸可能对地面建筑和人群造成危害，如果无人机携带了生物武器或者核材料，那么会导致更大的破坏力，不适合在机场、重要场所、商演等场景应用；采用欺骗式干扰信号会直接影响机场所有导航设备的正常定位，同样不适用于机场等区域。因此，通过雷达、光电和频谱以及声学多种探测方式，采用压制信号干扰的方式，结合保护区域地形灵活组建一套具备集探测、识别、跟踪、干扰拒止一体化能力的反无人机系统方案是最优选择。
三 、反无人机系统 设计方案
3.1 反无人机系统 组成及工作原理
Accexp反无人机系统是具有自主知识产权的无人机防御系统。MSAUDS 无人机系统主要包括探测发现设备、跟踪识别设备、反无人机拒止设备、反向定位和后端管理平台。
Accexp反无人机系统由探测单元、跟踪单元、干扰单元以及后台监控平台组成。探测单元包括雷达、频谱、音频探测设备组合使用，识别、跟踪单元主要包含可见光、红外光学传感器，干扰单元采用固定式干扰装置。系统部署频谱探测、雷达探测或音频探测等设备，在防护边界高点安装多子阵低
空雷达，形成一个立体的、多技术融合探测的低空防护区域。同时，可在周界周围部署光电跟踪系统，根据探测装置给出的目标位置，光电跟踪系统能够对目标进行跟踪识别，视频确认。系统部署固定射频干扰器，通过后端监控平台自动联动，在侦测到无人机入侵后，自动发送干扰信号，迫使无人机降落或者返航。还可以根据现场情况，配置车载或手持式射频干扰器，通过人工巡逻的方式，灵活机动，对入侵无人机进行干扰和击落。
3.2 系统特点优势
白名单 过滤 、甄别 入侵 目标。 。系统可对防护区域的电磁环境进行反复“学习”。在监控平台中设置频率白名单，过滤环境电磁干扰的影响，对入侵目标实施更精确的探测和干扰，极大地降低误报虚报率。 全天候 、全天时 ， 多维立体 无盲区系统适用于全天候、全天时、复杂电磁环境和地理条件，采用多种探测器融合技术、打造从一维到三维立体无盲区防护体系。一体化的自动防控能力、 、 反向定位 操控者
系统集成了对入侵目标的探测、发现、跟踪、甄别、干扰的一体化能力；并能够探测定位到操控者的位置。庞大 的数据特征库 ，与时俱进的更新扩容系统监控平台数据库具有市场主流无人机的数据特征库，系统能直接判断出入侵无人机的品牌型号，数据库内容更新与时俱进。模块化 设计、 根据不同应用 灵活组建方案系统设备采用模块化设计并提供丰富的接口，可根据不同的应用场景选配探测前端和干扰装置、组建最适用的系统方案。
3.3 系统部署 方案
这里z6尊龙凯时提供三套反无人机部署方案分别为： 1. 便携式 音频 频谱探测+ + 光电跟踪；2. 车载式反无人机系统； 3. 应用于 机场、油库场景 的 反无人机系统的部署 （频谱探测+ + 干扰装置 在本方案中体现 ） 。 便携式 音频 频谱+ + 光电跟踪 反无人机系统便携式音频频谱探测+光电跟踪系统主要是监测无人机浆翼转机发出的声响来判断防护区域是否存在入侵无人机，采用一体化的、带有红外激光夜视智能云台摄像机跟踪锁定目标并及时报警。具备 360°全向探测能力，能够对贴地飞行和遮挡物后的目标实施探测，也可在夜间、雨雾等不良气象工作，该套系统探测距离较近，范围在半径 500 米左右，可应用于办公楼酒店，保密室等小型区域的无人机防御。
在探测系统安装初期，系统会利用各种类型无人机对反无人机防御系统进行反复训练，优化系统数据，并将其保存在特征数据库里，设置当地频率白名单。当有无人机靠近，系统能够根据特征数据库的数据和现场数据的比较来进行判别，从而发现目标，发现并告警。同时避免环境电磁干扰引起误报虚报。监控中心完成对所辖范围内的监控资源进行集中管理、控制，完成信息的汇集、整合、处理，形成综合信息，并实现应急联动，监控中心可使用一台笔记本或整合到现有安全系统中，也可以安装到移动终端中实现实时监控及时报警。下图为我公司为京东大厦安装的便携式音频频谱设备，客户购买了便携式反无人机干扰器，安保人员在接收到应急联动报警后，使用反无人机干扰器将无人机击落。
3.3.2 车载式反无人机系统
车载式反无人机系统由探测单元、跟踪单元、干扰单元以及后台监控平台组成。探测单元包括雷达、频谱、音频探测设备组合使用，雷达探测主要为远距离探测无人机目标，频谱和音频设备在车载反无人机系统中起到近距离探测和补盲的作用。识别、跟踪单元主要包含可见光、红外光学传感器，干扰单元采用车载式干扰装置。系统探测单元发现入侵目标后，跟踪单元锁定目标，并通过监控中心解算目标当前位置信息，同时启动干扰装置转动转台调整发射角度，达到将入侵目标驱离，原地降落捕获等效果。
车载式反无人机系统同样具备对黑飞无人机进行探测、识别、跟踪、拦截的一体化能力，通过固定架设到出勤车上的探测跟踪干扰装置，形成临时动态的黑飞无人机防护区域。主要应用于重要政要出行、物质押运、大型商业活动等场景。
3.3.3 应 用于机场、油库场景的反无人机系统
以我公司为武汉天河机场设计的反无人机系统为例，天河机场长 5 公里、宽 2.5公里，z6尊龙凯时为天河机场提供了两套解决方案。方案一：雷达探测+ + 频谱探测补盲+ + 固定式干扰本方案采用我公司探测距离为 5km 的雷达两套，分别装置在机场的起飞和降落方位，形成天线主波瓣范围相对，探测范围完全覆盖机场。同时，雷达配置水平 360°旋转转台，通过程序控制转台水平循环扫描，俯仰向固定角扫描，可形成机场外半径5km 的防护区域，起到同时监控飞机起降面的效果。由于雷达特性，机场内必然存在雷达盲区，配套采用我公司探测距离为 1km 的频谱探测仪实施补盲，机场共架设 4 台频谱探测仪，实现无盲区监控，干扰装置采用 2-3 套（根据实地情况考虑设计在机场中布放一台干扰器）固定式反无人机干扰装置，通过监控中心实现与探测设备的联动机制。另外，对于机场密集建筑区域，我方建议配套 1-2 把便携式反无人机干扰器或车载式反无人机装置实施人员巡逻监控，到达三维立体的无盲区防御效果。
如下所示：
方案 二 ：频谱探测+ + 固定式干扰
本方案采用被动式探测模式，在机场四角部署我公司探测距离为 3km 的频谱探测仪配套四个固定式干扰器，对机场进行黑飞无人机防御，由于频谱探测仪全方位的探测特性，该方案可同时实现对机场外半3km区域的防御覆盖。另外对于机场密集建筑区域，我方建议配套 1-2 把便携式反无人机干扰器或车载式反无人机装置实施人员巡逻监控，同样到达三维立体的无盲区防御效果。后端管理平台通过计算机网络连接多个前端系统，来实现对机场的全方位管控。后端管理平台通过计算机网络连接多个前端系统，来实现对机场的全方位管控。后端管理平台一般部署在机场安防指挥中心。
如下图所示：
3.4 系统功能实现
MSAUDS 多传感器融合无人机系统通过采取多传感器融合、信息快速传递和联网、智能化监测等技术手段，解决全天时、全天候及复杂背景下快速发现、报知、跟踪、定位异常目标的问题。系统主要具有搜索发现、跟踪识别和报警定位、干扰无人飞行器运行等功能。
3.4.1 探测 发现 与反向定位
系统采用音频探测、频谱探测、雷达扫描等多种传感器集成探测技术，可按实际需求选择布防前端探测设备，实现全方位、全天候搜索发现和探测低空、超低空等防卫区域内的活动目标，同时利用频谱探测的特性可实现对防护周边范围内的操控者进行反向定位。系统通过光纤网络等通信设备实现监控前端和监控平台的连接，实时报告目标活动情报信息。
3.4.2 跟踪识别
通过探测设备能自动跟踪探测区域内的活动目标，通过监控屏幕实时显示防卫区域内报知的活动目标的运动轨迹，并通过光电跟踪系统对其进行图像识别、显示和存储。系统可在电子地图上显示监控前端探测监控范围。通过各种前端探测设备联动可准确提供目标坐标信息，并可实时显示目标的位置信息和实时运动轨迹。还可在电子地图上人工设置任意形状的多个报警区、报警线，可对报警区内和越过报警线的移动目标进行自动声光告警。
3.4.3 干扰 与拒止
根据目标位置，可以自动使用固定式反干扰设备对入侵的无人机进行干扰、迫降等多种措施。也可以使用手持式干扰枪或车载式设备对入侵无人机进行干扰和拒止。
四 、 系统 设备产品介绍
4 1 探测设备
4.1.1 频谱探测设备
频谱探测设备基于无源定位技术，可采用多个频谱探测设备组网，根据不同探测设备探测到同一目标的不同信号值来计算目标的距离、方位角、俯仰角等。同原理可探测锁定操控者的位置。
性能参数：
探测频率范围：0.3—6GHz
探测距离： 1-3 公里（可选配）
测向精度： ≤2°
天线通道：2 路
供电方式：POE
多设备定位
4.1.2 音频探测 设备
音频探测器由多个麦克风阵列组成，每个探测器能检测到200米内通过的无人机。主要用于密集区域的补盲。
性能参数：
麦克风阵列数量：32
探测距离： ≥200m
测向精度： ≤5°
供电方式：POE
4.1.3 雷达探测设备
多子阵低空雷达采用全固态、全相参、两坐标、脉冲多普勒体制。雷达主要由 8个独立的天线子阵、综合处理分机、电源分机等组成。其中综合处理分机主要包括发射组件、频综及调制组件、接收组件、大率开关组件、信号处理组件、数据处理组件等。可通过“蜂窝”区域组网方式实现大面积的覆盖。工作频段：16GHz；探测距离：3km-5km（可选配）方位覆盖：360°；高度覆盖：50m～1000m。探测精度 距离（均方根值）：≤12m；方位（均方根值）：≤1°。
4 4. .2 2 光电跟踪设备
光电跟踪器采用一体化的、带有红外激光夜视智能云台摄像机，摄像机集高清晰度彩色摄像机、 激光照明组件、万向变速室外云台、多功能解码器等。
性能参数：
转动范围：方位 0°～360°，俯仰-35°～65°；
转动速度：≥60°/s；
定位精度：±0.2°；
分辨率：可见光 795×596，红外 336×256,9×12；
视场角：可见光 3.4°×4.5°~34°×45°，可放大 10 倍，红外 9°×12°
通信接口：4G/以太网。
4 .3 干扰拒止设备
4.3.1 固定式干扰设备
固定干扰设备能够根据目标的位置，有选择地干扰无人飞行器所使用的不同类型的指挥与控制通信连路。在实施干扰的过程中，采用智能、比例放大和非动能方式从而减轻附带影响。
性能参数：
转动范围：方位 0°～360°，俯仰-35°～65°；
转动速度：≥60°/s；
定位精度：±0.2°；
有效距离：1km-3km（可选配）；
工作频率：1550MHz~1650MHz，2400MHz~2500MHz，5700MHz~5900MHz（可扩展）；
整机功耗：＜150W；
通讯接口：以太网/RS485 串口；
4.3.2 手持式干扰枪
手持式干扰枪能够方便快速的对目前进行干扰。瞄准精度高，干扰距离远。
4. .4软件 管理平台
反无人机系统平台主界面如下图。通过电子地图，能够直观的对系统防范区域进行管理。能够在地图上直观了解系统探测情况、视频跟显示显示和电磁干扰设备状况。 作为一个智能和高性能的解决方案，z6尊龙凯时提供了一个新的架构，所有相关信息集中在一个服务器上。集中式系统可以全面，复杂地安装几乎无限数量的传感器。
在 PC 上系统管理平台运行基于浏览器，向用户友好的 web 界面，使得使用者很容易配置系统。界面结构清晰，使得用户可以管理全面，复杂的系统。用户可以准确组织并用标签标注适合需求的所有传感器。此外，传感器之间的切换方便，快捷。z6尊龙凯时的智能类别识别软件可根据每款无人机的特点比如大小、运动、声音等来分类每款探测到的无人机。防区电子地图可以按比例尺缩放，并和防区图配合，形成所见即所得的图像界面，用户对布防情况能够一目了然。报警时，对应防区自动弹出报警信息和视频。在警报的情况下，无人机的位置实时显示在站点地图上。很容易协调应对措施，可跟踪无人机的来源。用户友好的 Web 界面，使得用户能够轻松配置任何数量的前端探测设备或检索照片或视频等数据。监视空域可在 PC 或平板电脑上实时查看。一个屏幕上多个现场视图，检测您的保护区。同时观看不同来源的多个现场视图。软件可以配置各传感器和探测前端的警报阈值来管理系统的灵敏度。此外，可以优先考虑现场的不同区域。当检测到威胁时，系统将通过短信，电子邮件，网络消息（TCP/ IP）通知，系统也可以集成到商用报警器系统，通过简单网关协议（SNMP）和这些系统联动
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