1.1產(chǎn)品研發(fā)背景

近年來(lái),民用無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展突飛猛進(jìn)，各種類(lèi)型無(wú)人機(jī)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到環(huán)境監(jiān)測(cè)、信息采集、應(yīng)急救災(zāi)等多個(gè)領(lǐng)域。然而，國(guó)家對(duì)于民用無(wú)人機(jī)行業(yè)和用戶缺乏有效監(jiān)管，民用無(wú)人機(jī)也被越來(lái)越多地惡意使用，比如能夠攜帶照相機(jī)、武器、有毒化學(xué)物質(zhì)和爆炸物，用于恐怖襲擊、間諜行為和走私活動(dòng)，給國(guó)家和人民群眾造成重大安全威脅。

“黑飛”時(shí)間的頻發(fā)，反映出無(wú)人機(jī)監(jiān)管、反制問(wèn)題亟待解決。由于常規(guī)武器裝備的局限性，無(wú)法對(duì)無(wú)人機(jī)目標(biāo)實(shí)施有效防御，防范處置“低、慢、小”無(wú)人機(jī)的干擾破壞，成為空防安保的難題之一。因此，為了防范民用無(wú)人機(jī)肆意亂飛帶來(lái)的危害和風(fēng)險(xiǎn)，作為一種低空防御措施，如同“魔與道”、“矛與盾”的關(guān)系，研究開(kāi)發(fā)反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)技術(shù)、發(fā)展無(wú)人機(jī)防御裝備已經(jīng)成為十分必要和迫切需求的重大課題任務(wù)。

本產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了一種針對(duì)“低、慢、小”無(wú)人機(jī)目標(biāo)的防控打擊方案。該方案利用多種探測(cè)手段，在防控范圍內(nèi)對(duì)無(wú)人機(jī)目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確定位，綜合識(shí)別，安全打擊。該系統(tǒng)以雷達(dá)、光電偵查設(shè)備為依托，建立防控范圍內(nèi)的多手段無(wú)人機(jī)目標(biāo)綜合探測(cè)體系。無(wú)人機(jī)防控中心根據(jù)探測(cè)系統(tǒng)上報(bào)非合作無(wú)人機(jī)目標(biāo)數(shù)據(jù)，快速擬定作戰(zhàn)方案，結(jié)合電子干擾等打擊手段，對(duì)入侵無(wú)人機(jī)進(jìn)行安全可靠打擊。

1.2 系統(tǒng)基本功能

針對(duì)近年蓬勃發(fā)展的無(wú)人機(jī)所引起的一系列問(wèn)題，各國(guó)政府紛紛開(kāi)展了反無(wú)人機(jī)安防系統(tǒng)的研究，在分析國(guó)內(nèi)外反無(wú)人機(jī)安防系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)反無(wú)人機(jī)安防系統(tǒng)提出的要求，反無(wú)人機(jī)安防系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)如下基本功能：

1)首先雷達(dá)必須發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，并且連續(xù)跟蹤目標(biāo)；

2)系統(tǒng)終端根據(jù)雷達(dá)送出的目標(biāo)相對(duì)雷達(dá)的方位和雷達(dá)的坐標(biāo)點(diǎn)，結(jié)合光電設(shè)備坐標(biāo)點(diǎn)，計(jì)算出目標(biāo)相對(duì)于光電設(shè)備的相對(duì)坐標(biāo)；

3)光學(xué)設(shè)備根據(jù)系統(tǒng)終端給出的目標(biāo)距離和方位，自動(dòng)調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)臺(tái)，對(duì)光學(xué)設(shè)備進(jìn)行調(diào)姿，以便對(duì)目標(biāo)進(jìn)行圖像信息采集并顯示；

4)根據(jù)圖像分析識(shí)別算法，對(duì)圖像信息進(jìn)行分析，判斷移動(dòng)物體（目標(biāo)）是否屬于無(wú)人機(jī)；

5）確定目標(biāo)后，測(cè)向定位系統(tǒng)定位黑飛無(wú)人機(jī)遙控手位置，對(duì)遙控手抓捕；

1.3系統(tǒng)組成

考慮到反無(wú)人機(jī)安防系統(tǒng)的安全性需求，我們采用近似AUDS的安防措施。系統(tǒng)由警戒雷達(dá)組件、光學(xué)識(shí)別設(shè)備、電子干擾裝置、顯控終端設(shè)備、監(jiān)控中心、指揮中心等部分構(gòu)成。

借鑒防空反導(dǎo)指揮體制，建立防空中心“一級(jí)組織指揮，區(qū)域探測(cè)與處置攔截分布控制”的無(wú)人機(jī)防控指揮控制體制，將指揮體系按功能劃分為戰(zhàn)時(shí)主控單元與戰(zhàn)時(shí)從控單元，針對(duì)可能面臨的威脅，構(gòu)建覆蓋多區(qū)域、多方向的防控作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)?；趯?duì)來(lái)襲目標(biāo)的綜合識(shí)別，生成防控態(tài)勢(shì)并制定方案，分配并下達(dá)防控任務(wù)。

總體防控系統(tǒng)任務(wù)分配示意圖

其中一個(gè)防御結(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)構(gòu)架如下圖所示，各個(gè)模塊之間的通信數(shù)據(jù)都是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸：

系統(tǒng)中一個(gè)防御節(jié)點(diǎn)框架

首先通過(guò)雷達(dá)發(fā)現(xiàn)可疑的移動(dòng)目標(biāo)，并且連續(xù)跟蹤目標(biāo)；隨后系統(tǒng)終端根據(jù)雷達(dá)送出的目標(biāo)方位與坐標(biāo)點(diǎn)，結(jié)合光電設(shè)備坐標(biāo)點(diǎn)，計(jì)算出目標(biāo)相對(duì)于光電設(shè)備的相對(duì)坐標(biāo)；光學(xué)設(shè)備根據(jù)系統(tǒng)終端給出的目標(biāo)距離和方位系統(tǒng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺(tái)，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行圖像信息采集并顯示；隨后根據(jù)圖像分析識(shí)別算法，判斷移動(dòng)物體是否屬于無(wú)人機(jī)；最后在確定目標(biāo)為無(wú)人機(jī)后，控制無(wú)人機(jī)殺傷裝置，進(jìn)行軟件或者硬件的攻擊，切斷無(wú)人機(jī)與遙控器之間的通訊，從而迫使無(wú)人機(jī)自行降落或者返航；將實(shí)時(shí)視頻與報(bào)警信息通過(guò)傳出網(wǎng)絡(luò)顯示于監(jiān)控中心。

根據(jù)實(shí)際應(yīng)用要求，這套系統(tǒng)需要具備以下特點(diǎn)：

● 非常易用，可以全天24小時(shí)開(kāi)機(jī)，全自動(dòng)運(yùn)行；

● 雷達(dá)探測(cè)到目標(biāo)后，圖像識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行跟蹤，能夠識(shí)別無(wú)人機(jī)并發(fā)出警告；

● 能進(jìn)行無(wú)人機(jī)合法與非法的身份識(shí)別；

● 能夠快速打擊無(wú)人機(jī)，迫使無(wú)人機(jī)自行降落或者返航。

● 可以定位黑飛無(wú)人機(jī)遙控手的精確位置；

1.4系統(tǒng)工作流程

雷達(dá)可以對(duì)周?chē)信d趣的目標(biāo)有不受阻礙的視野，具有全天候探測(cè)能力，不受雨霧、白天和黑夜的影響，能夠探測(cè)感興趣的目標(biāo)，但是雷達(dá)很難完全分辨出目標(biāo)的類(lèi)別，難以分辨目標(biāo)的種類(lèi)，比如目標(biāo)是一個(gè)人，還是幾個(gè)人走在一起。

光學(xué)（紅外）系統(tǒng)可以對(duì)圖像信息進(jìn)行采集，正好可以克服這個(gè)缺點(diǎn)，因此雷達(dá)和光學(xué)（紅外）系統(tǒng)協(xié)同工作非常必要。其工作模式是：雷達(dá)首先探測(cè)目標(biāo)是否存在，然后通過(guò)控制中心驅(qū)動(dòng)光學(xué)（紅外）系統(tǒng)去分辨目標(biāo)類(lèi)別，這樣可以減少系統(tǒng)誤判。

雷達(dá)與光電系統(tǒng)的交互，可以使雷達(dá)和光電系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，克服了雷達(dá)無(wú)法辨別物體種類(lèi)的缺點(diǎn)，在交通、安防等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
系統(tǒng)工作步驟如下圖所示：

反無(wú)人機(jī)安防系統(tǒng)工作流程：

①雷達(dá)全天 24 小時(shí)連續(xù)工作，當(dāng)雷達(dá)監(jiān)測(cè)到感興趣的活動(dòng)目標(biāo)后，首先通過(guò)網(wǎng)線傳給雷達(dá)的顯示控制終端，顯示控制終端通過(guò)判定準(zhǔn)則，判定目標(biāo)是否連續(xù)存在；

②然后，顯示控制終端通過(guò)聲音和圖像通知雷達(dá)操作員發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，雷達(dá)操作員觀察雷達(dá)軟件的顯示界面，然后使用鼠標(biāo)選定感興趣的目標(biāo)，通過(guò)網(wǎng)線發(fā)送給光學(xué)（紅外）設(shè)備；

③雷達(dá)顯示控制終端根據(jù)雷達(dá)設(shè)備上報(bào)的目標(biāo)距離和方位信息，以及雷達(dá)本身的方位信息，結(jié)合光學(xué)（紅外）設(shè)備自身的方位信息，把目標(biāo)在雷達(dá)屏幕上的方位和距離通過(guò)一定的算法轉(zhuǎn)化為光學(xué)（紅外）設(shè)備的距離和方位；

④這樣光學(xué)（紅外）設(shè)備驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)，把光學(xué)設(shè)備轉(zhuǎn)移到目標(biāo)方位去，同時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)焦距，自動(dòng)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行攝像，目標(biāo)的圖像信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送給顯示控制終端；

⑤顯控終端設(shè)備通過(guò)目標(biāo)的圖像信息進(jìn)行圖像分析識(shí)別，確定目標(biāo)類(lèi)別（是否為無(wú)人機(jī)），做出下一步的命令發(fā)送；

⑥在確定目標(biāo)為無(wú)人機(jī)后，測(cè)向定位系統(tǒng)可以精確測(cè)定黑飛無(wú)人機(jī)遙控手的位置，可以實(shí)施抓捕；

⑦在確定目標(biāo)為無(wú)人機(jī)后，控制無(wú)人機(jī)殺傷裝置，進(jìn)行軟件或者硬件的攻擊，切斷無(wú)人機(jī)與遙控器之間的通訊，從而迫使無(wú)人機(jī)自行降落或者返航；

⑧最后將實(shí)時(shí)視頻與報(bào)警信息通過(guò)傳出網(wǎng)絡(luò)顯示于監(jiān)控中心。