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        機場反無人機設備技術有什么不同之處?

        2019-07-06 14:27:51

        隨著民用無人機產業的發展,無人機“黑飛”現象嚴重,給民航運輸安全和社會秩序帶來了極為嚴峻的挑戰。為了保障民航旅客的生命財產安全和民航正常運行,促進無人機產業健康有序發展,民航局正在積極建立健全法規體系,下發了一系列文件指導相關部門開展防范無人機工作。同時,民航局開始積極鼓勵各機場利用現代科技手段,進一步提升機場凈空保護工作效能。但由于無人機探測與反制技術種類繁多、性能各異、用途單一、成本高低懸殊,機場管理部門很難選擇更為有效的技術設備來防范無人機對機場凈空的干擾。當前,機場反無人機技術已經成為全球熱點,下面將從機場防范目的、目標、技術、保障手段等方面展開描述。

        一、無人機“黑飛”的類別

        清楚認識機場防什么類型的無人機,是機場裝備和使用反無人機技術前提。無人機“黑飛”的性質分為惡意、僥幸和無意。惡意“黑飛”即采用無人機針對機場目標進行恐怖襲擊;僥幸“黑飛”即明知此地為禁飛區,但是抱有不易被發現的僥幸心態飛行;無意“黑飛”即由于缺少法律和安全意識,在不了解禁飛區限制的情況下的飛行。

        二、軍用、警用和民用反制技術的差別

        不同的無人機反制應用主體分別側重不同的黑飛活動。無人機反制技術的應用主體分為軍用、警用和民用,不同的應用主體的目的、目標和手段是不同的。

        軍用反無人機主要面向軍事戰爭和對重點軍事地區防衛,面對所有類型的黑飛目標,側重于惡意攻擊,重點針對攻擊性較強的大型軍用無人機。由于軍用任務重要,不容半點失誤,要求設備防御率應接近100%,并且要要對無人機精準打擊,防御目標主要是具備軍事攻擊能力的大型無人機。探測手段多以雷達光電為主,幫助精準打擊,打擊手段也是多元的,可忽略價格的因素。

        警用反無人機主要針對監獄、場館、重要活動現場等重點區域,面對所有類型的“黑飛”目標?;谖覈目沼蚬芾眢w系,對空中目標的處置主體是空軍,所以對于大型無人機目標、惡意攻擊等行為,需要軍警聯合處置,同時基于城市特定環境,因此警用反制目標主要針對輕小型無人機。此外,由于多數警用防范任務非常態化布防,任務環境也復雜多變,結合技術發展和價格因素,要求具備防御率應接近90%,技術手段應該是多元的,不應產生次生災害。

        民用反無人機以機場為例,民用機場防范無人機任務分為日常防范和重大運輸任務保障期間防范:日常防范應當重點關注僥幸和無意“黑飛”,使用主體為機場;重大任務保障期間防范應當重點關注所有“黑飛”類型,使用主體為機場、公安等部門,需要建立軍警民聯合防范機制,可以參考警用技術。

        此文僅分析機場的日常防范。由于民用機場具備一次雷達管制設備,可偵測大型無人機,此外塔臺和航班機組人員也可以通過肉眼識別大型無人機,因此大型無人機可不作為民用機場日常防范的目標。2017年民航局無人機與客機碰撞試驗,驗證了微小型無人機對航班碰撞的影響和可承受范圍,加上成本、技術等因素,微小型無人機也可不作為機場日常防范的目標。因此機場日常防范無人機的類型主要是輕小型無人機,設備防御率應接近80%。

        跟軍用和警用比,機場使用相關設備要求全天候開機,對設備的可靠性要求更高。另外,現階段機場不可能派專人專職維護和使用設備,因此反制設備要考慮智能化、信息化和融合化,要能與現有機場設備、空管設備和信息系統融合。

        表1 不同主體對無人機防范技術考慮

        應用主體

        防御率

        主要目標

        重點考慮

        軍用

        100%

        大型無人機

        有效性

        警用

        ≥90%

        輕小型無人機

        便攜性、有效性

        民用(機場)

        ≥80%

        輕小型無人機

        有效性、安全性

        三、機場應當裝備何種設備?

        無人機防范技術主要分為探測和反制兩個環節。

        主流的無人機探測技術主要包括雷達探測、光電探測、無線電探測手段。具體的技術細節這里不贅述,只是對探測技術的優缺點進行分析,見表2.

        表2 無人機探測技術分析

        探測方式

        探測范圍(針對大疆精靈4尺寸)

        優點

        缺點

        雷達探測

        1-6km

        實現主動探測,能夠有效探測各類無人機,包括靜默飛行無人機。多目標探測能力,探測定位和定高精度較高,環境適應性強。

        無法區分合作和非合作目標。對安裝場地有要求,需要考慮電磁環境影響。雷達發射無線電信號,需要評估電磁環境

        光電探測

        ≤3km

        不發射無線電信號,可視化探測,目標分辨能力強,探測精度高。作為目標識別和違規目標取證的手段。

        視場小,自動搜索能力差。大于3公里,成本較高。

        無線電偵測

        ≤5km

        不發射無線電信號。探測響應快,能夠識別白目標。

        體積小,布置方便。能夠識別目標無線電特征引導反制設備實施干擾。部分技術可探測飛手位置。

        暫無全頻段偵測手段, 定位精度差,只能探測已知機型,漏檢率較高

        無人機反制技術指通過阻止、摧毀無人機或干擾、控制無人機通信、控制鏈路或導航系統,將侵入無人機攔截、摧毀的系統,反制方式包括無線電阻斷、無線電控制、武器(包括火炮、激光、微波打擊)摧毀、網捕或鳥捕等方法。具體從技術細節見表3.

        表3 不同反制技術的特點

        反制方式

        技術原理

        優點

        缺點

        無線電干擾阻斷類

        應用較為廣泛的是目標無人機發射定向的大功率干擾射頻,切斷無人機與遙控器之間的通訊,從而迫使無人機自行降落或者返航。

        技術成熟、系統操作簡單、成本較低,且部分系統便于攜帶。

        需要分析無人機的頻段。無人機收到干擾后可能會懸停,不能馬上解除隱患。部分頻段使用的無人機,由于與航空頻段重合,不能直接使用。對程序飛行的無人機無法反制。

        直接摧毀類

        主要包括反無人機導彈技術、激光武器技術、微波武器技術、格斗型無人機技術和常規火力毀傷技術等,運用這些技術的反無人機武器裝備組成地面-空中火力打擊網,依據偵察情報系統提供的情報信息,采取適當措施,采取合理的戰術戰法,對無人機實時實施火力摧毀。

        反應時間短、照射速度快、命中精度高。輻射強度高,摧毀威力大。無污染,不易受電子干擾。目前該類系統受所使用的打擊手段限制,一般側重應用于軍事領域。

        成本高,容易帶來次生災害,使用門檻較高。

        控制、誘騙類

        助阻截無人機使用的傳輸代碼或發射虛假導航信號,進而控制或誘騙無人機,引導其返航或降落。

        成本較低,次生災害較少??蓪崿F對靜默飛行無人機目標的誘騙。

        容易對其他航空器誤干擾。

        綜合分析以上技術種類,針對機場凈空保護區的大范圍需求,單套設備的能力很難滿足,單一技術很難滿足機場日常防范需求,要綜合考慮采用如下技術手段:

        探測覆蓋范圍廣的綜合技術。應涵蓋大部分機場凈空保護區。

        可靠性高、設備技術成熟的技術,能有效保證365天連續運行。

        系統化、多樣化技術。目前,單一的技術無法滿足機場需求,多種手段滿足探測需求,機場應構建含探測、指揮、通信和處置的一體化無人機防控系統。例如將GIS(地理信息系統)融入系統,實現對任務的可視化操作。

        智能化技術。系統需要智能化設計,實現設備的無人值守同時減少人員數量。

        安全性技術。要全面考慮機場電磁保護區和設備保護需求,確保機場運行安全,避免次生災害。

        無人機探測和反制功能應采取分步操作??紤]到無人機探測是由機場工作人員日常操作,反制設備的開機使用應審慎,具備嚴格的管理流程。

        綜合使用聯網管控+反制技術,同時開展對無人機合作/非合作目標的管控,才能實現效果最優化。

        四、技術標準制定情況

        近年來,無人機防范設備需求旺盛,不少企業開始從事相關技術研究,這些企業基本可以分為三類:一是從事傳統軍用雷達、光電探測設備研究的企業,這類企業借助軍民融合戰略,迅速將技術轉型升級,滿足了部分反制需求;二是傳統做無線電技術的企業,通過對技術升級,實現對無人機的無線電偵聽和干擾壓制;三是新型創業公司,這類企業大多采購雷達、光電、無線電偵測技術部件完成總裝,針對用戶需求定制系統化平臺。

        無人機反制設備生產企基本為非民航企業,對民航運行規則、機場設備標準、機場防范需求不理解,容易對無人機防范技術的需求混淆。因此,制定一部針對機場防范無人機技術的標準迫在眉睫。

        目前,中國民航管理干部學院牽頭開展了《民用機場輕小型無人駕駛航空器監測及反制系統通用技術要求》標準研究,正在征求意見。該標準重點針對機場無人機防范設備的有效性、安全性、可靠性、智能性、可部署性等問題進行了研究規范。在研究過程中,基本對行業內現存的無人機技術和設備完成摸排,對部分典型設備在部分機場率先開展了試驗。該標準將填補國內外空白,為民航局進一步管理機場無人機防范提供參考依據,為民用機場選擇無人機反制設備提供技術標準依據,為企業了解機場反制需求和技術要求提供平臺。

        五、相關管理和立法情況

        目前,國家空管委、民航局、公安部、無線電委員會等管理機構正在加強制定相關管理規范。

        空管委下發的《無人駕駛航空器飛行管理暫行條例(征求意見稿)》強調“軍隊、武警部隊、公安機關和國家安全機關可以配備和依法使用無人機反制設備。無線電技術性阻斷反制設備的使用,需經無線電管理機構批準?!钡窃摋l例正在征求意見并為正式下發。

        民航局正在研究相關政策,公安局、空管局先后下發了相關文件。民航局5月發布的《關于促進民用無人駕駛航空發展的指導意見(征求意見稿)》也將無人機反制技術列為關鍵技術。

        公安部近期也下發了數個管理規定和促進辦法,明確了發展需求。

        國家無委也制定了相關管理辦法的討論稿,內部征求意見。



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