近年來，無人機攔截技術快速發(fā)展，呈現(xiàn)出了百花齊放、百家爭鳴的局面，其中國際上應用較為廣泛的一類當屬全向壓制式設備。本文從無人機攔截技術分類與現(xiàn)狀入手，首先從技術原理闡述了無人機壓制式干擾，然后從參數和應用特點角度分析了該類設備，旨在為該類技術的良好發(fā)展提供一定的思路和建議。
一、無人機攔截技術分類與現(xiàn)狀
無人機攔截技術(又稱反無人機技術)，是指用于無人機攔截的系統(tǒng)化技術。因為無人機可能會對民用和軍用設施構成嚴重威脅，所以近年來各國政府對無人機潛在安全威脅的擔憂日益加劇。事實上，反無人機技術的新市場也正在快速迅速崛起[1]。
2017年9月，公安部裝財局和公安部特種警用裝備質量監(jiān)督檢驗中心在連云港舉辦了無人機探測攔截裝備現(xiàn)場實測，參加測試的共有國內91家單位的122臺(套)設備，按參試設備的技術路線分為探測(雷達、光電)系統(tǒng)、無線偵測定位設備、壓制式(定向或全向)干擾設備、欺騙干擾設備、毀傷(網捕或激光)設備以及上述技術集成系統(tǒng)。
針對無人機攔截技術，筆者通過調研并結合相關資料，將現(xiàn)有技術按照攔截技術的不同，進行如下分類：
表1 無人機攔截技術分類
從表1可以看出，現(xiàn)有無人機攔截技術呈現(xiàn)出了種類繁多、技術多樣化等特點。因為各類技術所具有的特點和局限性，表1末尾提到的組合技術成為了當前無人機攔截技術的發(fā)展趨勢。
在實戰(zhàn)應用過程中，用戶方一般更多關心的是無人機攔截系統(tǒng)的戰(zhàn)術技術指標，因此本文從實戰(zhàn)應用角度，將前文提到的系統(tǒng)(設備)進行表2所示的如下分類：
表2 無人機攔截系統(tǒng)分類(平臺類型劃分)
從目前我國國內裝備發(fā)展情況來看，表2中提到的地面架設式、車載式和手持式系統(tǒng)(設備)占到了90%以上，目前無人機機載式裝備因為體積、重量等限制，主要應用于軍事化領域。
二、無人機壓制式干擾攔截技術原理
2.1 通信干擾技術
在無人機通信中，通常在接收有用信號的同時，不可能完全抑制外部干擾以及特征參數與有用信號相同或相似的其他信號，致使通信接收系統(tǒng)檢測有用信號時必然存在著不確定因素。利用這一特點，可以人為的施放干擾信號，迫使無人機的信號接收機獲得的有用信息量降低，以到達攔截的目的[2]。
因為無人機的諸多危害，無人機攔截技術應運而生。在現(xiàn)有攔截方法中，無線電通信干擾技術因為具有攔截效果明顯、附帶損傷小等優(yōu)點，得到了廣泛的應用。對這種技術而言，其特點可歸納如下[3]：
(1) 對抗性
通信干擾是為了破壞或擾亂對方的無線電通信。無線電通信干擾的發(fā)射，目的不在于傳送某種信息，而在于用干擾中攜帶的干擾信息去壓制和破壞對方的通信。通信干擾是以對方的通信系統(tǒng)為目標的，這一點十分明確。
(2) 進攻性
無線電通信干擾是有源的、積極的、主動的，它千方百計地"殺入"到對方通信系統(tǒng)內部去，所以通信干擾是有進攻性的。即使是防御目的的通信干擾，也是具有進攻性的。
(3) 先進性
通信干擾每時每刻都以對方為對象，因此它須跟蹤對方通信技術的新發(fā)展，并且要設法超過對方，只有這樣才能開發(fā)出克敵制勝的通信干擾設備。但是世界各國通信技術的發(fā)展，特別是抗干擾技術的發(fā)展都是在高度機密的情況下進行的，對這些信息的探知比較困難。所以無線電通信干擾是一項技術含量非常高的，在無線電通信領域高技術頂峰上進行較量的，十分艱巨和困難的工作。
(4) 工作頻帶寬
無線電通信干擾設備隨著現(xiàn)代無線電通信技術額發(fā)展，需要覆蓋的頻率范圍已經相當寬，甚至可以達到十幾千赫到幾十千兆赫。在這樣寬的工作頻率范圍內，不同頻段上電子技術和電磁波的輻射與接收都有不同的特點和要求。
(5) 反應速度快
在跳頻通信、猝發(fā)通信飛速發(fā)展的今天，目標信號在以一個頻率點上的駐留時間已經分廠短促。在這樣短的時間里要在整個工作頻率范圍內完成對目標信號的搜索、截獲、識別、分選、處理、干擾引導和干擾發(fā)射，可見通信干擾系統(tǒng)的反應速度須十分迅速。
(6) 技術難度高
首先，通信設備通常信號較強，所以對通信信號的干擾和壓制需要強大的功率。其次，通信一般采用窄帶進行，因此通信干擾所需頻率瞄準精度較高。因為這兩個特點，通信干擾存在一定的技術難度，需要針對被干擾目標進行不斷地更新和調整。
2.2 壓制式干擾技術介紹
干擾攔截技術可以按照其技術原理的不同分為壓制式干擾和欺騙式干擾兩類[4]。壓制式干擾顧名思義，即是通過發(fā)射干擾信號遮蓋無人機信號頻譜，使其通信接收機降低或完全失去正常工作能力的一種干擾方式。欺騙式干擾，即是有意識的通過模仿無人機的通信信號，把模擬的假信號"送進"無人機的通信網，造成其通信失誤或行動上的錯誤。
壓制式干擾按其信號的頻譜寬度不同，可以分為以下四類[5]-[6]：
A) 瞄準式干擾。瞄準式干擾是指干擾的載頻(中心頻率)與信號頻率重合，或干擾信號和通信信號的頻譜寬度相同。例如，甲臺發(fā)報給乙臺，干擾的作用是使乙臺收不到或聽不清甲臺發(fā)來的報文。于是，瞄準式干擾所輻射的窄帶頻譜，就須與甲臺所發(fā)信號的頻帶基本相同，并與甲臺所發(fā)信號同時進入乙臺的接收機的選擇電路。
瞄準式干擾的功率集中，干擾頻帶較窄，干擾能量全部用來壓制對方的通信信號，干擾功率利用率高，干擾效果好。但要求頻率重合度好，對干擾機性能要求高，且要求有引導干擾頻率的偵測部分。
瞄準式干擾，通常每個干擾頻率對準相應的一個通信信號頻率實施干擾，但一機干擾多目標的情況已逐漸被廣泛應用。一般情況下，瞄準式干擾在短波波段用于壓制對方重要的通信。
B) 半瞄準式干擾。半瞄準式干擾與瞄準式干擾相比，頻率重合的準確度較差，即干擾信號頻譜與通信信號頻譜沒有完全重合。通常干擾信號的頻譜比被壓制的通信信號的頻帶寬度寬一些。干擾頻譜能全部或絕大部分通過對方接收機的頻率選擇回路，雖然與對方信號的頻譜不一定重合或頻率重合度不高，但也能形成一定程度的干擾。
由于半瞄準式干擾功率不集中，利用率低，只在特殊情況下使用。如對方信號出現(xiàn)時間短，來不及瞄準，或者對有的通信方式來說不需要準確的頻率重合也能取得較好的干擾效果等。
C) 阻塞式干擾。阻塞式干擾又稱為攔阻式干擾，起干擾輻射的頻譜很寬，通常能覆蓋對方通信臺站的整個工作頻段。阻塞式干擾又可分為連續(xù)阻塞式干擾和梳形阻塞式干擾兩種。連續(xù)阻塞式干擾在整個頻段內發(fā)射干擾信號，同時壓制該頻段內的通信信號；梳形阻塞式干擾的干擾頻帶呈梳形，落入這些頻帶的通信信號受到干擾。干擾頻帶可以為固定的或者移動的。
阻塞式干擾的有點是無需頻率重合設備，也不需要引導干擾的偵測設備，設備相對簡單，能夠同時壓制頻帶內的多個通信臺站。但其缺點：一是干擾功率分散而且效率不高；二是在施放阻塞式干擾時，落入其頻帶內的己方通信信號也將受到干擾。阻塞式干擾大多工作在超短波范圍內。
D) 掃頻式干擾。掃頻式干擾是指干擾發(fā)射機的載頻在較寬的頻段內按某種方式由低端到高端，或由高端到低端，連續(xù)變化所形成的干擾。
掃頻式干擾系統(tǒng)是自動化程度比較高的干擾系統(tǒng)。對預干擾信道，通過提前預置的方式進行存儲，并在一定的頻段范圍內反復掃描，當被預置信道的信號出現(xiàn)時，便可自動隨機干擾。這種干擾具有干擾反應時間短、機動中仍可進行干擾、管理方式自動化等特點。
三、設備特點與應用場景
從使用情況來看，目前國際上使用廣泛的無人機攔截設備當屬壓制式干擾設備，其在戰(zhàn)場及社會公共安全領域發(fā)揮了極其重要的作用。對于該類設備而言，攔截效果好的當屬全向壓制式設備。
全向壓制式設備，顧名思義就是可以不分方向的向設備的水平360°范圍內釋放大功率壓制式干擾信號，下圖1所示的就是一個典型的全向壓制式設備。
圖1 全向壓制式設備(地面架設式)
以我國市場為例，市場上絕大多數無人機使用頻率不超過1575MHz±10MHz，2408-2440MHz、5.725-5.850GHz(5725-5850MHz)這三個頻段，因此市場上幾乎所有的無人機全向壓制式干擾產品都包含這三個頻段。
在此基礎上，全向壓制式設備通常還包含部分無線通信設備(如對講機、無繩電話等)頻段以及常見的遙控危險物頻段，因此此類設備通常具有通用性強等特點。
從現(xiàn)有使用情況來看，因為該類設備發(fā)射功率通常較大，覆蓋區(qū)域較廣，所以通常適用于特殊場合的強干擾性無人機攔截，如軍事化場所、核電站和囚車押運等。
圖2 全向壓制式設備(車載式)
圖2所示的是一類車載式全向壓制式設備，該類設備在國際上軍用和警用領域較為廣泛，發(fā)揮了較好的實戰(zhàn)效果。
四、參數與優(yōu)缺點解析
4.1 頻段解析
為了對不同頻率的無人機實施有效攔截，無人機全向壓制式設備通?？砂l(fā)射多個頻段的壓制式干擾信號。通過公安部特種警用裝備質量監(jiān)督檢驗中心對國內常見的無人機全向壓制式設備頻段整理，大致統(tǒng)計了該類設備的典型頻段(圖3所示)。
圖3 無人機全向壓制式設備頻段統(tǒng)計
從圖3可以看出，國內無人機全向壓制式設備基本涵蓋了我國和國外無人機控制的典型頻段，同時該類設備通常還具有一些非典型的無人機控制頻率，在此不再贅述。
4.2設備局限性
因為全向壓制式設備是以高功率壓無人機目標信號，所以在保證工作范圍和有效工作距離的基礎上需要較大的發(fā)射功率，工作時對人體輻射強度大、易超國家限值范圍。按照GB8702-2014《電磁環(huán)境控制限值》中電場強度限值不大于12V/m的規(guī)定，從檢測中心統(tǒng)計的8款典型設備輻射強度數據來看，該類設備通常都存在輻射值超標情況，部分產品嚴重超標，見下圖4。
圖4 無人機全向壓制式設備1m處輻射值統(tǒng)計
從上圖可以看出，8款典型的無人機全向壓制式設備在1m處的輻射值均存在超標情況，超標嚴重的設備輻射值214v/m，超過國家標準16倍多，輻射強度低的一個設備測試值也達到了25.7v/m，超出了國家標準1倍多。
除前文提到的輻射超標缺點外，該類設備因以全向方式發(fā)射干擾信號，會對作用范圍內同頻電子設備造成較強干擾，所以在舉辦大型活動需要用到諸如音響、舞臺遙控等無線設備時，通常不建議采用該類設備進行無人機攔截。
五、結論與展望
本文從無人機攔截技術分類與現(xiàn)狀入手，首先按照攔截技術路線對現(xiàn)有技術手段進行了解析和分類，然后通過應用平臺的不同將該類系統(tǒng)(設備)進行了應用方式區(qū)分。接下來，本文從技術原理角度闡述了無人機壓制式干擾攔截，并對該類設備進行了頻段和應用場景分析。最后，本文從實際應用角度分析了該類設備輻射強度大等缺點，介紹了該類設備的局限性。
通過文中數據對比可以看出，該類設備輻射強度大，存在嚴重超過國家安全限制的情況，因此僅適用于特殊場景和特殊場合的應用，只有不斷降低設備輻射危害，才能更好地發(fā)揮技術優(yōu)勢，為低空公共安全提供保障。
參考文獻
[1]李牧,謝峰等.警用無人機激光攔截系統(tǒng)設計與分析[J].中國安防認證,2016(6):15-17.
[2]歐洋,江偉明,劉勇.任意波形發(fā)生器用于產生多路信號[J].國外電子測量技術,2001,(5).
[3]肖聰.無線電信號壓制性干擾研究與驗證.電子科技大學，碩士學位論文,2010,(5).
[4]DavidL.Adamy，楊才義等譯.通信電子戰(zhàn).北京：電子工業(yè)出版社,2017.
[5](美)RichardA.Poisel,無則平等譯.通信電子戰(zhàn)系統(tǒng)導論.北京:電子工業(yè)出版社,2003.
[6]樊昌信，曹麗娜.通信原理(第6版)[M].國防工業(yè)出版社，2007.
文章鏈接：安防展覽網 http://www.afzhan.com/Tech_news/detail/315452.html
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