隨著民用無人機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,無人機(jī)“黑飛”現(xiàn)象嚴(yán)重,給民航運(yùn)輸安全和社會秩序帶來了極為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。為了保障民航旅客的生命財產(chǎn)安全和民航正常運(yùn)行,促進(jìn)無人機(jī)產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展,民航局正在積極建立健全法規(guī)體系,下發(fā)了一系列文件指導(dǎo)相關(guān)部門開展防范無人機(jī)工作。同時,民航局開始積極鼓勵各機(jī)場利用現(xiàn)代科技手段,進(jìn)一步提升機(jī)場凈空保護(hù)工作效能。但由于無人機(jī)探測與反制技術(shù)種類繁多、性能各異、用途單一、成本高低懸殊,機(jī)場管理部門很難選擇更為有效的技術(shù)設(shè)備來防范無人機(jī)對機(jī)場凈空的干擾。當(dāng)前,機(jī)場反無人機(jī)技術(shù)已經(jīng)成為全球熱點(diǎn),下面將從機(jī)場防范目的、目標(biāo)、技術(shù)、保障手段等方面展開描述。
一、無人機(jī)“黑飛”的類別
清楚認(rèn)識機(jī)場防什么類型的無人機(jī),是機(jī)場裝備和使用反無人機(jī)技術(shù)前提。無人機(jī)“黑飛”的性質(zhì)分為惡意、僥幸和無意。惡意“黑飛”即采用無人機(jī)針對機(jī)場目標(biāo)進(jìn)行恐怖襲擊;僥幸“黑飛”即明知此地為禁飛區(qū),但是抱有不易被發(fā)現(xiàn)的僥幸心態(tài)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(qū)限制的情況下的飛行。
二、軍用、警用和民用反制技術(shù)的差別
不同的無人機(jī)反制應(yīng)用主體分別側(cè)重不同的黑飛活動。無人機(jī)反制技術(shù)的應(yīng)用主體分為軍用、警用和民用,不同的應(yīng)用主體的目的、目標(biāo)和手段是不同的。
軍用反無人機(jī)主要面向軍事戰(zhàn)爭和對重點(diǎn)軍事地區(qū)防衛(wèi),面對所有類型的黑飛目標(biāo),側(cè)重于惡意攻擊,重點(diǎn)針對攻擊性較強(qiáng)的大型軍用無人機(jī)。由于軍用任務(wù)重要,不容半點(diǎn)失誤,要求設(shè)備防御率應(yīng)接近100%,并且要要對無人機(jī)精準(zhǔn)打擊,防御目標(biāo)主要是具備軍事攻擊能力的大型無人機(jī)。探測手段多以雷達(dá)光電為主,幫助精準(zhǔn)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(jī)主要針對監(jiān)獄、場館、重要活動現(xiàn)場等重點(diǎn)區(qū)域,面對所有類型的“黑飛”目標(biāo)。基于我國的空域管理體系,對空中目標(biāo)的處置主體是空軍,所以對于大型無人機(jī)目標(biāo)、惡意攻擊等行為,需要軍警聯(lián)合處置,同時基于城市特定環(huán)境,因此警用反制目標(biāo)主要針對輕小型無人機(jī)。此外,由于多數(shù)警用防范任務(wù)非常態(tài)化布防,任務(wù)環(huán)境也復(fù)雜多變,結(jié)合技術(shù)發(fā)展和價格因素,要求具備防御率應(yīng)接近90%,技術(shù)手段應(yīng)該是多元的,不應(yīng)產(chǎn)生次生災(zāi)害。
民用反無人機(jī)以機(jī)場為例,民用機(jī)場防范無人機(jī)任務(wù)分為日常防范和重大運(yùn)輸任務(wù)保障期間防范:日常防范應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)關(guān)注僥幸和無意“黑飛”,使用主體為機(jī)場;重大任務(wù)保障期間防范應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)關(guān)注所有“黑飛”類型,使用主體為機(jī)場、公安等部門,需要建立軍警民聯(lián)合防范機(jī)制,可以參考警用技術(shù)。
此文僅分析機(jī)場的日常防范。由于民用機(jī)場具備一次雷達(dá)管制設(shè)備,可偵測大型無人機(jī),此外塔臺和航班機(jī)組人員也可以通過肉眼識別大型無人機(jī),因此大型無人機(jī)可不作為民用機(jī)場日常防范的目標(biāo)。2017年民航局無人機(jī)與客機(jī)碰撞試驗,驗證了微小型無人機(jī)對航班碰撞的影響和可承受范圍,加上成本、技術(shù)等因素,微小型無人機(jī)也可不作為機(jī)場日常防范的目標(biāo)。因此機(jī)場日常防范無人機(jī)的類型主要是輕小型無人機(jī),設(shè)備防御率應(yīng)接近80%。
跟軍用和警用比,機(jī)場使用相關(guān)設(shè)備要求全天候開機(jī),對設(shè)備的可靠性要求更高。另外,現(xiàn)階段機(jī)場不可能派專人專職維護(hù)和使用設(shè)備,因此反制設(shè)備要考慮智能化、信息化和融合化,要能與現(xiàn)有機(jī)場設(shè)備、空管設(shè)備和信息系統(tǒng)融合。
表1 不同主體對無人機(jī)防范技術(shù)考慮
應(yīng)用主體 | 防御率 | 主要目標(biāo) | 重點(diǎn)考慮 |
軍用 | 100% | 大型無人機(jī) | 有效性 |
警用 | ≥90% | 輕小型無人機(jī) | 便攜性、有效性 |
民用(機(jī)場) | ≥80% | 輕小型無人機(jī) | 有效性、安全性 |
三、機(jī)場應(yīng)當(dāng)裝備何種設(shè)備?
無人機(jī)防范技術(shù)主要分為探測和反制兩個環(huán)節(jié)。
主流的無人機(jī)探測技術(shù)主要包括雷達(dá)探測、光電探測、無線電探測手段。具體的技術(shù)細(xì)節(jié)這里不贅述,只是對探測技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析,見表2。
表2 無人機(jī)探測技術(shù)分析
探測方式 | 探測范圍(針對大疆精靈4尺寸) | 優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) |
雷達(dá)探測 | 1-6km | 實現(xiàn)主動探測,能夠有效探測各類無人機(jī),包括靜默飛行無人機(jī)。多目標(biāo)探測能力,探測定位和定高精度較高,環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。 | 無法區(qū)分合作和非合作目標(biāo)。對安裝場地有要求,需要考慮電磁環(huán)境影響。雷達(dá)發(fā)射無線電信號,需要評估電磁環(huán)境 |
光電探測 | ≤3km | 不發(fā)射無線電信號,可視化探測,目標(biāo)分辨能力強(qiáng),探測精度高。作為目標(biāo)識別和違規(guī)目標(biāo)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(fā)射無線電信號。探測響應(yīng)快,能夠識別白目標(biāo)。體積小,布置方便。能夠識別目標(biāo)無線電特征引導(dǎo)反制設(shè)備實施干擾。部分技術(shù)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(jī)型,漏檢率較高 |
無人機(jī)反制技術(shù)指通過阻止、摧毀無人機(jī)或干擾、控制無人機(jī)通信、控制鏈路或?qū)Ш较到y(tǒng),將侵入無人機(jī)攔截、摧毀的系統(tǒng),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(wǎng)捕或鳥捕等方法。具體從技術(shù)細(xì)節(jié)見表3。
表3 不同反制技術(shù)的特點(diǎn)
反制方式 | 技術(shù)原理 | 優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) |
無線電干擾阻斷類 | 應(yīng)用較為廣泛的是目標(biāo)無人機(jī)發(fā)射定向的大功率干擾射頻,切斷無人機(jī)與遙控器之間的通訊,從而迫使無人機(jī)自行降落或者返航。 | 技術(shù)成熟、系統(tǒng)操作簡單、成本較低,且部分系統(tǒng)便于攜帶。 | 需要分析無人機(jī)的頻段。無人機(jī)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(jī),由于與航空頻段重合,不能直接使用。對程序飛行的無人機(jī)無法反制。 |
直接摧毀類 | 主要包括反無人機(jī)導(dǎo)彈技術(shù)、激光武器技術(shù)、微波武器技術(shù)、格斗型無人機(jī)技術(shù)和常規(guī)火力毀傷技術(shù)等,運(yùn)用這些技術(shù)的反無人機(jī)武器裝備組成地面-空中火力打擊網(wǎng),依據(jù)偵察情報系統(tǒng)提供的情報信息,采取適當(dāng)措施,采取合理的戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法,對無人機(jī)實時實施火力摧毀。 | 反應(yīng)時間短、照射速度快、命中精度高。輻射強(qiáng)度高,摧毀威力大。無污染,不易受電子干擾。目前該類系統(tǒng)受所使用的打擊手段限制,一般側(cè)重應(yīng)用于軍事領(lǐng)域。 | 成本高,容易帶來次生災(zāi)害,使用門檻較高。 |
控制、誘騙類 | 助阻截?zé)o人機(jī)使用的傳輸代碼或發(fā)射虛假導(dǎo)航信號,進(jìn)而控制或誘騙無人機(jī),引導(dǎo)其返航或降落。 | 成本較低,次生災(zāi)害較少??蓪崿F(xiàn)對靜默飛行無人機(jī)目標(biāo)的誘騙。 | 容易對其他航空器誤干擾。 |
綜合分析以上技術(shù)種類,針對機(jī)場凈空保護(hù)區(qū)的大范圍需求,單套設(shè)備的能力很難滿足,單一技術(shù)很難滿足機(jī)場日常防范需求,要綜合考慮采用如下技術(shù)手段:
探測覆蓋范圍廣的綜合技術(shù)。應(yīng)涵蓋大部分機(jī)場凈空保護(hù)區(qū)。
可靠性高、設(shè)備技術(shù)成熟的技術(shù),能有效保證365天連續(xù)運(yùn)行。
系統(tǒng)化、多樣化技術(shù)。目前,單一的技術(shù)無法滿足機(jī)場需求,多種手段滿足探測需求,機(jī)場應(yīng)構(gòu)建含探測、指揮、通信和處置的一體化無人機(jī)防控系統(tǒng)。例如將GIS(地理信息系統(tǒng))融入系統(tǒng),實現(xiàn)對任務(wù)的可視化操作。
智能化技術(shù)。系統(tǒng)需要智能化設(shè)計,實現(xiàn)設(shè)備的無人值守同時減少人員數(shù)量。
安全性技術(shù)。要全面考慮機(jī)場電磁保護(hù)區(qū)和設(shè)備保護(hù)需求,確保機(jī)場運(yùn)行安全,避免次生災(zāi)害。
無人機(jī)探測和反制功能應(yīng)采取分步操作??紤]到無人機(jī)探測是由機(jī)場工作人員日常操作,反制設(shè)備的開機(jī)使用應(yīng)審慎,具備嚴(yán)格的管理流程。
綜合使用聯(lián)網(wǎng)管控+反制技術(shù),同時開展對無人機(jī)合作/非合作目標(biāo)的管控,才能實現(xiàn)效果最優(yōu)化。
四、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定情況
近年來,無人機(jī)防范設(shè)備需求旺盛,不少企業(yè)開始從事相關(guān)技術(shù)研究,這些企業(yè)基本可以分為三類:一是從事傳統(tǒng)軍用雷達(dá)、光電探測設(shè)備研究的企業(yè),這類企業(yè)借助軍民融合戰(zhàn)略,迅速將技術(shù)轉(zhuǎn)型升級,滿足了部分反制需求;二是傳統(tǒng)做無線電技術(shù)的企業(yè),通過對技術(shù)升級,實現(xiàn)對無人機(jī)的無線電偵聽和干擾壓制;三是新型創(chuàng)業(yè)公司,這類企業(yè)大多采購雷達(dá)、光電、無線電偵測技術(shù)部件完成總裝,針對用戶需求定制系統(tǒng)化平臺。
無人機(jī)反制設(shè)備生產(chǎn)企基本為非民航企業(yè),對民航運(yùn)行規(guī)則、機(jī)場設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)場防范需求不理解,容易對無人機(jī)防范技術(shù)的需求混淆。因此,制定一部針對機(jī)場防范無人機(jī)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)迫在眉睫。
目前,中國民航管理干部學(xué)院牽頭開展了《民用機(jī)場輕小型無人駕駛航空器監(jiān)測及反制系統(tǒng)通用技術(shù)要求》標(biāo)準(zhǔn)研究,正在征求意見。該標(biāo)準(zhǔn)重點(diǎn)針對機(jī)場無人機(jī)防范設(shè)備的有效性、安全性、可靠性、智能性、可部署性等問題進(jìn)行了研究規(guī)范。在研究過程中,基本對行業(yè)內(nèi)現(xiàn)存的無人機(jī)技術(shù)和設(shè)備完成摸排,對部分典型設(shè)備在部分機(jī)場率先開展了試驗。該標(biāo)準(zhǔn)將填補(bǔ)國內(nèi)外空白,為民航局進(jìn)一步管理機(jī)場無人機(jī)防范提供參考依據(jù),為民用機(jī)場選擇無人機(jī)反制設(shè)備提供技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù),為企業(yè)了解機(jī)場反制需求和技術(shù)要求提供平臺。
五、相關(guān)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(jī)構(gòu)正在加強(qiáng)制定相關(guān)管理規(guī)范。
空管委下發(fā)的《無人駕駛航空器飛行管理暫行條例(征求意見稿)》強(qiáng)調(diào)“軍隊、武警部隊、公安機(jī)關(guān)和國家安全機(jī)關(guān)可以配備和依法使用無人機(jī)反制設(shè)備。無線電技術(shù)性阻斷反制設(shè)備的使用,需經(jīng)無線電管理機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)?!钡窃摋l例正在征求意見并為正式下發(fā)。
民航局正在研究相關(guān)政策,公安局、空管局先后下發(fā)了相關(guān)文件。民航局5月發(fā)布的《關(guān)于促進(jìn)民用無人駕駛航空發(fā)展的指導(dǎo)意見(征求意見稿)》也將無人機(jī)反制技術(shù)列為關(guān)鍵技術(shù)。
公安部近期也下發(fā)了數(shù)個管理規(guī)定和促進(jìn)辦法,明確了發(fā)展需求。
國家無委也制定了相關(guān)管理辦法的討論稿,內(nèi)部征求意見。
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