何煦 ;[2]。

【摘要】 概述了当前面临的低空小型无人机入侵威胁，介绍了两类典型的低空小型无人机，重点分析了2.4GHz扩跳频体制的四旋翼无人机的目标特性。分析了目前对无人机探测处置面临的困难，给出了一种基于无线电探测处置的对抗方法，论证了有效作用距离，给出了相关的测试结果，为重点区域对低空小型无人机的管控提供了一种有效手段。

【关键词】 无人机 低空防护 2.4GHz 无线电探测处置

一、引言

随着现代电子通信技术及航空技术的飞速发展，各类小型无人机的发展十分强劲，并呈现出种类日益增多、性能不断提升、使用领域不断扩展、使用门槛越来越低和可获得渠道日益增多等特点。低空小型无人机除了大量被用于测绘、摄像、巡线等正当用途外，还被大量用于非法用途。近年来，不法分子利用低空小型无人机进行改装，通过加装光电摄像设备实施非法拍摄活动或通过加装威胁物品（爆炸物、传单等）来实施恐怖活动的事件时有发生[1]。2014年3月的无人机非法偷拍韩国青瓦台事件；2015年1月的无人机入侵美国白宫事件； 2015年4月的无人机携带炸弹拟袭击俄罗斯普京车队事件，此类事件不断发生，并有愈演愈烈的趋势。

无人机非法入侵活动给重要区域的低空安全带来了极大的风险，但是目前对于此类目标尚缺乏有效的管控手段。

二、市场上典型低空小型无人机

目前市场上典型的低空小型无人机主要包括两类：

2.1定频遥控体制的固定翼无人机

传统的无人机均属于此类，具有体积小、易操作、携行方便，有一定载物能力，通常采用定频无线电遥控体制等特点。此类无人机生产简单、价格低廉、销售渠道多、个人容易获取。

该无人机的遥控链路一般均采用72MHz频段内的15个固定频点中的某个频点进行通信，采用PPM或PCM调制。

但是此类无人机存在操控复杂、飞行稳定性差、对起降有一定的场地要求、抗干扰能力弱等缺点，目前已经呈现出逐渐被市场淘汰的趋势。

2.2扩跳频遥控体制的多旋翼无人机

多旋翼无人机是近年来兴起的一种新型无人机，以大疆的四旋翼无人机为典型代表。相对于传统固定翼无人机，它具有操控简单、信息化程度高、飞行稳定好、飞行灵活、搭载载荷方便、并具有自主飞行和自动返航能力、基本无起降场地要求、抗干扰能力强等特点，因此迅速占领了小型无人机市场，已经逐渐成为小型无人机市场的主流。

在遥控链路上是其最大的特点，它工作在2.4G或5.8G的ISM频段，并采用了扩跳频结合技术体制，大幅度提升遥控链路的抗干扰能力。目前以2.4G频段使用最为广泛，该遥控信号特征是工作频段宽（83.5MHz），跳速高（高达1200跳/秒），频率点范围几乎涵盖整个2.4G 频段。

此外，该类无人机上一般均配有GPS设备，有些高端的产品甚至还具备预先规划航线，具备不依赖遥控信号进行自动巡航的功能。

GPS设备除了正常遥控工作时能够实时回传无人机位置信息外，当丢失遥控信号后无人机能够自动切换到自主工作模式，根据GPS位置信息自主返航着陆。当遥控链路和GPS导航链路同时被切断后，无人机将会进入自稳定姿态保持状态或自主降落状态，等待信号恢复。这些设计极大的提高了无人机的生存能力[2]。

三、探测处置低空小型无人机的难点

（1）体积小、低空飞行和隐身化设计，躲避雷达光学探测

无人机除了自身体积较小外，往往还采用结构隐形设计（仿造军用无人机外形结构）和伪装色设计，并常常在夜色掩护下行动，给光学和雷达探测带来了巨大的挑战。

（2）飞行过程噪声低，躲避人为发现概率

静音化的电力驱动系统，大大降低被人为发现的概率，往往是无人机已经进入区域执行任务，守卫人员还毫无察觉。

（3）事件突发性强

多旋翼无人机起飞降落突然，起降地点随意性大，可供探测预警时间缩短，发现难度大。

（4）测控技术提升，探测处置难度增大

遥控链路定频通信升级到2.4G扩跳频体制，大大提升了链路抗干扰能力和同时也降低了遥控信号被侦测的可能性。

（5）强大的自主飞行能力，处置难度大增

使得传统的仅针对遥控信号的无线电干扰手段不再具有效果，必须采用新的处置手段[3]。

（6）2.4G频段遥控链路的标准多样性，增加了信号探测处置难度

目前2.4G频段的无人机遥控信号都有各家公司自己设计，业内无统一标准可供参考，因此带来了信号种类多样、频点分布不确定，对遥控信号的侦测识别和有效干扰带来了挑战。

（7）载荷侦察/攻击一体化

威胁能力大大提高，对探测预警时间提了更高要求，对漏警率的要求更高，对处置的有效性和可控性提出了更高要求。

四、无线电探测处置方法

通过对上述无人机的特性分析可知，常规的雷达探测和光学探测已经很难有效的探测到低空小型无人机。但是，作为无人机“神经系统”的无线电遥控遥测设备在起飞后处于持续工作中并不断向外辐射着无线电信号，这个可以作为探测处置的切入点。

（1）总体思路

本系统采用无线电信号探测手段截获目标无人机的遥控信号，通过综合分析处理，发现并识别目标，确定目标辐射源方位。从而实现对入侵飞行物的提前预警和探测跟踪。

通过无线电干扰切断目标无人机与外界的通信链路，破坏无人机正常工作并使其陷入孤立状态，最终使得无人机迷航、自动返航、甚至坠毁。最终达到解除无人机的威胁能力，实现对目标的快速高效处置。这是一种有效的非接触式的软杀伤手段，具有隐蔽性强、反应速度快、使用效果好和对人员无伤害等优点。

（2）有效作用距离估算

假设遥控器发射高度为1m，探测处置天线高度为2m，无人机的高度为100m。无人机与遥控器之间的距离为100m，无人机与设备天线之间的距离为1km，三者之间保持通视。

其中，72MHz遥控器的发射功率为0.75W，2.4GHz遥控器的发射功率为0.125W。

地面对空中V/UHF频段视距通信信号传播损耗计算公式为：

f：信号频率（MHz）；

R：距离（km）；

Gr：接收天线增益（dBi）；

Gt：发射天线增益（dBi）。

a. 有效探测距离

为了有效侦测，必须保证在接收机输入口的信号电平Pr大于接收机灵敏度。同时要考虑到接收机侦测信噪比余量和接收端线缆衰减预留。

L ：传播损耗计算（dB）；

Y1 ：接收机信噪比余量（dB）；

Y2 ：接收端线缆衰减预留（dB）。

可估算出到达接收机信号入口处的72MHz信号的接收电平为-53dBm，2.4GHz信号的接收电平为-70dBm，考虑到V/UHF宽带接收机的接收灵敏度一般可以达到-100dBm以上。

因此，上述两个信号均能够满足被有效接收到的电平要求。理论上能够对1km距离的目标实现有效探测。

b. 有效干扰距离

为了有效干扰目标信号，必须满足两个条件。一是干扰天线与被干扰目标信号接收端满足通视条件，二是干扰信号到达无人机遥控信号接收端的信号强度与遥控器信号达到无人机接收设备的信号强度相比，能大于无人机遥控信号接收设备的信噪比要求。

通过计算可知，72MHz遥控信号到达无人机接收端的信号强度为-33.4dBm，干扰信号到无人机接收端的信号强度为-29.6dBm；2.4GHz遥控信号到达无人机接收端的信号强度为-68.6dBm，干扰信号到无人机接收端的信号强度为-64.2dBm。

由上述计算可知，无人机接收到的干扰信号幅度已经大于同时接收到的遥控信号，导致无人机的实际信噪比无法满足正常工作需要，遥控失效。因此，理论上能够对距离1km远的无人机目标实施干扰有效。

五、试验及结果

（1）试验场景

本试验中我们选用了固定翼无人机选用了具有市场代表性的WFLY公司的72MHz频段定频无人机作为固定翼无人机目标。

选用了具有市场代表性的大疆公司的Phantom2旋翼无人机作为多旋翼无人机目标，该机工作在2.4GHz频段，采用扩跳结合的工作模式。

分别对两款目标设置了典型试验场景，目标遥控器（无人机）距离探测处置设备约1km，遥控器与无人机距离 100m，遥控器、无人机和探测处置设备三者间均保持通视。

（2）探测试验结果

a. 固定翼无人机

通过无线电探测设备截获到了72.431MHz 的定频遥控信号，并对该信号进行了识别和测向。

试验证明本设备能够准确截获、识别和定位该遥控信号。

b. 多旋翼无人机

通过无线电侦测设备探测到了2.4GHz 的扩跳频遥控信号。

试验证明本设备能够准确截获、识别和定位该遥控信号。

（3）处置试验结果

经过多次的外场实际测试，试验结果如下：

a. 固定翼无人机

使用遥控器正常遥控无人机飞行，对定频遥控信号进行无线电压制干扰后，会导致无人机舵机姿态突变导致卡机，最终导致固定翼无人机无法保持平衡直接坠落。

b. 多旋翼无人机

使用遥控器正常遥控无人机飞行，启动无线电干扰后，导致无人机丢失对外联络信号并启动自主飞行模式，无人机立刻在原位置悬停等待指令，随后缓慢自主垂直降落。

（4）结论

由上试验结果可知，本系统能够有效的探测并识别这两类遥控信号，并通过测向来确定辐射源的方位，实现有效探测。对于固定翼无人机可以有效实施干扰，使其坠机；对多旋翼无人机，可以有效实施无线电干扰使其自主迫降。

六、结束语

小型无人机已经成为信息化条件下恐怖活动的重要组成部分，正在逐渐改变着低空安防领域的面貌，对无人机的管控已经刻不容缓。

本文中的基于无线电信号探测处置的对抗方法是一种探测处置 “低慢小”无人机的有效手段，相关设备可以作为一种有效手段应用到重要区域的低空防护中。

参 考 文 献

[1] 吕信明. 无人机的发展及策略[J]. 国防科技，2013，34（1），5-7

[2] 大疆公司. Phantom 2 VISION+ 用户手册[M]. 2014，25-32

[3] 廖兴和，孟祥劝，赵伟东. 抗击军用无人机问题研究[J].现代防御技术，2001，29