監(jiān)獄反無人機主動防御
一、方案背景
過去幾年來，世界各地都有無人機偷運違禁品進入監(jiān)獄的報道。美國一份新報告顯示，無人機十多次將違禁品運輸進入聯(lián)邦監(jiān)獄。這些違禁品包括手機、毒品和色情物品。2014年，澳大利亞警方表示，無人機被用來計劃進行毒品走私活動。同年晚些時候，在美國南卡羅來納州一架無人機在運輸毒品時墜毀。2015年3月，有犯罪分子試圖用一架中國生產的無人機向英國貝德福德郡監(jiān)獄內偷運物品，終這架無人機墜毀在監(jiān)獄墻內，在它旁邊發(fā)現(xiàn)了一個包裹，里面有“A級管制藥品”、一把小刀、一把螺絲起子和一個手機。同年，無人機將違禁藥物偷運進入俄亥俄州的一座監(jiān)獄時候的，引發(fā)了犯人之間的打斗。在另一起事件中，有兩人因為試圖使用無人駕駛飛機走私違禁品而被捕。在國內，福州多個監(jiān)獄上空深夜經常有無人機出沒，并在監(jiān)舍區(qū)、教學樓、行政辦公樓和駐監(jiān)武警營區(qū)等場所上空繞飛和懸停。福州鼓山地區(qū)檢察院稱，無人機在監(jiān)獄上空盤旋，可能存在投放危險物品、拍攝監(jiān)管設施等重大隱患，影響了監(jiān)獄管理安全,造成了不良影響。
目前，無人機侵入監(jiān)獄風險性越來越高，事件發(fā)生也越來越頻繁。監(jiān)獄安防面臨的形勢異常嚴峻，采取必要的無人機防御手段是十分重要的。
二、方案目標
監(jiān)獄的無人機防御系統(tǒng)的建設目標是主要是通過合理的手段，要求采用全天候自動值守方式實現(xiàn)對低慢小無人機的有效防控，使其無法飛入被防御區(qū)域。
本系統(tǒng)主要建設內容包括：
a) 基礎硬件設備：
l 通過無線電被動偵查技術，對目標區(qū)域無人機信號進行捕獲和識別；
l 通過導航誘騙技術，運用多種欺騙策略對目標區(qū)域無人機進行反制；
b) 主控平臺：
l 發(fā)現(xiàn)并識別進入防御區(qū)域內的非法目標；
l 啟動相應預案進行反制處置；
l 通過圖表方式，對探測數據、過程記錄、處置結果進行綜合統(tǒng)計分析；
l 對探測到的特征數據進行比對分析，完善機型庫，提升探測能力；
三、系統(tǒng)建設總體方案
針對低慢小防御系統(tǒng)的建設，目前主要的建設思路還是“先發(fā)現(xiàn)后處置的方式”，但是由于無人機目標具有機動靈活、體積小、可以靠近遮蔽物飛行等特點，不管是采用哪種探測手段，都無法很好地完成發(fā)現(xiàn)任務，總存在這樣那樣的現(xiàn)實問題。表2對目前相對成熟的探測技術進行了分析總結。
考慮到建設成本、布設方式、以及使用效果，提出采用導航誘騙系統(tǒng)全天候自動值守，頻譜偵測統(tǒng)計，定向多頻干擾器補盲處置的整體解決方案。
系統(tǒng)自動值守工作流程如下：
系統(tǒng)工作時，導航誘騙系統(tǒng)處于常開狀態(tài)，以非常微弱的信號(10dBm@全向天線)對1km半徑范圍的低空空域防護，該手段對絕大部分民用無人機均可實現(xiàn)區(qū)域拒止功能。此外，頻譜偵測系統(tǒng)也處于常開狀態(tài)，當低空無人機目標進入防御區(qū)域時，對可疑信號進行檢測，發(fā)出警告和目標方位，并根據信號存在的時間長度調整誘騙策略，如若判斷導航誘騙系統(tǒng)未起效果，那可以進一步采用無線干擾方式進行補盲處置。
該解決方案防護效果綜合分析如下：
導航誘騙系統(tǒng)單獨布設防御效果：可以對絕大多數無人機有效，包括固定翼、旋翼。大疆全系列、小米、零度、極飛、法國派若特、科衛(wèi)泰等等，均有效。涵蓋95%以上常見無人機。缺點：無法處置純手動操控，無導航系統(tǒng)輔助的無人機。
頻譜偵測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)效果：存在預警、漏警，對采用自主導航，無鏈路下行信號的無人機無能為力。
干擾壓制：可處置各種無人機，但是處置效果不確定。功率大，頻譜帶寬寬，對周邊環(huán)境影響大，對人體有輻射傷害，不適合長時間開啟，觸發(fā)條件及處置效果受限于探測系統(tǒng)以及自身功率和頻率。
綜上，導航誘騙系統(tǒng)防御95%以上無人機、頻譜偵測+干擾壓制處置剩余部分無人機（小于5%），整套系統(tǒng)幾乎可以實現(xiàn)對所有民用無人機的防御。
該系統(tǒng)也可以根據實際應用要求，進入其他設定的工作模式，如切換至傳統(tǒng)的“先發(fā)現(xiàn)后打擊”的模式，根據處置預案，“以自動值守為主，人工干預防為輔”的方式防御非法無人機的入侵。
四、系統(tǒng)各部分介紹
綜合管控平臺
綜合管控平臺是一個是多傳感器信息、多網絡節(jié)點共享交換的中心樞紐，通過分布式、多中的資源共享服務，實現(xiàn)多中心數據資源、多節(jié)點的互連互通和數據共享，實現(xiàn)對大區(qū)域內多節(jié)點的多種傳感數據進行存儲、管理和分析，為用戶提供無人機相關的多源異構數據接入、管理、分析、展示與共享發(fā)布一站式服務平臺，是體系級應用的基礎。
所有相關的設備通過網絡方式接入綜合管控平臺，該平臺具有實時綜合顯示、設備最高管理權限、設備狀態(tài)監(jiān)視，指揮控制等功能。該系統(tǒng)采用分級結構，即各監(jiān)獄、監(jiān)獄管理局、司法廳，根據部署層級不同，權限、能力的開放程度有較大區(qū)別。
無人機導航誘騙設備
無人機導航誘騙設備通過輻射低功率再生導航衛(wèi)星信號（功率不大于10dBm），侵入“黑飛”無人機導航系統(tǒng)，從而實現(xiàn)對需要使用導航系統(tǒng)進行飛行控制的無人機的截獲控制，使其無法飛入受保護區(qū)域，保障該區(qū)域的低空安全。
通過再生不少于兩個頻率的衛(wèi)星導航欺騙信號，對采用衛(wèi)星導航定位的無人機接收的衛(wèi)星導航坐標信息進行欺騙式干擾，實現(xiàn)禁飛區(qū)投射或者區(qū)域拒止功能。
禁飛區(qū)投射：通過輻射虛假禁飛區(qū)（如附近機場），對“黑飛”無人機實現(xiàn)位置欺騙，讓其誤認為進入禁飛區(qū)而迫降或返航。
區(qū)域拒止：通過輻射特點策略軌跡欺騙信號，使黑飛無人機無法飛入受保護區(qū)域。
偵打一體化設備
偵打一體化設備將無源偵測和靈巧壓制進行結合；無源偵測主機采用20M到6G全頻段偵測，800M到6G全頻段測向，并基于深度學習功能，實現(xiàn)對市面所有無人機的偵測發(fā)現(xiàn)；通過結合靈巧壓制設備，實現(xiàn)對無人機的自動發(fā)現(xiàn)、自動處置，實現(xiàn)了真正的無人值守功能；該設備輕便、易攜帶，有效作用范圍為半徑五公里的半球體區(qū)域。
手持式無人機干擾槍
手持式無人機干擾槍，使用遠距離電子信號干擾，3秒內即可使無人機失去控制與衛(wèi)星定位訊號，有效驅離無人機或使其迫降。通過電源轉換成指向性多頻干擾信號，干擾信號強、指向距離遠，可快速的將飛行中的無人機擊落。
五、系統(tǒng)功能
無人機預警
基于無線頻譜偵測的無人機預警系統(tǒng)，實現(xiàn)對無人機的發(fā)現(xiàn)、告知、預警、判別。預警過程將傳感器信號數據進行識別，對信號進行降噪和處理，對可出現(xiàn)的危險提前預警，對危險事件等級進行預先評判，為危險目標的跟蹤和打擊提供基礎措施。
無人機打擊
切入傳統(tǒng)工作模式下，可通過地面安防聯(lián)動、干擾槍等多種手段對低空危險目標予以攔截和打擊，通過綜合平臺對事件的判斷，根據事件級別、外界因素等條件自動判斷最優(yōu)打擊手段，打擊過程可持續(xù)跟蹤，打擊處置情況、地理空間信息等可回傳綜合平臺進行展示。
預案設置
預案設置是對預警范圍、防御范圍、處置方式、聯(lián)動方式、打擊方式、天氣因素、人為因素的設置，建立預案處置模型庫，根據事件等級、類別設置預案啟動的參數，預案提供無人機從發(fā)現(xiàn)、預警、處置到評估的整個流程的作業(yè)范本，指導工作人員各項操作的標準。
預案響應
預案設置后，綜合平臺會根據事件等級和目標類型啟動相應預案予以處理，預案執(zhí)行過程中采用“自動處理為主，人工干預為輔”方式，當無人值守時，系統(tǒng)會根據預先設置好的預案進行執(zhí)行，有人值守時，系統(tǒng)會提示知道應采取何種措施進行處理，同時也可進行人工干預，以達到最優(yōu)處理結果。
目標區(qū)域低空管控
劃定目標區(qū)域，對進入該區(qū)域的無人機進行識別和管制，對我方無人機進行標記，不限制禁飛區(qū)域，可進行巡查任務。對外界無人機進行飛行審批，通過后可進入，預警系統(tǒng)不會進行攔截和打擊，具備支持多架次，多時間段的管理和控制。
特征監(jiān)測比對分析
對無人機飛行數據進行比對分析，建立數據庫，建立特征模型標本庫，提供數據存儲能力，挖掘潛在安全隱患，提高重要目標防護水平，提升目標識別率，縮短目標預警響應時間。
輔助決策支持
對入侵的無人機從發(fā)現(xiàn)到捕獲的全過程進行跟蹤和記錄，建立時間評估模型，對事件進行評估，并生成評估報告，對處置方式進行預判和指導，找出最優(yōu)處置方案，為指揮人員的指揮決策提供輔助支持。