針對(duì)民用小型無(wú)人機(jī)的干擾與反制技術(shù)研究

司廣莉

摘要： 隨著國(guó)內(nèi)私人無(wú)人機(jī)消費(fèi)市場(chǎng)的快速發(fā)展，在給現(xiàn)代人帶去方便的與此同時(shí)，還暴露出一系列公共安全隱患，迫切需要給出可行的民用無(wú)人機(jī)控制設(shè)計(jì)方案，電磁干擾屬私用。它們是無(wú)人機(jī)響應(yīng)系統(tǒng)的組成部分。該文依據(jù)民用無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的屬性，討論對(duì)于無(wú)人機(jī)導(dǎo)航定位系統(tǒng)及傳輸網(wǎng)通信系統(tǒng)的欺騙性及威懾性干擾。

關(guān)鍵詞：民用;小型;無(wú)人機(jī);干擾反制技術(shù)

一、民用小型無(wú)人機(jī)的用途和干擾反制技術(shù)應(yīng)用

1.民用小型無(wú)人機(jī)應(yīng)用發(fā)展

我們正好身處于民用小型自動(dòng)無(wú)人機(jī)制造行業(yè)技術(shù)發(fā)展迅速爆發(fā)的前夜。因?yàn)橹悄軣o(wú)人機(jī)具備效率高、體形少、續(xù)航飛行時(shí)間較長(zhǎng)、節(jié)約資源等等幾大特性，現(xiàn)階段已快速應(yīng)由傳統(tǒng)式軍事航空領(lǐng)域逐漸發(fā)展到民用航空領(lǐng)域，在普通快遞航空物流配送、環(huán)保品質(zhì)監(jiān)控、航拍航空測(cè)繪、巡邏巡檢、農(nóng)牧業(yè)等領(lǐng)域也已具有廣泛的商業(yè)應(yīng)用發(fā)展前景。若無(wú)人機(jī)通信系統(tǒng)發(fā)生通信異常失敗或者飛機(jī)數(shù)量過(guò)多時(shí)則發(fā)生空中交通碰撞甚至爆炸會(huì)嚴(yán)重威脅運(yùn)送到美國(guó)民航局的飛機(jī)。而是現(xiàn)階段，有特定選擇地也會(huì)闖入中小型職業(yè)體育競(jìng)技聯(lián)賽及公共體育活動(dòng)的大型無(wú)人機(jī)，其安全危害已被初步證明。

2.民用小型無(wú)人機(jī)干擾發(fā)展技術(shù)的應(yīng)用

針對(duì)小型擊落無(wú)人機(jī)黑飛機(jī)的現(xiàn)象，國(guó)內(nèi)一般都會(huì)采用直接進(jìn)行擊落的解決方式。但是，簡(jiǎn)單的被擊落不但容易導(dǎo)致發(fā)生重大環(huán)境污染和交通安全事故，而且不僅有利于我國(guó)無(wú)人機(jī)應(yīng)用市場(chǎng)的健康穩(wěn)定發(fā)展。在美國(guó)，規(guī)定如果居民本身無(wú)權(quán)擅自擊落任何無(wú)人機(jī)，哪怕是居民有攻擊入侵者的嫌疑，因?yàn)榫用駢嫏C(jī)也有可能嚴(yán)重危害國(guó)家地面安全。英國(guó)2016年coi4反攻擊無(wú)人機(jī)使用信息安全中心在該項(xiàng)目重點(diǎn)領(lǐng)域關(guān)注于反無(wú)人機(jī)使用可能直接引起的危險(xiǎn)諸如發(fā)生恐怖活動(dòng)、襲擊恐怖事件、抗議、隱私權(quán)受侵害、違禁物品以及交通運(yùn)輸危險(xiǎn)等相關(guān)使用安全問(wèn)題。在荷蘭，警察部隊(duì)正在訓(xùn)練警察老鷹如何來(lái)回和捕獲大型無(wú)人機(jī)。在日本，大批的小型無(wú)人機(jī)將被用于快速捕獲小型無(wú)人機(jī)。而相比之下，采用對(duì)抗電磁干擾應(yīng)用技術(shù)無(wú)疑是應(yīng)用成本最低的解決方法，尤其特別是在民用無(wú)人領(lǐng)域，通過(guò)采用調(diào)頻無(wú)線通信、導(dǎo)航衛(wèi)星定位等多種對(duì)抗電磁干擾應(yīng)用技術(shù)，捕獲小型民用無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)是主要發(fā)展趨勢(shì)。

二、民用小型無(wú)人機(jī)干擾反制技術(shù)原理

1.小型無(wú)人機(jī)測(cè)控通信系統(tǒng)原理

無(wú)人機(jī)自動(dòng)測(cè)控?cái)?shù)據(jù)通信控制系統(tǒng)主要是指依托測(cè)控?cái)?shù)據(jù)無(wú)線傳輸以及鏈路應(yīng)用來(lái)直接完成對(duì)大型無(wú)人機(jī)的自動(dòng)控制、跟蹤以及精確定位。測(cè)控控制系統(tǒng)主要功能包括兩個(gè)部分：一是大型無(wú)人機(jī)下行數(shù)據(jù)鏈接線路實(shí)時(shí)通信傳輸系統(tǒng)，主要專門負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)傳輸飛機(jī)上行數(shù)據(jù)控制鏈路信號(hào)和傳輸下行數(shù)據(jù)圖像回傳控制信號(hào); 二是中小型無(wú)人機(jī)自己導(dǎo)航自動(dòng)定位系統(tǒng)，主要專門機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)自己導(dǎo)航定位以及現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)航。擴(kuò)展寬帶頻譜信號(hào)通信控制系統(tǒng)的工作原理主要是將待接收傳輸視頻信息用寬帶擴(kuò)頻信號(hào)編碼進(jìn)行調(diào)制，將寬帶頻譜信號(hào)擴(kuò)展后在連接寬帶的信道中進(jìn)行傳輸，接收端可以使用與寬帶發(fā)射端信號(hào)同步的寬帶擴(kuò)頻器編碼解擴(kuò)頻后恢復(fù)到的原始數(shù)據(jù)。該類測(cè)量系統(tǒng)抗干擾強(qiáng)，會(huì)在同一頻帶中與此同時(shí)測(cè)量保持多個(gè)通信裝置的獨(dú)立性，獨(dú)立性低，隱秘性難，測(cè)量精準(zhǔn)。導(dǎo)航系統(tǒng)定位器的原理主要是基于gps來(lái)對(duì)系統(tǒng)的直接進(jìn)行序列化的擴(kuò)頻。

2.無(wú)人機(jī)干擾反制技術(shù)原理

應(yīng)該對(duì)于大型移動(dòng)無(wú)人機(jī)信號(hào)展開(kāi)調(diào)頻干擾信號(hào)反制甚至于干擾控制，就要對(duì)于大型無(wú)人機(jī)接入傳輸網(wǎng)路的信號(hào)狀態(tài)展開(kāi)特征分析，進(jìn)行手機(jī)信號(hào)調(diào)頻采集、信號(hào)運(yùn)行時(shí)頻率等特征分析，針對(duì)小型無(wú)人機(jī)進(jìn)行調(diào)頻信號(hào)通信不能有意識(shí)地躲避手機(jī)信號(hào)反制干擾的異常行為需要采用信號(hào)反制干擾技術(shù)。我們已清晰知曉，跳頻同步速度會(huì)越快，跳頻數(shù)據(jù)帶寬會(huì)越厚，抗干擾能力會(huì)越強(qiáng)，但是跳頻速度會(huì)越快，同步跳頻使用性能便能上升會(huì)越多。而且，我國(guó)對(duì)大型無(wú)人機(jī)使用跳頻器的帶寬也仍然有著明顯的技術(shù)限制。根據(jù)此種跳頻寬帶通信，可以考慮采納跳頻輸出功率很大而是選用成本較低的寬帶堵塞信道干擾，包括固定的寬帶阻塞干擾、部分固定頻帶上的阻塞載波干擾、梳狀頻帶阻塞等等干擾，在不需要知道整個(gè)跳頻頻率變化時(shí)候也可以考慮采用多頻連續(xù)的載波阻塞干擾。在多次擄獲干擾信號(hào)之后，還認(rèn)為可以同時(shí)采用其他跟蹤手段干擾。由于在電磁干擾中所需需要花費(fèi)付出的能量功率較大，因此，在不同干擾環(huán)境下我們應(yīng)該分別選擇不同的電磁干擾抑制技術(shù)。

3.無(wú)人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)干擾反制原理

由于目前國(guó)際市場(chǎng)上的小型遙控?zé)o人機(jī)都有的是采用gps自動(dòng)定位，因此，只要敵機(jī)反制它的gps定位信號(hào)，就一定可以成功劫持其敵機(jī)飛行時(shí)的路線。比如，通過(guò)利用gps壓制信號(hào)干擾以強(qiáng)制大功率方式擾亂大型gps接收信號(hào)，或者通過(guò)利用gps欺騙壓制干擾手段讓大型無(wú)人機(jī)通過(guò)接收信號(hào)系統(tǒng)無(wú)法進(jìn)行錯(cuò)誤計(jì)算。但是，欺騙電磁干擾系統(tǒng)需要的技術(shù)成本相對(duì)較高，實(shí)施技術(shù)難度較大。

三、無(wú)人機(jī)劫持技術(shù)的應(yīng)用

本文觀點(diǎn)認(rèn)為，針對(duì)民用小型監(jiān)控?zé)o人機(jī)的應(yīng)用環(huán)境，應(yīng)該通過(guò)大力發(fā)展小型無(wú)人機(jī)安全劫持監(jiān)控技術(shù)，利用手機(jī)智能監(jiān)控技術(shù)迅速奪取小型無(wú)人機(jī)的安全控制權(quán)。目前，國(guó)家正在要求手機(jī)廠商主動(dòng)提供射頻無(wú)人機(jī)配置信息，需要時(shí)，就廠商可以輕松通過(guò)根據(jù)手機(jī)硬件配置信息自動(dòng)確定一個(gè)射頻劫持頻段，然后通過(guò)手機(jī)控制射頻邏輯自動(dòng)追蹤射頻來(lái)快速實(shí)現(xiàn)射頻劫持。比如，在一個(gè)建筑物周圍設(shè)置采用萬(wàn)能射頻溫度傳感器可以設(shè)置射頻屏障，采用萬(wàn)能射頻遙控器可以實(shí)施射頻劫持。未來(lái)，隨著移動(dòng)智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，在智能網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境中自動(dòng)追蹤、干擾和自動(dòng)反制使用無(wú)人機(jī)發(fā)送信號(hào)越來(lái)越可能成為一種可能。這將成為是一個(gè)國(guó)家重點(diǎn)課題研究的新方向。

結(jié)束語(yǔ)

無(wú)人機(jī)在未來(lái)必然也會(huì)有著廣泛的技術(shù)發(fā)展性和前途。要盡快實(shí)現(xiàn)我國(guó)無(wú)人機(jī)應(yīng)用市場(chǎng)的健康穩(wěn)定發(fā)展，就要加快研發(fā)出抗干擾自動(dòng)反制系統(tǒng)技術(shù)。而移動(dòng)干擾對(duì)抗反制系統(tǒng)技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵部分就是移動(dòng)通信控制系統(tǒng)的干擾對(duì)抗性反制技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁凱.基于Simulink的跟蹤干擾對(duì)跳頻通信的影響[J].通信電源技術(shù)，2016，（3）.

[2]彭巍，郝威，陳德志.跳頻通信主要干擾模式及抗干擾方法研究[J].船電技術(shù)，2013，（3）.

[3]管維偉，祝前旺，徐建忠.基于信干比方程的無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)鏈抗干擾分析[J].艦船電子工程，2013，（1）.