反无人机系统(C-UAS)的监视和侦察系统技术介绍.docx

《反无人机系统(C-UAS)的监视和侦察系统技术介绍.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《反无人机系统(C-UAS)的监视和侦察系统技术介绍.docx（17页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、反无人机系统(C-UAS)的监视和侦察系统技术介绍目录1.序言1?威胁识别：如何以及为什么3?射频(RF)5?光电(EO)传感器-全动态摄像机6?红外传感器(IR)6?用于C-UAS的声学传感器7?这是一片大天空我们如何从无人机上辨别杂乱？7?在C-UAS空间中区分无害飞机和威胁飞机的困难9?新挑战需要新思维组合传感器13?任务规划保密-保护数据15?用于周界保护的C-UAS任务规划15?结论17如何使用技术在天空中寻找有人驾驶和无人驾驶飞机的异同。监视和侦察的历史源于军事用途，与民用同行只有小规模的行动。“应用于当今技术的战术和技术源于遥感领域。遥感有着悠久的历史，因为它始于人类试图从远处看

2、到和感知现象，并且(我们现在)经历了从使用鸽子到气球到飞机，再到卫星，再到UAS无人机系统的漫长旅程(Nicho1s&Mumm,2018)使用UAS或无人机(UAV)进行情报，监视和侦察是该技术最着名的应用之一。“绝大多数无人机纯粹用于情报、监视和侦察(ISR)任务。在目前的军事用途中，它们的范围从翼展大于波音737客机的全球鹰，到重达几克的纳米直升机,以及介于两者之间的所有点“(1ambeth,2006)。这一研究领域使我们在全世界的军事移动、攻击和防御以及民用调查和发展行动自由方面取得了进步。(尼科尔斯和妈妈，2018)策略与监视和侦察中的正常思维过程几乎是180度大度的，因为“目标”在广

3、阔的天空中，并不总是受到传统有人驾驶飞机规则的约束，有时UAS技术发展如此之快，以至于反UAS（C-UAS）系统无法足够快地适应JCUAS技术的扩散甚至可能加速使C-UAS系统无效的技术的发展，特别是在军事环境中”（“反无人机技术的新世界”，2018年）。OUAS技术有两个主要功能，“第一个是识别或检测无人机活动。第二个功能是拦截空域威胁或击败无人机。图5-1：无人机能力多样性DroneDiversityThebigaerospacecompaniesthathave1ong1edthedroneindustryofferhigh-powered,high-pricedCfeViCgnameG

4、1oba1HawkManirfacturerNortbropGnjmmanprimaryUSEW1taryEe1kgenCeScanEagIeInsituSurvei1ance1ancasterHawkeyePreosionHawkAQfKUttUrePhantomVision2*Dj1PhotographySUE47.6feet1ongby130.9-footwingspan5.6x102ftwingspan4x4ftwingspan0.95x0.95ftquadcopterWEIGHT3Z2S0b48.5b31b.28bENDURANCE28hours24hours45min25minSP

5、EED357mph57to69mph25h25mphOPERATING60,0ft.A1TUOEIWOft.40Oft1essthan4ftSMrc。andot这种快速查看或调查的想法与监视的含义形成对比，监视的含义是“持续观察一个地方、人、团体或正在进行的活动，以收集信息：专心观察，监督和指导某人或某事”（监视，2019年）。这种连续观察并不总是需要在被监视者的知识或同意的情况下进行，因为我们可以使用电子监视方法，允许“通过秘密使用电子设备进行监视或收集信息，例如在犯罪侦查或间谍活动中”（监视，2019）在C-UAS领域进一步推进这一想法，人们不仅要考虑在广阔的天空中找到物体，还要考虑不仅要

6、为飞行器，还要为地面上的操作员或基站提供检测、分类、识别和调度对策的能力。检测意味着该技术可以在给定区域发现UAS。UAS的分类通常能够将UAS（无人机）与其他类型的物体（例如有人驾驶飞机）分开。“更进一步的是识别。一些设备可以识别特定型号的无人机，甚至可以识别无人机或控制器的数字指纹，例如MAC地址。这种级别的识别对于（跟踪和）起诉目的非常方便。被提醒有无人机存在已经很有用了。但是，如果您知道无人机（和/或控制器）的确切位置，您的态势感知和部署对策的能力将大大提高。一些设备甚至可以让你实时跟踪无人机的位置“（9种反无人机技术来检测和阻止无人机，2019年)。表5-2：威胁检测工具科技方法通过

7、密达特征检测小型无人机的存在.该特征是在匕机遇到检测元件发出的射宙达频脉冲时产生的。这些系统通常采用算法来区分无人机和JC他小型低空E行物体,如鸟类。射频通过打描大多数无人机己知运行的频率来识别无人机的存在。克法在该地区挑(RF)选并定位可能是无人机的射频发射设备。、根据无人机的视觉特征检测无人机。1案/根据无人机的热特征检测无人机。.f通过识别电机产生的独特声许来检测无人机。声学系统依赖f已知无人机产生的声音库,然后将其与操作环境中检测到的声音相兀配。组合式传感器独的检测方法是完全万无失的.化系统技才交流许多系统集成r各种不同的传感器类型.以提供更强大的检测能力。例如,系统叮能包括个声学传感

8、器,当它检测到附近潜在的无人机时，它会提示光学摄像头。使用多个检测元件也可能是为了增加成功检测的可能性,因为没有单威胁识别：如何以及为什么在天空中寻找人造物体的传统方法是雷达信号、热信号、用人眼视觉观察物体或通过光学辅助机制。还有声学特征以及一系列用于检测的电子信号扫描技术，因为“QUAS系统可以是地面或空中的，甚至是手持式的。当今市场上的大多数系统仅用于探测或拦截，而且绝大多数都是基于地面的，尽管少数由空中和地面组件组成“(Wi1son,2018)o表5-1列出了UAS探测和跟踪的主要技术。在天空中寻找物体的能力是所选机制以及物体的大小、速度、轨迹、天气条件和可能的隐身能力的组合，以避免被发

9、现。C-UAS领域的监视和侦察包括甫达、射频(RF)、光电(E0)、红外(IR)、声学和组合传感器。没有完美的检测方法。许多经济实惠的光电传感器仅限于日光操作和与目标的直接视线(对于红外和许多射频系统也是如此)。射频和声学传感器使用己知声音和频率库来检测无人机，但新平台的快速发展使得这些平台不可能完全更新。传感器灵敏度也是一个问题；太敏感会产生许多误报，而降低灵敏度会导致假阴性(WiISOn,2018)o除此之外，还有温度、天气条件和物体位置的大气效应，无论是在开阔的沙漠、浩瀚的海洋上，还是在城市或城市地形内的许多建筑物和信号中混合。跟踪天空中的物体比在陆地上跟踪物体更困难，因为天空的浩瀚造成

10、了三维环境的困难，在这种环境中，物体可以向上、向下、横向左右移动或所有三个维度的组合，因为个人和传感器试图找到和跟踪物体。查找和跟踪飞机的最常见方法是使用雷达。雷达是无线电探测和测距的首字母缩写。雷达工作原理的简单解释是：一束能量，称为无线电波，从天线发射。当它们撞击大气中的物体时，能量会向各个方向散射，一些能量直接反射回雷达。物体越大，返回雷达的能量就越大。此外，能量束传输并返回雷达所需的时间也与到该物体的距离有关。（雷达的工作原理，2019）图5-2：雷达信号示例雷达信号具有脉冲宽度（脉冲持续时间），可以增加或减少该宽度以“看到”更远的物体或获得相关物体的更好图像。“脉冲宽度决定了雷达的空

11、间分辨率减小脉冲宽度会增加信号带宽。对于给定的功率，更宽的系统带宽会导致更高的接收器噪声，从而降低灵敏度”（大英百科全书，2019年）。当我们处理飞机的时间和空间位置时，“多普勒雷达系统可以通过测量发射脉冲和接收回波之间的相位偏移（或变化）来提供有关目标运动及其位置的信息，计算目标直接朝向或远离雷达的运动”（雷达如何工作。2019）.影响给定雷达系统性能的几个因素，这些因素包括（1）它可以看到指定大小的目标的最大范围；（2）它在范围和角度上测量目标位置的准确性；（3）它区分一个目标和另一个目标的能力；（4）当它被大杂波回波掩盖时检测所需目标回波的能力，来自其他“友好”发射器的无意干扰信号，或来

12、自敌方干扰的故意辐射（如果是军用雷达）；（5）识别目标类型的能力，以及；（6）其可用性（在需要时操作的能力），可靠性和可维护性（大英百科全书，2019）o当尝试使用雷达查找和跟踪UAS时，这些因素和许多其他因素会产生问题,因为“来自陆地，海洋，雨，雪，冰雹，鸟类的回声但对于那些想要探测飞机、船只、导弹或其他类似目标的人来说，它们是一种滋扰。杂波回波会严重限制雷达系统的能力.（我们必须）在不减少所需目标的回声的情况下尽量减少杂乱的影响“（大英百科全书，2019年UAS往往体积小，电磁特征低，大多数传统探测措施（如机场雷达系统）都可能错过这一点；然而，微型多普勒雷达“能够检测移动物体内的运动-特别

13、是速度差异。无人机往往具有螺旋桨，可以产生很大的速度差异。螺旋桨的一部分正在向你移动，一部分正在远离（9种反无人机技术，用于检测和阻止无人机，2019年）。这种微多普勒技术可以识别无人机，甚至可以区分无人机和鸟类。UAS也可以通过使用亳米波范围来检测，因为该范围“非常适合直接环境中的监视任务，特别是在能见度差的情况下。与光学和红外光谱相比，毫米波在雾、烟或灰尘存在下具有良好的穿透特性。（卡里斯，2019）?.射频（RF）射频（RF）传感器可以检测UAS以及发送和接收控制信号或有效载荷开发信号的操作员或地面站位置。商用无人机通常通过无线电控制信号操作，并且通常具有用于实时传感器下载的机载数据链路

14、发射器（通常在2.4GHzISM频段）。可以检测和定位这些上传和下载的频率信号（无人机检测，2019）o射频传感器是无源的，不需要法律授权即可使用，因此它们不会发出可能导致给定区域中其他信号发射器出现问题的信号。射频传感器是OUAS的第一道防线之一，因为它们可以“检测商业，消费者和D1Y或原型无人机，飞行路径和无人机的位置。射频传感器能够根据无人机运行的协议或频率识别无人机的类型和型号(Friedberg,2019)。?.光电(EO)传感器-全动态摄像机全动态视频或数字增强摄像机可以“提供无人机的重要视觉确认，帮助识别有效载荷，并记录无人机入侵的法医证据。这种传感器对于需要人工验证或安全团队需

15、要入侵的视觉证据时非常重要(Friedberg,2019)o视频和摄像头传感器查找UAS的能力有限，通常需要通过其他传感器提示UASo由于天气条件、低能见度环境、视线、范围、烟雾环境和夜间操作的限制,C-UAS系统中的摄像机受到限制。EO传感器通常与红外传感器(IR)设备结合使用，并作为一个单元作为EO/IR传感器出售。?.红外传感器(IR)红外传感器基于“所有物体都发射红外能量，称为热信号”的科学。红外热像仪(热像仪)检测并测量物体的红外能量。相机将该红外数据转换为电子图像，显示被测物体的表观表面温度“(热成像基础，2016)o图5-3：红外热特征发1系统技方交流这种温差为传感器提供了监视天空中飞机的能力，因为“相机处理器从每个像素获取信号并对其应用数学计算以创建物体表观温度的彩色图(热成像基础,2016)o