无人机对公共安全的威胁及对策_18Jan_1

无人机对公共安全的威胁及对策
一，无人机安全事件
时至今日，无人机产业已经成为除了手机、电脑、穿戴设备以外的发展最为迅速的消费类电子产业。

越来越多的普通消费人群也有更多的机会通过无人机触及到以往正常渠道无法触及的区域和机构。

除此之外，除了民用及消费类级别的无人机和飞行器，更为专业和特殊应用目的特种无人机也正成为新的应用领域。

比如：
-更加快速，更大功率飞行马达，FPV竞技无人机，最快速度可达150KM/h到200KM/h。

某些军用超高速无人机700到1000KM/h。

-更大负载能力，可以达到20KG以上的专业无人机。

还可以支持定点投放功能。

军用无人机可以达到1吨的负荷。

-更长的续航时间，更大的电池可以支持到30分钟到1个小时的续航飞行能力。

军用无人机可达到40小时的续航。

-更大的操纵范围，目前特殊用途无人机最大航程往往可以达到2000到5000公里，军用无人机甚至可以达到1.8万公里。

-更复杂的任务预制，集成人脸识别技术，自定义动态目标锁定及跟踪技术，任务及路线等预设功能都使得无人机能够胜任更加智能和独立完成的任务。

-全天候无人机，越来越多的无人机具备全天候飞行能力以适应白天、黑夜、风雨及恶略天气的飞行状况。

-水空两栖无人机，目前已有具备IP67防水功能无人机应用于捕鱼、救援、科研、及极限运动等。

可以降落或者从水中起飞，甚至观察预设位置水面以下的情况和实时
画面。

-微型及隐蔽无人机，目前最小的无人机只有硬币大小。

英国军方研发的SQ4 Recon 可以空中连续飞行或悬停30分钟，并且可以停靠在建筑物上躲避监测，可连续执
行8小时侦查活动。

美国也研发出仅有硬币大小，重106克的“苍蝇”，其飞行不
是通过常见旋翼方式，而是仿生的振翅方式。

通过翅膀震动完成更高难度的飞行动
作，也更加灵敏。

-更专业的音视频实时广播，除了常用的WIFI或者模拟音视频传输途径，军用和特殊用途无人机还采用更为专业的卫星音视频通信技术可以实现远距离音视频数据
采集和传播。

-先进的数据采集，除了音视频，更加丰富的传感器带来了更多的数据采集选择，如气候、温度、湿度、海拔、地形、坐标、精确测绘、红外成像、激光测距、遥感遥
测等。

针对不同的应用场景，这些特种无人机都发挥着各自的特长。

军用无人机被应用于战场和敌方情报收集，目前很多民用特种应用无人机的某些指标已经达到甚至超过军事用途。

如果这些无人机被应用在一些非法间谍活动、更或者破坏性犯罪活动。

都可能造成无法挽救的人民财产安全和国家利益的损失。

1）威胁国家安全
-2015年2月24日晚，5架不明来历的无人机盘旋在巴黎的美国领事馆上空。

即便法国警方出动警力，但是无人机还是飞越艾弗尔铁塔和协和广场逃离了。

2）威胁政要安全
-2013年9月15日，德国总统默克尔在一次竞选集会上，一架无人机坠毁在多
位行政要员和默克尔本人的面前，在此之前没有任何警戒提示。

-2015年4月，一架无人机携带放射性物质坠落在日本总理的住所。

-2013年6月30日，南非警方在南非前总统曼德拉所住医院比勒陀利亚医院外逮捕了一名男子,当时这名男子正使用一架遥控直升机模型对医院进行航拍。

-1995年至2014年间，全球发生过针对政要的无人机携带爆炸物、化学或生物武器的恐怖袭击共计上百起，其中只有16起得以破获。

3）威胁军事基地及重要基础设施安全
-2014年11月，20多架无人机密集飞过法国多处核设施。

-2014年末，比利时一座遭破坏的核反应堆重新启用后，隔天也遭微型无人机探访。

-2015年1月28日，一些轻型无人机飞到布雷斯特（BREST）军港锚地附近，该锚地是法国核军事基地，驻有4艘可潜射核导弹的核潜艇。

4）威胁重要保密国家单位安全
-2015年1月26日，一架无人机闯入白宫禁飞区，并坠落在该区域。

在此过程中防空雷达系统并未发现该飞行机行踪。

-2015年8月8月14日，一架无人机在飞越英国HMP Pentonville监狱附近的时候坠毁。

警方截获了其携带的大量毒品和手机。

当地警察发现无人机正被越来
越多地用于向英格兰和威尔士的监狱走私违禁物品。

5）威胁人民群众公共安全
-2013年12月，北京一家航空科技公司员工操纵无人机在首都机场附近违规测绘，造成多架次民航飞机紧急避让延误。

-仅2014年下半年，美国航管局FAA记录的无人机逼近或撞击民航客机事件达到175次。

-2014年，美国航管局FAA调查，大型户外体育赛事中，无人机擅自闯入和坠毁事件时常发生，多达近千起。

6）用于违法活动
-2015年1月22日，美国墨西哥边境一架无人机因超载而坠毁，其尝试运送毒品和武器，这样的事件在该地区时常发生。

-2015年3月，阿富汗一次地方选举中，极端组织利用无人机抛撒极端思想传单，蛊惑选民人心，影响选举结果。

7）威胁通信信息安全
-前美国空军成员Mike Tassey 和Rich Perkins成功DIY了一架无人侦察机，该无人侦察机可进行WI-FI密码破解、电话窃听、短信拦截等行为。

以上例子只是众多威胁公共安全事件中的少部分典型案例。

但是今天的我们所面临的无人机带来的安全隐患远大于以往。

我们不能简单鲁莽的把无人机从我国的领土上完全禁止，毕竟此类高科技产物为我们的生活带来了很多正面的影响。

因此，寻求有效的管理途径才是正确的解决措施。

二，无人机防御技术浅析
在无人机防御技术基本分为侦测、识别、驯化几个步骤。

根据用户要求的不同，防御方案也被设计成不同的效果和防御层次。

现有主流无人机识别技术主要通过雷达、音频监测、视频监测几种方式来实现。

而单纯的某一种技术都有其各自的不足：
雷达探测技术：目前可以侦测和识别的最小无人机目标可以探测到范围在0.006平米到0.01平米面积大小的目标。

但是难点在于在类似大小的目标中很多物体小鸟、风筝、气球、
气相观测设备等目标，如何根据反射回波准确识别出无人机就需要系统软件能够保存尽可能多的特征回波从而可以进一步作出准确的判断。

对于雷达系统另外一个难点在于，在低空范围内存在有比较多的噪声源，对于最终的判断是有很大程度的干扰的。

在小壮科技的无人机防御方案中，雷达设备部分有多种雷达类型可以选择以适应不同的应用场合，包括长距离雷达，边界雷达，移动式雷达探测及干扰一体系统。

根据目标场地特点我们会有专门定制的解决方案。

音频探测技术：目前的音频探测技术是根据无人机或飞行器马达震动所产生固定频率范围的声波做出判断的。

一般随着环境噪声程度的不同其探测范围也有所不同，在山区或郊区探测范围会相对较大，而市区则探测距离相对较近。

目前最先进的音频探测设备可以探测的距离范围在山区环境在1公里范围以内。

对于音频探测技术最大的难点在于市区环境背景噪音影响探测灵敏度和准确度。

而且不同动力方式的无人机，其飞行产生的特征噪声频响也不同，比如四旋翼和八旋翼、电池动力和燃油动力等所产生的噪声频谱都是不同的。

如果没有完备的特征噪声数据库，就很难准确判断出所有无人机的存在。

在小壮科技的无人机防御方案中，作为雷达探测的辅助手段音频探测技术同时被应用于无人机的探测中，尤其针对一些针对雷达信号边界区域以及建筑物遮蔽雷达信号难以覆盖的区域，音频探测则是可以弥补雷达探测的不足，做到“无死角、无遗漏”的探测。

其音频探测传感器包括全向可隐藏式专业麦克风以及远距离高灵敏度立体声抛物线麦克风，整体设备可以轻易的安装使用并且支持隐藏主机部分。

还有强大的特征噪声频响数据库细分了不同旋翼、动力来源、及体积的无人机。

系统运行更加可靠。

复合成像监控技术（高清视频，红外成像，热成像，激光探测及测量）：传统的视频监控手段只能用于在目标探测到后的研判，配合不同如高清视频、红外成像、热成像等成像技术以及中央控制软件，对目标进行视觉上的判断。

配合可量测影像与GPS/IMU融合技术可以追踪目标运动轨迹以及目标的3D模型，这些都为后期分析提供了有力的支持。

但是难点在于其单独使用受到天气和环境影响因素较大，在恶略风雨天气如大风、雨、雾等情况都不能很好发挥作用，在宽阔的地域使用场地也不能很好的发挥作用。

在小壮科技的无人机防御方案中，视频监控只是作为整个探测、识别系统中的一部分而起到辅助研判的作用。

所有视频监控探头（高清视频，红外成像，热成像，激光探测及测量）连同边界雷达、干扰系统都一并被集成在一体化的云台上。

形成立体化探测、识别、跟踪、驯化的防御体系。

射频干扰：在完成了无人机探测和识别的步骤后，干扰其射频控制信号，迫使无人机降落而不能返航，不至于造成进一步信息泄露或者更大的安全危害，这些后续动作显得尤为重要。

目前无人机干扰方案中主要是干扰GPS, GSNS, GLONASS, Beidou等定位信号，WIFI, WIMAX，以及固定频段的无线控制信号，还有音视频传输信号进行干扰，覆盖HF, VHF, UHF, SHF, Cellular Networks, Satellite Phones, GPS等频段。

致使操控者对于无人机失去控制及继续飞行。

在深圳市小壮科技的无人机防御方案中，针对不同的应用场合和规模射频干扰器有不同的类型和配置，有与在视频监控和边界雷达装配在一起的固定式设备干扰器，其多适用于定点装配的应用场合；有应用在车载应用场合集成了雷达和干扰系统一体，具备很强的机动性，多应用于警用及大型集会活动等；也有适用于预算有限的低成本射频干扰枪，在发现入侵目标后在有限的距离范围内人为瞄准目标干扰其控制和定位信号。

其他辅助手段：应用于无人机防御，还有其他辅助手段的措施，比如在发现非法无人机操纵者的情况下，可以利用定向音炮远距离警告入侵者停止非法活动，或者停止飞行指挥。

强烈的不适感会迫使不停劝阻的操纵者失去对无人机的控制。

此外，除了射频干扰枪，一些背包式射频干扰源在更为有效的范围内干扰特定频段无线信号，小壮科技也同时提供类似技术方案。

三，常规防御案例
1)高风险级别的基础设施防御，比如监狱、核电站、或者高度机密场地。

对于重要的
基础设施、高度机密和高度安保要求单位组织，在小壮科技无人机防御方案中推荐
使用的设备有：边界雷达、音频探测器、复合视频监控（选择使用）、射频干扰系
统。

根据防御区域场地大小的不同，设备安装数量和安装位置的选择都需要相应规
划设计，以下是我们所规划一个核电站项目安装方案。

在该设计方案中，每个安装点同时包含远程控制云台、边界雷达、音频探测器、及
射频干扰系统。

复合视频监控系统、长距离监测雷达等由于成本及实用性等原因，都可以根据工程预算选配。

同时场区安保人员也建议配备手持式射频干扰枪，成本
低廉且灵活易用等优点，可以辅助驯化非法无人机。

2)禁飞区，军事基地。

同样该方案中也主要采用边界雷达、音频探测器、及射频干扰
器作为主要设备，在防御区域的外围形成封闭式防御屏障。

可以采用功率更大覆盖
范围更广的边界雷达，同样音频探测器的有效区域也会相应得到提升。

提前发现可
以预留更多的时间用于干扰驯化。

如果经费允许，可以考虑在场地中心，安装长距
离雷达，可以覆盖半径在4.5公里范围内的目标。

3)大型集会活动，在体育场、广场、人口密集区。

在该应用情形下，往往防御系统需
要快速临时搭建，要求系统方案具备准确度高、机动性强、可反复使用、系统组建简单等特点。

在小壮科技的无人机防御方案中，通过专用车载雷达监测及射频干扰集成系统可以适用于该应用场合。

在短时间内人流比较集中的场地或者建筑，通过快速机动的车载系统，迅速将专用车辆停放在指定位置，车辆及系统数量根据防御区域面积而定。

当集会或者活动完成，系统可以快速撤销，并且可以反复在下次另外的场地使用。

4)临时定义禁飞区，比如突发应急状况。

针对暴恐或者快速应急的应用需求，同样对
于防御系统搭建的方便性和速度都有很高的要求，建议采用专用车载雷达监测及射
频干扰集成系统，并且预算充裕的情况下，可以考虑安装长距离雷达，覆盖半径在
4.5公里范围内。

5)低成本防御方案，如果在成本非常有限的情况下，一般建议用户只考虑雷达探测部
分，而射频干扰的功能可以通过安保人员配备射频干扰枪或其他低成本的无人机诱
捕方案。

小壮的无人机防御方案主要针对不同应用场合和规模用户需求提供定制化解决方案。

没有任何“万精油”式的无人机防御方案，适用于某一种场合的方案不会同样满足另外一种应用需求。

不同的用户关注的重点也会有所不同，还有一些常见的问题，诸如边界探测能力、建筑物遮蔽区域、无人机的驯化、同一区域正确区分警用和非法无人机等问题。

所以小壮科技专注定制化无人机防御方案。