監(jiān)獄反無(wú)人機(jī)主動(dòng)防御
一、方案背景
過(guò)去幾年來(lái)，世界各地都有無(wú)人機(jī)偷運(yùn)違禁品進(jìn)入監(jiān)獄的報(bào)道。美國(guó)一份新報(bào)告顯示，無(wú)人機(jī)十多次將違禁品運(yùn)輸進(jìn)入聯(lián)邦監(jiān)獄。這些違禁品包括手機(jī)、毒品和色情物品。2014年，澳大利亞警方表示，無(wú)人機(jī)被用來(lái)計(jì)劃進(jìn)行毒品走私活動(dòng)。同年晚些時(shí)候，在美國(guó)南卡羅來(lái)納州一架無(wú)人機(jī)在運(yùn)輸毒品時(shí)墜毀。2015年3月，有犯罪分子試圖用一架中國(guó)生產(chǎn)的無(wú)人機(jī)向英國(guó)貝德福德郡監(jiān)獄內(nèi)偷運(yùn)物品，終這架無(wú)人機(jī)墜毀在監(jiān)獄墻內(nèi)，在它旁邊發(fā)現(xiàn)了一個(gè)包裹，里面有“A級(jí)管制藥品”、一把小刀、一把螺絲起子和一個(gè)手機(jī)。同年，無(wú)人機(jī)將違禁藥物偷運(yùn)進(jìn)入俄亥俄州的一座監(jiān)獄時(shí)候的，引發(fā)了犯人之間的打斗。在另一起事件中，有兩人因?yàn)樵噲D使用無(wú)人駕駛飛機(jī)走私違禁品而被捕。在國(guó)內(nèi)，福州多個(gè)監(jiān)獄上空深夜經(jīng)常有無(wú)人機(jī)出沒(méi)，并在監(jiān)舍區(qū)、教學(xué)樓、行政辦公樓和駐監(jiān)武警營(yíng)區(qū)等場(chǎng)所上空繞飛和懸停。福州鼓山地區(qū)檢察院稱，無(wú)人機(jī)在監(jiān)獄上空盤(pán)旋，可能存在投放危險(xiǎn)物品、拍攝監(jiān)管設(shè)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(wú)人機(jī)侵入監(jiān)獄風(fēng)險(xiǎn)性越來(lái)越高，事件發(fā)生也越來(lái)越頻繁。監(jiān)獄安防面臨的形勢(shì)異常嚴(yán)峻，采取必要的無(wú)人機(jī)防御手段是十分重要的。
二、方案目標(biāo)
監(jiān)獄的無(wú)人機(jī)防御系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)是主要是通過(guò)合理的手段，要求采用全天候自動(dòng)值守方式實(shí)現(xiàn)對(duì)低慢小無(wú)人機(jī)的有效防控，使其無(wú)法飛入被防御區(qū)域。
本系統(tǒng)主要建設(shè)內(nèi)容包括：
a) 基礎(chǔ)硬件設(shè)備：
l 通過(guò)無(wú)線電被動(dòng)偵查技術(shù)，對(duì)目標(biāo)區(qū)域無(wú)人機(jī)信號(hào)進(jìn)行捕獲和識(shí)別；
l 通過(guò)導(dǎo)航誘騙技術(shù)，運(yùn)用多種欺騙策略對(duì)目標(biāo)區(qū)域無(wú)人機(jī)進(jìn)行反制；
b) 主控平臺(tái)：
l 發(fā)現(xiàn)并識(shí)別進(jìn)入防御區(qū)域內(nèi)的非法目標(biāo)；
l 啟動(dòng)相應(yīng)預(yù)案進(jìn)行反制處置；
l 通過(guò)圖表方式，對(duì)探測(cè)數(shù)據(jù)、過(guò)程記錄、處置結(jié)果進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)分析；
l 對(duì)探測(cè)到的特征數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)分析，完善機(jī)型庫(kù)，提升探測(cè)能力；
三、系統(tǒng)建設(shè)總體方案
針對(duì)低慢小防御系統(tǒng)的建設(shè)，目前主要的建設(shè)思路還是“先發(fā)現(xiàn)后處置的方式”，但是由于無(wú)人機(jī)目標(biāo)具有機(jī)動(dòng)靈活、體積小、可以靠近遮蔽物飛行等特點(diǎn)，不管是采用哪種探測(cè)手段，都無(wú)法很好地完成發(fā)現(xiàn)任務(wù)，總存在這樣那樣的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。表2對(duì)目前相對(duì)成熟的探測(cè)技術(shù)進(jìn)行了分析總結(jié)。
考慮到建設(shè)成本、布設(shè)方式、以及使用效果，提出采用導(dǎo)航誘騙系統(tǒng)全天候自動(dòng)值守，頻譜偵測(cè)統(tǒng)計(jì)，定向多頻干擾器補(bǔ)盲處置的整體解決方案。
系統(tǒng)自動(dòng)值守工作流程如下：
系統(tǒng)工作時(shí)，導(dǎo)航誘騙系統(tǒng)處于常開(kāi)狀態(tài)，以非常微弱的信號(hào)(10dBm@全向天線)對(duì)1km半徑范圍的低空空域防護(hù)，該手段對(duì)絕大部分民用無(wú)人機(jī)均可實(shí)現(xiàn)區(qū)域拒止功能。此外，頻譜偵測(cè)系統(tǒng)也處于常開(kāi)狀態(tài)，當(dāng)?shù)涂諢o(wú)人機(jī)目標(biāo)進(jìn)入防御區(qū)域時(shí)，對(duì)可疑信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)出警告和目標(biāo)方位，并根據(jù)信號(hào)存在的時(shí)間長(zhǎng)度調(diào)整誘騙策略，如若判斷導(dǎo)航誘騙系統(tǒng)未起效果，那可以進(jìn)一步采用無(wú)線干擾方式進(jìn)行補(bǔ)盲處置。
該解決方案防護(hù)效果綜合分析如下：
導(dǎo)航誘騙系統(tǒng)單獨(dú)布設(shè)防御效果：可以對(duì)絕大多數(shù)無(wú)人機(jī)有效，包括固定翼、旋翼。大疆全系列、小米、零度、極飛、法國(guó)派若特、科衛(wèi)泰等等，均有效。涵蓋95%以上常見(jiàn)無(wú)人機(jī)。缺點(diǎn)：無(wú)法處置純手動(dòng)操控，無(wú)導(dǎo)航系統(tǒng)輔助的無(wú)人機(jī)。
頻譜偵測(cè)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)效果：存在預(yù)警、漏警，對(duì)采用自主導(dǎo)航，無(wú)鏈路下行信號(hào)的無(wú)人機(jī)無(wú)能為力。
干擾壓制：可處置各種無(wú)人機(jī)，但是處置效果不確定。功率大，頻譜帶寬寬，對(duì)周邊環(huán)境影響大，對(duì)人體有輻射傷害，不適合長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)啟，觸發(fā)條件及處置效果受限于探測(cè)系統(tǒng)以及自身功率和頻率。
綜上，導(dǎo)航誘騙系統(tǒng)防御95%以上無(wú)人機(jī)、頻譜偵測(cè)+干擾壓制處置剩余部分無(wú)人機(jī)（小于5%），整套系統(tǒng)幾乎可以實(shí)現(xiàn)對(duì)所有民用無(wú)人機(jī)的防御。
該系統(tǒng)也可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用要求，進(jìn)入其他設(shè)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(jù)處置預(yù)案，“以自動(dòng)值守為主，人工干預(yù)防為輔”的方式防御非法無(wú)人機(jī)的入侵。
四、系統(tǒng)各部分介紹
綜合管控平臺(tái)
綜合管控平臺(tái)是一個(gè)是多傳感器信息、多網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)共享交換的中心樞紐，通過(guò)分布式、多中的資源共享服務(wù)，實(shí)現(xiàn)多中心數(shù)據(jù)資源、多節(jié)點(diǎn)的互連互通和數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)對(duì)大區(qū)域內(nèi)多節(jié)點(diǎn)的多種傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、管理和分析，為用戶提供無(wú)人機(jī)相關(guān)的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)接入、管理、分析、展示與共享發(fā)布一站式服務(wù)平臺(tái)，是體系級(jí)應(yīng)用的基礎(chǔ)。
所有相關(guān)的設(shè)備通過(guò)網(wǎng)絡(luò)方式接入綜合管控平臺(tái)，該平臺(tái)具有實(shí)時(shí)綜合顯示、設(shè)備最高管理權(quán)限、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視，指揮控制等功能。該系統(tǒng)采用分級(jí)結(jié)構(gòu)，即各監(jiān)獄、監(jiān)獄管理局、司法廳，根據(jù)部署層級(jí)不同，權(quán)限、能力的開(kāi)放程度有較大區(qū)別。
無(wú)人機(jī)導(dǎo)航誘騙設(shè)備
無(wú)人機(jī)導(dǎo)航誘騙設(shè)備通過(guò)輻射低功率再生導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)（功率不大于10dBm），侵入“黑飛”無(wú)人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)需要使用導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行飛行控制的無(wú)人機(jī)的截獲控制，使其無(wú)法飛入受保護(hù)區(qū)域，保障該區(qū)域的低空安全。
通過(guò)再生不少于兩個(gè)頻率的衛(wèi)星導(dǎo)航欺騙信號(hào)，對(duì)采用衛(wèi)星導(dǎo)航定位的無(wú)人機(jī)接收的衛(wèi)星導(dǎo)航坐標(biāo)信息進(jìn)行欺騙式干擾，實(shí)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(guò)輻射虛假禁飛區(qū)（如附近機(jī)場(chǎng)），對(duì)“黑飛”無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)位置欺騙，讓其誤認(rèn)為進(jìn)入禁飛區(qū)而迫降或返航。
區(qū)域拒止：通過(guò)輻射特點(diǎn)策略軌跡欺騙信號(hào)，使黑飛無(wú)人機(jī)無(wú)法飛入受保護(hù)區(qū)域。
偵打一體化設(shè)備
偵打一體化設(shè)備將無(wú)源偵測(cè)和靈巧壓制進(jìn)行結(jié)合；無(wú)源偵測(cè)主機(jī)采用20M到6G全頻段偵測(cè)，800M到6G全頻段測(cè)向，并基于深度學(xué)習(xí)功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)市面所有無(wú)人機(jī)的偵測(cè)發(fā)現(xiàn)；通過(guò)結(jié)合靈巧壓制設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)、自動(dòng)處置，實(shí)現(xiàn)了真正的無(wú)人值守功能；該設(shè)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(wú)人機(jī)干擾槍
手持式無(wú)人機(jī)干擾槍，使用遠(yuǎn)距離電子信號(hào)干擾，3秒內(nèi)即可使無(wú)人機(jī)失去控制與衛(wèi)星定位訊號(hào)，有效驅(qū)離無(wú)人機(jī)或使其迫降。通過(guò)電源轉(zhuǎn)換成指向性多頻干擾信號(hào)，干擾信號(hào)強(qiáng)、指向距離遠(yuǎn)，可快速的將飛行中的無(wú)人機(jī)擊落。
五、系統(tǒng)功能
無(wú)人機(jī)預(yù)警
基于無(wú)線頻譜偵測(cè)的無(wú)人機(jī)預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)的發(fā)現(xiàn)、告知、預(yù)警、判別。預(yù)警過(guò)程將傳感器信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別，對(duì)信號(hào)進(jìn)行降噪和處理，對(duì)可出現(xiàn)的危險(xiǎn)提前預(yù)警，對(duì)危險(xiǎn)事件等級(jí)進(jìn)行預(yù)先評(píng)判，為危險(xiǎn)目標(biāo)的跟蹤和打擊提供基礎(chǔ)措施。
無(wú)人機(jī)打擊
切入傳統(tǒng)工作模式下，可通過(guò)地面安防聯(lián)動(dòng)、干擾槍等多種手段對(duì)低空危險(xiǎn)目標(biāo)予以攔截和打擊，通過(guò)綜合平臺(tái)對(duì)事件的判斷，根據(jù)事件級(jí)別、外界因素等條件自動(dòng)判斷最優(yōu)打擊手段，打擊過(guò)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(tái)進(jìn)行展示。
預(yù)案設(shè)置
預(yù)案設(shè)置是對(duì)預(yù)警范圍、防御范圍、處置方式、聯(lián)動(dòng)方式、打擊方式、天氣因素、人為因素的設(shè)置，建立預(yù)案處置模型庫(kù)，根據(jù)事件等級(jí)、類別設(shè)置預(yù)案啟動(dòng)的參數(shù)，預(yù)案提供無(wú)人機(jī)從發(fā)現(xiàn)、預(yù)警、處置到評(píng)估的整個(gè)流程的作業(yè)范本，指導(dǎo)工作人員各項(xiàng)操作的標(biāo)準(zhǔn)。
預(yù)案響應(yīng)
預(yù)案設(shè)置后，綜合平臺(tái)會(huì)根據(jù)事件等級(jí)和目標(biāo)類型啟動(dòng)相應(yīng)預(yù)案予以處理，預(yù)案執(zhí)行過(guò)程中采用“自動(dòng)處理為主，人工干預(yù)為輔”方式，當(dāng)無(wú)人值守時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的預(yù)案進(jìn)行執(zhí)行，有人值守時(shí)，系統(tǒng)會(huì)提示知道應(yīng)采取何種措施進(jìn)行處理，同時(shí)也可進(jìn)行人工干預(yù)，以達(dá)到最優(yōu)處理結(jié)果。
目標(biāo)區(qū)域低空管控
劃定目標(biāo)區(qū)域，對(duì)進(jìn)入該區(qū)域的無(wú)人機(jī)進(jìn)行識(shí)別和管制，對(duì)我方無(wú)人機(jī)進(jìn)行標(biāo)記，不限制禁飛區(qū)域，可進(jìn)行巡查任務(wù)。對(duì)外界無(wú)人機(jī)進(jìn)行飛行審批，通過(guò)后可進(jìn)入，預(yù)警系統(tǒng)不會(huì)進(jìn)行攔截和打擊，具備支持多架次，多時(shí)間段的管理和控制。
特征監(jiān)測(cè)比對(duì)分析
對(duì)無(wú)人機(jī)飛行數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)分析，建立數(shù)據(jù)庫(kù)，建立特征模型標(biāo)本庫(kù)，提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力，挖掘潛在安全隱患，提高重要目標(biāo)防護(hù)水平，提升目標(biāo)識(shí)別率，縮短目標(biāo)預(yù)警響應(yīng)時(shí)間。
輔助決策支持
對(duì)入侵的無(wú)人機(jī)從發(fā)現(xiàn)到捕獲的全過(guò)程進(jìn)行跟蹤和記錄，建立時(shí)間評(píng)估模型，對(duì)事件進(jìn)行評(píng)估，并生成評(píng)估報(bào)告，對(duì)處置方式進(jìn)行預(yù)判和指導(dǎo)，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。