司法监所无人机防御系统解决方案

一、系统概述：

根据民航局统计数据显示，截至2023年8月，国内无人机使命登记系统注册无人机数量达到111万架，较2022年底增长了15.9%。随着无人机数量激增，近年来无人机“黑飞”事件屡见不鲜，无人机对司法监所安全的潜在威胁逐渐凸显。

通过整理近年来安全事件报道，国内外频繁发生无人机入侵司法监所的安全事件，涉及传递违禁物品、窃取监管信息、协助逃脱、甚至策划恐怖袭击等多种类型，给司法监所安全带来了多方面的挑战，无人机防御系统的部署刻不容缓。

司法监所出于占地面积、保密性等考虑，多建造在远离城市的地区，有着其独特的安防需求和难点：占地面积大、防范空域空旷，入侵无人机可能从任何方向进入，需要对防范区域进行全天候全时段无死角的无人机探测和反制。

本无人机防御系统主要用于对警戒区域的“低小慢”目标进行探测、识别和反制。该系统主要由无人机探测雷达、无线电侦测和干扰等设备组成。

其中，无人机探测雷达是调频连续波雷达，具有探测能力强、测角精度高、虚警率低、航迹跟踪稳定、不易受环境干扰等技术优势，支持24/7全天候运行、360°全方位预警，用来发现、监视、跟踪、测量活动目标。雷达将这些目标的运动信息按照规定的格式传输上报给监控中心，以便随时掌握监控区域的运动目标的实时相关信息。

无人机侦测和反制设备基于智慧频谱技术，通过无源被动感知无人机信号特征并识别和定位无人机，也可自主学习无人机信号，不依靠数据库，识别疑似无人机，利用单站精准三维定位无人机及遥控器的位置，并作出反制安排，具备无人值守功能，设备侦防一体，小巧易用，能同时多架次侦测和反制所有黑飞无人机（包括大部分工业级无人机）。

二、设计思路：

系统建设以实际需求为导向，以实际应用为目标，以实际效果为标准，贯彻“适用、可靠、先进、经济”的原则，立足成熟技术，满足当前任务需求，保证设备性能和可靠性。

系统建设的目标如下：

• 同时具备对远距离的无人机探测、识别、跟踪能力。
• 系统不受天气影响，全天候7*24小时工作；
• 能识别主流无人机生产厂商和型号。
• 系统具备自动侦测报警功能，可实现无人值守。
• 具备对无人机精准定位能力。
• 具备无人机电磁干扰能力，迫使无人机驱离或迫降。
• 整个系统设备要求重量轻，功耗低，易于架设。

系统建设满足以下原则：

• 先进性：充分利用先进的但相对成熟的技术和装备，使系统在尽可能长的时间内与社会发展相适应。
• 可靠性：从设备选型到系统搭建，从网络规划到软件使用，将选用成熟稳定的技术和产品，最大限度保障系统的稳定和可靠性。设备选型方面，兼顾实用性、可扩展性。
• 安全性：由于无人机管控工作特殊性，系统安全尤为重要。本项目的核心部件来源渠道均可控，最大限度保证系统的安全，系统具备兼容性和可扩展性；
• 保密性：系统在工作过程中的信息做好保密措施，不泄露信息，确保信息安全。
• 可维护性：在系统设计及安装方面，考虑供电、日常管理操作和后期维护等诸多因素，在保证安全、整体美观大方的前提下，要达到系统的可维护性。

公司围绕司法监所无人机防御课题积极开展相关研究工作，此次研发的无人机防御系统是经多年努力取得的重要成果。该系统在国内外众多项目上得到验证，误报率、稳定性和反制打击能力得到检验，性能指标均达到且优于行业标准。

图 1部分国内应用案例展示

三、系统组成：

无人机防御系统由无人机探测雷达、无线电侦测和干扰设备以及管控平台（可融入已有监控大屏）组成。侦测防御系统具备无人机早期预警、无人机跟踪定位及无人机反制功能。通过无线电侦测和干扰设备监测当前电磁环境的无线电信号，实现对无人机的早期预警，同时无人机探测雷达可以提供无人机方位信息。除此之外，无线电侦测和干扰设备、雷达探测设备可以提供精准的方位引导，且对该频段电磁信号进行有效压制。无人机侦测防御系统可完成100KHz～6GHz频段范围内的无人机早期预警、多目标实时跟踪定位、无人机有效反制整个闭环工作。

图 2无人机侦测防御系统组图

四、系统工作原理：

1、雷达探测分系统

雷达探测分系统是用雷达的方法发现目标并测定它们的空间位置。雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率(径向速度)、方位、高度等信息。雷达白天黑夜均能探测远距离的目标，且不受雾、云和雨的阻挡，具有全天候、全天时的特点。

主要用于对低空飞行器进行探测定位，可区分筛出鸟类，准确度高、虚警率低，对输出目标四维坐标信息(距离、俯仰、高度、速度)，并通过分析目标的位置、回波等信息对其进行识别分类，并上报指挥控制系统。雷达可同时对多批目标快速作出响应，具有全空域搜索转局部搜索功能，可与干扰反制系统级联动。

2、无线电侦测分系统

无人机无线电侦测分系统能实现对异常无人机电磁信号的预警防范，是为提高敏感区域安全管理而开发的专用安防产品。它基于无线电侦测感知技术，对安全区域实施保护。无人机无线电侦测分系统具备无线电侦测全天候、远距离、早期预警探测的特点，能最大效果的监控异常电磁信号，为敏感区域创造安全的空域环境。

无人机无线电侦测分系统不仅可以监测当前环境中的无线电信号，针对无人机的电磁信号，更具备精准测向能力，以下通过分析无人机机理来了解系统工作原理。民用无人机生产简单、价格低廉、销售渠道多、个人容易获取，具备的主要特点如下：

• 体积小、低空飞行和隐身化设计：无人机除了自身体积较小外，往往还采用结构隐形设计（仿造军用无人机外形结构）和伪装色设计，并常常在夜色掩护下行动，容易躲避雷达、光学探测。
• 飞行过程噪声低：静音化的电力驱动系统，大大降低被人为发现的概率，往往是无人机已经进入区域执行任务，守卫人员还毫无察觉。
• 事件突发性强：多旋翼无人机起飞降落突然，起降地点随意性大，可供侦测预警时间缩短，发现难度大。

无人机的遥控遥测系统组成图如下（以大疆为例）。

图 3 无人机遥测遥控组成

当前，许多飞控和图传信号均工作在2.4GHz，且在 2400MHz～2483MHz范围内呈动态变化，飞控信号占用带宽2MHz，持续时间短，频点在各个信道间切换；图传信号占用10MHz，一段时间内电平值和频段较稳定。如精灵 4 无人机使用 Lightbridge 技术，区别于传统 WiFi 信号传输，使用高效的单向广播数据传输方式，增加了控制距离，理想情况可达2公里；上行链路飞控信号采用跳频（FHSS）+ 扩频（DSSS）技术，传输稳定性高，抗干扰能力强；下行图传链路采用 MIMO 多天线技术和OFDM 调制方式；下行图传链路实时监测各信道干扰状态，动态选择最优信道工作（如下图所示）。

图 4无人机遥测遥控频谱

通过监测遥控与图传信号，可以在时域与频域对信号进行有效识别（如下图）。

图 5无人机遥测遥控频谱信号识别

通过对上述无人机的特点分析可知，作为无人机“神经系统”的无线电遥控遥测设备在起飞后处于持续工作中并不断向外辐射着无线电信号，这个可以作为侦测处置的切入点，通过综合分析处理，发现并识别目标，确定目标辐射源方位，有效提升无人机检测概率。

图 6无线电侦测系统工作原理

3、无线电干扰分系统

无人机无线电干扰分系统，通过发送无人机常用的无线电波，来覆盖或淹没无人机通讯和导航信号，使无人机无法正常接收和解码通信信号。这种干扰方式通常被称为“信号淹没”，可以有效地干扰无人机的遥控通信系统，从而干扰无人机的飞行和控制。根据无人机的设计不同会产生返航、驱离、降落以及坠落的管制效果。这种技术具有非接触性、快速响应和高效率等特点，是目前无人机反制领域的一种有效手段。

图 7无线电干扰无人机示意图

4、管控平台

管理平台为无人机防控系统的显控中心。平台提供全面的无人机探测、识别及反制能力，能快速、精准、高效处置入侵无人机目标。平台通过组网与雷达探测分系统、无线电侦测分系统互联通信，进行数据整合、解算、策略分析、信令控制等操作。最终，通过无线电干扰分系统来驱离或迫降无人机。

该平台采用网络接口，可实现多设备，多系统组网数据共享。是一套具有开放兼容、接口标准化、集中控制、数据融合的开放性平台。从而实现以三维平台为支撑，全面的设备集成为基础，完善的算法为核心实现从模型、矢量数据的生成到多路数据汇聚到统一终端展示实施追踪打击的完整业务链。

图 8管控平台图

五、方案技术优势：

• 集探测、跟踪、识别、反制于一体：采用主动雷达预警探测，无线电监测、识别、打击的设计，形成多层级、多区域的无人机防御管理体系。
• 超强的无人机防御能力：探测雷达加无线电监测、反制多管齐下，使系统拥有了更远的探测距离、更高的探测精度、更好的处置手段。
• 可视化的上位机交互：上位机采用可视化设计，各防护区域、防护层级一目了然，系统操作简单，信息完整。
• 全天候无人值守工作：系统不受气候条件影响，可全天候无人值守工作。
• 识别能力强：构建无人机发射机频谱特征库，能够对特征库内的无人机的厂家、型号进行识别，并提供扩展接口，不断更新数据库。
• 全频段宽带监测与信号分析：侦测频段覆盖100KHZ-6GHz，实时带宽100MHz，可靠保证跳频信号的检测。具备信号记录与分析功能，为信号取证提供原始数据支持。
• 采用超高频宽带干扰技术：采用超高频宽带干扰技术，有效功率（信道功率）高，干扰距离远。
• 高集成度：所有设备共轴安装，安装方便，校准简单。
• SDK开放：开放的SDK工具，便于系统联动相关的配套设备；也可以被集成与安保平台实现一体化管理与联动。

在防御区域部署无人机防御系统，实现对外来无人机预警和拦截。无人机防御系统主要由探测单元、反制单元及操作系统组成。技术方案对比如下：

1、技术对比-探测单元

2、技术对比-反制单元

3、综合技术方案对比

结合上述对比分析，建议选择方案三：主动雷达+无线电侦测/干扰技术路线。

六、详细技术方案：

1、系统功能

无人机侦测防御系统提供无人机探测预警功能、无人机跟踪定位功能、无人机反制功能。

• 无人探测预警功能

系统通过无人机探测雷达，当目标进入防区时，通过雷达主动搜索探测输出目标精确的位置信息，包含距离、角度、速度、高度。同时以无人机发射无线电信号作为目标，在遥控器开启后的第一时间（无人机尚未起飞），系统可迅速自动对其进行探测和发现，并对探测到的无人机信号进行自动告警。

• 无人机跟踪定位功能

系统可实现对多台无人机同时进行测向定位、跟踪并在上位机上，基于地图上实时显示轨迹。通过智能AI学习算法，和对无人机的大数据分析，能够大幅减少漏报和误报，实现多台无人机的实时精准跟踪和定位。

• 无人机反制功能

干扰拦截系统通过发送无人机常用的无线电波，来覆盖或淹没无人机通讯信号，使无人机无法正常接收和解码通信信号，从而使无人机失去飞控指令，使之无法正常飞行。根据无人机的设计不同会产生返航、驱离、降落以及坠落的管制效果。

图 9无人机防御系统示意图

2、主要技术指标

• 无线电侦测分系统
• 侦测接收频率范围:100KHz~6GHz；
• 实时带宽：100MHz；
• 干扰频段：标配：9GHz，1.6GHz，2.4GHz，5.8GHz，1.2GHz，5.2GHz
• 侦测距离：≥2KM
• 反制距离：≥1.5KM
• 水平作用角度：0°~360°；
• ★拦截响应时间：≤5s；
• 电磁波辐射强度：满足GB 8702-2014；
• 设备供电电压：80~264VAC（50/60Hz）；
• 设备功耗：＜600W；
• 待机工作温度：－25℃~+55℃ ；
• 定位：支持GPS+北斗自动定位；
• 展开撤收时间：＜5分钟；
• 通信接口 :RJ45接口；
• 指北功能：支持自动校北；
• 频谱识别：可识别无人机的遥控和图传占用频谱；
• 机型识别：支持大疆的御系列，M系列，精灵系列的具体机型识别，其他的统一显示为WIFI无人机。
• 定向功能：可以根据使用者的需求，将无线电侦测和反制设备的天线转动至某一指定的具体方位角，从而限定侦测打击的范围为该方位角的±30°范围内，从而避免干扰其他方向。
• 工作温度：-40 ~ 70℃；存储温度：-40 ~ 85℃
• 重量：25KG；尺寸：326*240*645mm
• 外壳防护级别：IP65。

• 雷达探测分系统
• 工作体制:调频连续波（FMCW）；
• ★发射频率：K波段（ISM 24GHz）；
• ★峰值发射功率：≤10W；
• 探测距离：≥3000米（迷你无人机RCS 0.01㎡）；
• 距离精度：10米；
• 最低探测高度：40米；
• 探测速度范围：2m/s-30m/s
• 水平探测范围：0°~360°；
• ★俯仰探测调节范围：0°~90°；
• 俯仰波束范围：不小于30°
• 天线搜索速度：≥60°/S；
• 可同时跟踪数量：≥50个
• 指北功能：支持自动校北；
• 雷达供电电压：170~264VAC（50/60Hz）；
• 雷达功耗：小于150W；
• 待机工作温度：－25℃~+60℃；
• 展开撤收时间：＜5分钟；
• 通信接口：RJ45接口/RS485；
• 定位：支持GPS自动定位；
• 外壳防护级别：IP65;
• 雷达主机重量：小于30kg。

七、设备清单：

序号	设备名称	设备型号	设备外观	数量（套）	价格
1	无线电侦测和干扰设备	TXPJ2000		1
2	无人机探测雷达	TXPD3000		1
3	管控平台			1