原標(biāo)題：雷達(dá)搜索+光電跟蹤+反制槍,西電研發(fā)無(wú)人機(jī)“黑飛克星”
“基站基站，獵人已發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，是否擊落？”
“迅速擊落！”
隨著總指揮一聲令下，只見(jiàn)空中一架試圖接近典禮核心區(qū)域的“陌生”無(wú)人機(jī)緩緩降落，停在早已清空的路邊空地上。
這是發(fā)生在4月初陜西黃帝陵舉行的“戊戌年清明公祭軒轅黃帝典禮”開(kāi)始前實(shí)戰(zhàn)演練的一幕：一架未事先報(bào)備的無(wú)人機(jī)欲“闖入”管制空域，被應(yīng)陜西省公安廳邀請(qǐng)到場(chǎng)負(fù)責(zé)反制無(wú)人機(jī)的西電團(tuán)隊(duì)提前擊落。
這支由西安電子科技大學(xué)雷達(dá)信號(hào)處理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室蘇濤教授團(tuán)隊(duì)、天線與微波國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王新懷副教授團(tuán)隊(duì)、信息感知協(xié)同創(chuàng)新中心楊明磊副教授團(tuán)隊(duì)抽調(diào)精兵強(qiáng)將共同組成的“反黑飛天團(tuán)”，利用學(xué)校為軍隊(duì)和國(guó)防現(xiàn)代化作出重要貢獻(xiàn)的相關(guān)學(xué)科先進(jìn)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，研發(fā)反“黑飛”民用設(shè)備，并成功協(xié)助陜西省公安廳完成相關(guān)保障任務(wù)。
問(wèn)題導(dǎo)向：黑飛無(wú)人機(jī)隱患巨大
試想，假如你正在參加一場(chǎng)大型集會(huì)，突然一架經(jīng)非法改裝的無(wú)人機(jī)從天而降，后果會(huì)怎樣？
近年來(lái)，伴隨我國(guó)低空領(lǐng)域的逐步開(kāi)放，無(wú)人機(jī)、航模等民用低空飛行器的使用量和保有量日漸增多，它們給民眾帶來(lái)“航拍”“無(wú)人機(jī)送貨”“噴灑農(nóng)藥”等諸多便利的同時(shí)，也帶來(lái)了一定的隱患——一旦違規(guī)飛行，將給民航機(jī)場(chǎng)、大型集會(huì)現(xiàn)場(chǎng)、監(jiān)獄等重要場(chǎng)所帶來(lái)巨大安全威脅。
這種違法違規(guī)或未經(jīng)登記的飛行，稱之為“黑飛”。據(jù)了解，常見(jiàn)飛行器通常被分為固定翼、直升機(jī)和多旋翼幾種。因優(yōu)良的操控性能，近年來(lái)多旋翼成為低空飛行的新星。此類(lèi)無(wú)人機(jī)搭載智能化的“大腦”——飛控系統(tǒng)，飛手通過(guò)數(shù)據(jù)信道發(fā)送信號(hào)，使地面控制參數(shù)與無(wú)人機(jī)進(jìn)行交互，無(wú)人機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)超視距自主飛行，目前的黑飛就以這種形式居多。如何通過(guò)一款便攜實(shí)用且成本較低的產(chǎn)品，像軍隊(duì)作戰(zhàn)一樣快速有效反制“黑飛”，成為近年來(lái)困擾包括公安在內(nèi)很多單位的難題。
其實(shí)各種棘手的“黑飛”問(wèn)題，西電早在本世紀(jì)初就已經(jīng)關(guān)注到。專家們認(rèn)為，復(fù)雜條件下，能否及時(shí)準(zhǔn)確識(shí)別并定位違規(guī)飛行器，迅速切斷飛手和飛行器的信號(hào)并阻斷其自動(dòng)定位系統(tǒng)，最終在保障人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全的前提下將其捕獲或驅(qū)離，是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。
憑借以往積累的軍口科研經(jīng)驗(yàn)，西電相關(guān)團(tuán)隊(duì)圍繞上述問(wèn)題展開(kāi)持續(xù)攻關(guān)，拿出了自己的解決方案。
黑飛克星：雷達(dá)搜索+光電跟蹤定位+反制槍
西電“黑飛克星”反制系統(tǒng)由雷達(dá)、光電系統(tǒng)和反制槍三個(gè)部分構(gòu)成。雷達(dá)是“眼睛”，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的廣角探測(cè)預(yù)警。光電系統(tǒng)是“手電筒”，方便確認(rèn)目標(biāo)。反制槍則可以直接對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行干擾打擊，防止破壞活動(dòng)的發(fā)生。指揮部可以憑借西電研發(fā)的這套系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)“黑飛”無(wú)人機(jī)的“探測(cè)-跟蹤-處置”一體化快速管控。
“為了把隱患扼殺在萌芽中，使黑飛在進(jìn)入管制區(qū)域前就能被發(fā)現(xiàn)，我們用雷達(dá)來(lái)預(yù)警，而在這方面我們西電掌握核心算法。”據(jù)楊明磊介紹，一旦管控區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)“黑飛”無(wú)人機(jī)，團(tuán)隊(duì)即可以通過(guò)雷達(dá)對(duì)意圖進(jìn)入禁飛區(qū)的低空飛行器進(jìn)行提早識(shí)別并定位，確保重點(diǎn)空域安全。
雷達(dá)是西電的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，早在二十世紀(jì)六十年代初，西安電子科技大學(xué)就在保錚院士主持下成功研制出我國(guó)第一臺(tái)微波氣象雷達(dá)。現(xiàn)如今，西電憑借全國(guó)唯一的信息感知技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心、雷達(dá)信號(hào)處理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、天線與微波技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，依然在雷達(dá)探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域保持領(lǐng)先。西電反“黑飛”設(shè)備的目標(biāo)探測(cè)采用低成本相控陣?yán)走_(dá)，這種雷達(dá)的主要工作機(jī)制是電控相掃或頻掃，具有機(jī)動(dòng)性好，可對(duì)大范圍內(nèi)快速移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別的特點(diǎn)。區(qū)別于慢速旋轉(zhuǎn)且存在機(jī)械故障風(fēng)險(xiǎn)的機(jī)掃天線，相控陣?yán)走_(dá)可以做到快速預(yù)警處置的同時(shí)靜默工作，可很好滿足一些會(huì)場(chǎng)的肅靜及無(wú)走動(dòng)的需求。
作為反“黑飛”設(shè)備的重要武器之一，反制槍功不可沒(méi)。據(jù)了解，無(wú)人機(jī)和飛手之間的數(shù)據(jù)傳輸一般通過(guò)固定信道，只需對(duì)信號(hào)命令（無(wú)線信號(hào)頻段為2.4GHz）、圖像傳輸（5.8GHz）、GPS（1.575GHz）和900MHz等多個(gè)功能不同頻段無(wú)線信號(hào)進(jìn)行有效干擾，即可切斷無(wú)人機(jī)與操作者的連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)的迫降捕獲和驅(qū)離。
6次斬獲全國(guó)大賽獎(jiǎng)項(xiàng)的西電“黑飛克星”反制槍外形酷似一把輕巧的沖鋒槍，由電子信息工程專業(yè)王新懷副教授指導(dǎo)研究生與本科生團(tuán)隊(duì)共同制作完成。該反制槍主要運(yùn)用一種基于軟件無(wú)線電的反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，通過(guò)GPS欺騙、針對(duì)性頻點(diǎn)壓制、轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙型偽信號(hào)干擾3種技術(shù)比較領(lǐng)先的干擾模式，可以有效干擾1km范圍內(nèi)的低慢小無(wú)人機(jī)，迫使它們降落或者自動(dòng)返航。
“我們的黑飛克星反制槍采用的是較為溫和、安全的方式使無(wú)人機(jī)迫降。”據(jù)“黑飛克星”無(wú)人機(jī)偵測(cè)與反制系統(tǒng)的指導(dǎo)老師王新懷副教授介紹，“比起市面上其他的技術(shù)手段來(lái)說(shuō)，我們的智能化反制無(wú)人機(jī)系統(tǒng)功耗低，能量利用率高，靈活性高，響應(yīng)速度快，成本低。而且經(jīng)測(cè)試證實(shí)，西電的這套設(shè)備從發(fā)現(xiàn)目標(biāo)到迫使目標(biāo)降落，整個(gè)過(guò)程最快只需十幾秒。”
未來(lái)方向：滿足民用更多需求
目前，民用雷達(dá)正當(dāng)行業(yè)風(fēng)口，很多單位都在積極研發(fā)。雷達(dá)應(yīng)用領(lǐng)域很廣，除不斷迭代的軍事需求外，民用領(lǐng)域也離不開(kāi)它，特別是有待進(jìn)一步挖掘潛力的無(wú)人遙感、無(wú)人駕駛、人工智能機(jī)器人、智慧交通等技術(shù)，均依賴?yán)走_(dá)技術(shù)的進(jìn)步。
西電雷達(dá)信號(hào)處理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室深耕雷達(dá)領(lǐng)域數(shù)十年，擁有多項(xiàng)行業(yè)領(lǐng)先的核心技術(shù)。在國(guó)家軍民融合戰(zhàn)略支持下，2017年，西電憑借雷達(dá)信號(hào)處理等學(xué)科技術(shù)優(yōu)勢(shì)，獲批成立陜西省民用雷達(dá)工程研究中心。在該中心的整合推動(dòng)下，將成套反“黑飛”民用裝備成功推向了社會(huì)應(yīng)用，取得了較好的反響。
團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人蘇濤教授說(shuō)：“西安電子科技大學(xué)自成立以來(lái)，為國(guó)防現(xiàn)代化做出了很多貢獻(xiàn)，時(shí)至今日未忘初心。我們的反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)已有系列產(chǎn)品和發(fā)展規(guī)劃，伴隨著團(tuán)隊(duì)科研的不斷深入，后續(xù)會(huì)開(kāi)發(fā)更加智能的自動(dòng)化反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)以及功能更加強(qiáng)大的無(wú)人機(jī)管控平臺(tái)。”
“當(dāng)然，‘黑飛’背后還有很多關(guān)于無(wú)人機(jī)制造標(biāo)準(zhǔn)、改裝、監(jiān)管等一系列復(fù)雜的問(wèn)題，我們主要是從具體實(shí)戰(zhàn)角度做一些力所能及的工作。我們有信心研發(fā)并不斷推出更好的產(chǎn)品，來(lái)滿足更多的國(guó)防和民生需求。”蘇濤進(jìn)一步補(bǔ)充道。
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