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4.2.2分布式合成無源雷達利用現有的電信基礎設施作為照明源,增強無人機的探測能力。主要有兩種方法:基于蜂窩系統的解決方案和基于數字視頻廣播(DVB)系統的解決方案。
4.2.2.1基于蜂窩系統的無源雷達一種增強探測系統的方法,該系統可以通過使用反射式全球移動通信系統(GSM)信號來定位和跟蹤無人機。一種從無人機接收3G蜂窩反射信號用于跟蹤無人機的方法。利用3G蜂窩信號的多普勒特征來監控目標區域,并跟蹤無人機的軌跡。
4.2.2.2基于數字視頻廣播系統的無源雷達無處不在的數字電視信號被視為無源無人機探測雷達的有效照明源。與主動雷達方法類似可以使用微多普勒效應。無人機分類測試是通過螺旋槳驅動的微多普勒信號和機器學習進行的。實驗表明,塑料螺旋槳的微多普勒信號遠不如碳纖維螺旋槳可見。
無源雷達的一個明顯缺點是需要大量的后處理工作或多個接收機才能達到可接受的檢測精度。
4.3后向信號處理在無人機檢測中,需要努力從射頻前端的噪聲輸出中獲得目標的微弱稀疏反射信號。該領域的研究可分為兩類:傳統的基于信號特征的檢測和基于學習的模式識別。
4.3.1基于信號特征的檢測無人機螺旋槳的微多普勒效應被證明是無人機探測的一個有用特征。實驗證明,這種特征可以用來區分無人機和其他飛行物體。或者,一種基于hough變換的方法來提高檢測和跟蹤性能。該方法利用線性分布的微多普勒特征,能夠同時檢測和識別無人機。又或者,由飛行無人機引起的微多普勒效應也可用于檢測多個無人機,其中時間-頻率頻譜圖被轉換為節奏速度圖(CVD)。然后從CVD中提取步頻頻譜(CFS),作為每個班級訓練數據的基礎。K-means分類器用于基于CFS識別多個微UAS的組件。真實雷達數據上的實驗結果表明,這些方法能夠處理多個無人機,并具有令人滿意的分類精度。
4.3.2基于學習的模式識別基于學習的模式識別方法能夠對各種類型的對象進行分類。這項研究展示了一個無人機航跡與非無人機航跡的分類實驗,該實驗基于鳥、飛機和模擬無人機航跡的混合,主要基于航跡的統計特征,并產生了較高的準確率。基于神經網絡的方法采用深度學習技術來自動化傳統機器學習的特征工程過程。無人機檢測由CNN進行,CNN以高分類精度學習多普勒頻譜圖2D分布中的特征。深度信念網絡(DBN)被用于描述生成的譜相關函數(SCF)模式所體現的特征,以自動檢測和識別不同類型的無人機。實驗結果表明,該系統能夠有效地對微小無人機進行檢測和分類。基于學習的模式識別方法的好處是,此類系統可編程且可訓練以適應各種場景。
基于雷達的無人機檢測可以實現比目前其他傳感器更好的檢測性能。天線和信號處理器一直被認為是昂貴的實現選擇。雖然基于雷達的方法可以實現更好的無人機檢測性能(長距離和短距離),但它們在部署、校準和維護方面的成本很高。基于雷達的方法的操作要求技術人員具備雷達操作的相關背景,這對大規模的普遍性構成了重大挑戰。人們希望雷達元件重量輕、節能、價格合理、易于組裝,并且易于部署和維護。基于機器學習的后驗信號處理算法在提高無人機檢測的效率和準確性方面顯示出巨大的潛力。便攜式信號處理算法降低開銷的改進能力可以擴展基于雷達的無人機檢測的實現。
5.基于數據融合的無人機檢測
數據融合是整合多個數據源以產生比任何單個數據源提供的信息更一致、更準確、更有用的信息的過程,它有可能生成比原始輸入信息更豐富、更綜合的融合數據。數據融合方法可以利用每種方法的優勢,獲得比單一方法更穩健、準確和高效的組合結果。對于無人機檢測,數據融合可以用來提高無人機檢測系統的性能,以克服單一方法在某些特定場景中存在的缺點。
三、緩解措施
探測和緩解技術還不成熟。對無人機緩解的研究非常有限。國外開發了無人機防御系統的體系結構。在該體系結構中,他們規定了有效交戰范圍,包括初始目標范圍、探測范圍和對響應起主導作用的中和范圍。他們的報告顯示,當射程超過4000英尺時,基于硬件的反應和中和可以有效地進行。
根據架構,這些方法可分為三大類,第一個是物理捕獲,重點是用物理方法捕獲無人機。第二種方法是利用噪聲發生器干擾系統或傳感器,從而使無人機控制器無法操作無人機。第三種是利用系統或傳感器的漏洞獲得控制優先級。
1.物理捕獲
1.1漁網捕獲
網絡捕獲是一種消除無人機的物理方法。防御者使用槍支或某些特定武器來觸發網絡以捕獲無人機。1.2定向電磁脈沖電磁脈沖主要用于打擊車內的非法電子設施,這些設施可能會重新啟動或禁用控制系統的操作。
2.干擾
干擾是壓制進入限制區的無人機最常用的方法。防御者利用噪聲信號干擾無人機傳感器或系統的工作,以進行中和。一種利用無人機團隊形成防空雷達網絡的方法,該網絡可以干擾目標的傳感器。該方法可以檢測并否定未經驗證的無人機,其實驗結果表明,它們可以跟蹤和干擾DJI制作的模型,以離開限制區域,并證明在一個團隊中,N個無人機最多可以否定N×(N)?1) 目標。利用直接航跡欺騙和融合,入侵導航系統和軌跡控制系統的控制優先級。基于GPS欺騙干擾理論,利用軌道欺騙引導未經驗證的無人機從限制區飛出。結果表明,直接航跡和融合航跡都能使無人機偏離限制區域。一種使用SDR實現協議感知無人機干擾系統的方法。使用SDR實現遙控器的信號,并通過分析識別通信協議。SDR生成命令,控制UAS飛離限制區。比較三種不同的方法(音調、掃描和協議感知),以評估其方法的性能,這表明協議感知比音調和掃描干擾更有效。?音調:單個通道中心的窄帶信號。?掃頻:線性掃過整個2.4 GHz ISM頻段。?協議感知:模仿雙葉先進擴頻技術(FASST)和先進連續信道轉移技術(ACCST)的信號。干擾方法可以提供友好的零傷害方案,以壓制進入限制區域的無人機。干擾方法可以在不同層面(從硬件到軟件)對無人機提供中和效果。這種干擾可以大規模部署并長期有效。然而,當前的干擾無法產生防守者可以控制的方向性效果。干擾的效果是全方位的,可能會影響限制區域內的設備,并消耗能量。當無人機收到足夠的干擾信號時,干擾需要很長時間才能生效。在未來,干擾應該是可控的、定向的和快速反應的。