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无人机乱飞越界?反黑技术让你就范

2017-03-30 09:47
空白小盒子
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无人机市场在疯狂生长,麻烦也接踵而来。无人机一再进入未被准入的地方,被称为“黑飞”,而反制“黑飞”的技术也在快速成熟中。

无人机被暂时禁飞了。2017年3月1日零时至16日24时,在以北京天安门广场为中心的200公里半径范围内,禁止一切单位、组织和个人进行各类体育广告娱乐性飞行活动。

北京市公安局发布这一消息之前,大疆创新科技有限公司(下称大疆)已在自己生产的无人机中设置了一个地理围栏系统,标记出无人机不能飞入的地方,比如机场及周边。一旦“越界”,无人机会立即自动返航。

无人机市场在疯狂生长,层出不穷的麻烦也接踵而来,无人机一再进入未被准入的地方,被称为“黑飞”。

1月15日,一名爱好者为了拍摄日落,操控自己的无人机飞入浙江萧山机场净空区内。2月,无人机先后出现在四川绵阳、深圳、广东汕头等地机场。昆明长水机场甚至在三天内被无人机入侵了6次。

起降跑道两端和两侧的上空,是飞机起飞爬升、降落下滑,以及目视盘旋时所必需的空域——这就是机场净空区。在起飞、降落等低高度飞行状态时,空域内没有地面障碍物,才不会妨碍导航和飞行。无人机时不时闯入,令人猝不及防。

因此,反无人机设备的意义开始显露。

反“黑”技术原理很简单

一个十字形机身架,四个桨片,一部像游戏机手柄一样的操控器,这就是孩子也能操控的无人机。只要轻轻扭动操纵手柄上的按钮,就能遥控其起飞降落。

除了这类四旋翼、六旋翼等多旋翼飞行器,无人机的大家族还有固定翼、直升机两大类。

无人机的便利和低伤亡成本在本世纪改写了军方的作战思维与方式。随着技术的成熟,无人机的非军事用途近年也出现戏剧化拓展,谷歌、亚马逊及不少创新公司加入,使之成为消费性电子产品的下一个关注焦点。

但并不是所有的地方都欢迎无人机飞过。由于无人机仍不具备感应和躲避物体能力,在空域监管上,如何将无人机纳入一般飞机飞行的空域,各国都遇到规范困难。

按照《民用无人驾驶航空器系统驾驶员管理暂行规定》,7公斤以下、高度120米以下、500米范围内可视飞行等标准下的无人机无需取证,对于驾驶行为没有相关规定。目前市面上主流的无人机多在3公斤以下,均不在监管范围。

但在制约“黑飞”无人机的技术方面,一些国际军工企业和科技公司纷纷投入科研力量。

军工企业研制的反无人机防控装备,以激光拦截、传统火力拦截为主,这意味着所拦截的无人机将遭到毁灭式打击。科技公司的产品,则主要使用网式拦截和无线电干扰两种方式,无人机被发现和干扰之后,往往被迫降或沿原路返回,不会被炸毁。

网式拦截设备,操作起来很像是用猎枪打鸟。操作者用设备瞄准无人机,发射一张网飞出去,在空中张开,将无人机罩住迫使其降落。这需要操作者在瞄准时,对无人机的飞行有准确的预判。麻烦是如果操作者离无人机太远,瞄准的难度将大大提高,很可能捉不到无人机。

无线电干扰更有效率。无人机主要依靠两个信号来源进行操控,一个是操控端发出的飞控信号,另一个是定位信号,具体到中国的无人机,就是GPS信号或北斗信号。这两个信号来源是进行反制的关键。

“无人机的飞行频段、遥控频段由无线电管理委员会专门分配,GPS和北斗也分配了专用频段,只要是合法厂家生产的无人机,那么被屏蔽或干扰的就是相应的频段。”一家研发反无人机技术公司的经理贾航(化名)告诉《财经》记者。

正在飞行的无人机若被切断了飞控信号和定位信号,会“放空”,不知道往哪里飞、如何行动,之后会慢慢垂直落下,如果有风,便随风飘移直至落地。这种方式直截了当,虽然无人机有可能因风速等影响在下落过程中有所损坏,却远比军用反制设备造成的摧毁后果温和。

此外,也可以通过无线电干扰,仅切断飞控信号,这样无人机会乖乖地沿原来的飞行路线返航,且飞手无法调整它的航线。

反制最新的思路是:“逮捕”这个不速之客,屏蔽掉无人机与飞手之间的联系,操控无人机飞到反制者这边。

一些特殊场所,比如机场、军事基地、军营,或者如看守所等高度戒备的地方,可以固定布防反无人机设备:在一个区域周边布点安装雷达探测器、红外探测器、激光探测器等后,它会像哨兵一样值守,发现无人机靠近,便利用无线电干扰赶走或者抓捕无人机。

一些布防设备甚至考虑到了网络安全的问题,通过建立自检机制和报警功能以防范黑客入侵等小概率的潜在威胁。“哨兵”价格不菲,一个四方形的区域,仅在四个角安装,要花三四百万元。

轻质化、便携化,是当前反无人机行业的技术攻关方向。国内外市场上均可见背负式反无人机设备——一只大大的双肩包,里面装着电源和信号发射器,信号发射器往往被做成枪的形状,操作者只需举“枪”瞄准无人机。

操作者瞄准无人机后的关键技术点,是干扰效率。假如一架无人机在空中飞行时,它与飞手和反无人机设备操作者之间的距离都是300米,且恰好反无人机设备在这个距离下才能够干扰到飞手的信号,那么此时的干扰效率就是1比1。这样的干扰效率没有意义,相当于双方对无人机的制约力量相当。

想要更早地对无人机采取反制行动,就必须有更高的干扰效率。“我们也看过一些国外的反制产品,是1比2的干扰效率。”贾航透露。更高的干扰效率,不仅能及时赶走或抓获无人机,在一些极端情况下,还有可能为后续行动争取反应时间。这是当前国内外反无人机行业正着力解决的技术问题。“道高一尺魔高一丈”

当无人机的工作频段不在规定之内,反无人机设备就无计可施了。

也就是说,无人机生产厂商在制作过程中必须遵守规定,这是反无人机设备发挥作用的前提。

“对于厂家来说,极端情况不在我们的考虑范围之内,使用非法频段的无人机很少。”贾航说,一些航模爱好者可能给自制的无人机设定非法频段,一些很小的生产玩具或航模的厂家也可能使用非法频段。

规范无人机生产是管制的源头。近日,民航局局长冯正霖对媒体表示,民航局将研究推行无人机实名制以减少“乱飞”,对于娱乐型、运动型等轻型航空器,会在航空控制区建立电子围栏,无人机在出厂时即把机场数据录入,以此保证无人机无法进入各种飞行禁区。

规范民用无人机的呼声此起彼伏。2009年以来,中国民航主管部门颁布了多个相关管理文件,分别针对无人机的适航管理、空域管理、驾驶员资质管理。一架无人机想飞上天,除了遵守禁飞、限飞规定,要完成一系列审批手续,如空域飞行管制、航空器适航性审定、航空器驾驶人员审核和航空作业许可等。

当法规相对完整时,“关键是各个部门之间要做好沟通和协作。”华宁汉能(北京)航空技术研究院副院长林建对《财经》记者说。

有的无人机生产厂家主动给自己的产品套上“缰绳”,如大疆使用地理围栏技术,给产品进行了固件升级,标记出禁飞区,当无人机定位到处于禁飞区时,比如北京六环以内,它将无法启动,或在飞到禁飞区边缘时,将自动按照失控模式进行返航或者降落的处理。

“道高一尺魔高一丈”,在一些论坛上,已经在热烈讨论如何破解大疆的地理围栏系统。据《新京报》报道,有商家称千元可“破解”大疆无人机的禁飞区。据悉,北京朝阳区警方已介入调查。

一位无人机业内人士也提出质疑:“禁飞区,除了机场,还有一些军事设施或区域,这些都属于敏感信息,厂家如何有权利了解这些禁飞区的信息?”

反无人机行业,现在还没行业标准,为数不多的厂家各有各的发展方向。中国民用无人机的生产厂家已经破千,主要集中在深圳、广州,规模有大有小。对很多人来说,无人机还是新鲜事物,反制无人机就更是鲜有所闻。

不过,机场、公共安全领域逐渐产生了对反无人机设备的需求。“反制无人机肯定是特殊需求,不会像民用无人机用量那么大。”贾航认为,全国从事反无人机设备研制的公司可能也就五家。

《财经》记者通过网络检索该行业公司,结果未超过10家。2016年,全国反无人机设备采购量破百。2015年,这个数字不到10余台套。

一台反无人机设备价格约30万元。未来反无人机设备会不会像民用无人机一样普遍,现在还难以推测,当成本、售价降到几千元,普通人会不会想买一个,或给别墅区、小区的保安配一个?

“未来一两年,反无人机设备应该会发展很快。”贾航说。全球市场研究咨询公司Markets and Markets预测,到2022年,全球反无人机市场的规模将超过11亿美元。

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