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設備與工具背景介紹
隨著微小型民用無人機的智能化、多樣化和大眾化，它已經(jīng)廣泛應用于航拍、植保、巡線等領域。
隨著微型無人機的廣泛應用，近些年無人機引起的安全事故率也在不斷攀升，有的甚至已經(jīng)造成嚴重的危害。比如，在2021年6月的杭州蕭山機場以及2017年4月的成都雙流機場都曾發(fā)生多起“黑飛無人機”影響航班降落的事件，美國曾經(jīng)發(fā)生過無人機“擅闖白宮”事件，在邊境地區(qū)無人機被用于跨境走私等。這一系列事件都反應出違規(guī)飛行無人機對公共安全已經(jīng)造成了極大的隱患，如果無人機沒有被規(guī)范的使用，將會對我們的生命財產(chǎn)構成嚴重威脅。
無人機騷擾蕭山機場致航班延誤[1]
無人機墜毀在白宮草坪上[2]
面對惡意無人機的威脅，不由的讓人產(chǎn)生疑問，我們有什么辦法呢？一方面，我們需要制定相關的法律法規(guī)來使無人機的應用更加規(guī)范合理；另一方面，為了避免無人機的發(fā)展給公共安全和生命財產(chǎn)帶來損害，我們也必須及時探測到惡意無人機，并及時采取措施對其實施反制。正如我們知道的那樣，法律無法禁止犯罪，所以我們必須充分認識到問題的嚴峻性，以及研究相關技術的緊迫性。
現(xiàn)階段解決辦法
目前，國內(nèi)外已經(jīng)有一些無人機探測技術和無人機反制技術。
常見的無人機探測技術
1.無線電頻譜探測：這種方法主要通過檢測無人機與遙控器之間的無線電通信來判斷空域內(nèi)是否存在無人機。它通常由一個或多個無線電天線和一個頻譜分析儀組成。
優(yōu)點：價格便宜，可以同時檢測多架無人機，不受無人機型號的影響，探測距離較遠；
缺點：難以探測無線電靜默的無人機，在無線電信號復雜的區(qū)域性能較低；
2. 聲音信號探測：該方法通常由一系列麥克風陣列組成，用于檢測無人機發(fā)出的聲音，并計算目標的方向。
優(yōu)點：可探測相鄰的所有無人機，可繞過障礙物探測無人機，易于部署；缺點：易受環(huán)境噪聲的干擾，探測范圍小，難以探測微型或者靜音無人機；
3. 光電信號探測：這類方法主要通過相機（帶紅外感知功能）來感知周圍的無人機，并基于機器學習的方法對目標無人機進行識別。
優(yōu)點：探測設備體積小、價格低，易于部署，不受地面雜波干擾，可保存視頻作為證據(jù)，可探測自動飛行的無人機，可同時探測多架無人機；
缺點：在復雜城市環(huán)境中誤檢率較高，無法探測被遮擋的目標；
4. 雷達探測：雷達是一種利用無線電能量探測物體的裝置。它通過發(fā)射并接收反射回的無線電信號來測量物體的方向和距離（位置）。
優(yōu)點：探測范圍廣，具備持續(xù)跟蹤能力，定位精度高，可探測自動飛行的無人機，可同時探測多架無人機，不受天氣的影響；
缺點：設備費用高，（視覺也是如此）在城市環(huán)境中的探測可靠性低；
思考：現(xiàn)有的無人機探測技術大都集中在地對空的探測上，然而這種探測方式容易受到地面障礙物、雜波等干擾。我們是否可以考慮空對空的探測方式呢？空對空探測可以擁有更廣闊的視野范圍，同時也可以避免被地面物體的干擾。比如，將空中的探測設備部署到我們自己的無人機上面，可以增加探測的靈活性和機動性。不過，受到各種因素的影響，空對空的探測性能相對地對空探測會弱一些。為了充分發(fā)揮地對空探測和空對空探測的優(yōu)勢，地、空協(xié)同的探測方式或許會是未來無人機探測的一種趨勢。
常見的無人機反制技術
1. 基于地面上的網(wǎng)槍：這種方法簡單粗暴，但是對于低空下緩慢飛行的無人機非常有效。這種方法曾被比利時警方采用，用于保護美國總統(tǒng)拜登和比利時國王的會面。從視頻中可以看出，該技術的作用半徑并不大，僅適用于小范圍的防衛(wèi)。但是它的劣勢也是明顯的，被擊落的無人機容易造成地面上的人和物的損傷。
地面上發(fā)射網(wǎng)槍捕獲惡意無人機[7]
2. 信號干擾槍：這種技術利用較強的無線電信號干擾無人機的飛控信號和GPS信號，迫使其無法正常飛行。它已經(jīng)被廣泛部署在機場、演唱會現(xiàn)場、體育館等場所。干擾槍的作用半徑通?？梢赃_到300米左右。這也是目前民用領域最可靠的反無人機手段。但是，信號干擾被嚴格管控，特別在機場等重要設施附近可能干擾到其它重要電子設備。
信號干擾槍迫使惡意無人機降落[8]
3. 激光武器：這種技術通過大功率的高能激光毀傷目標無人機。它主要應用于軍事領域，通常被部署在軍隊中用于反制無人機集群的攻擊。目前，中國、以色列、美國、英國等多個國家都已經(jīng)部署了該類型反無人機武器。由于該武器的殺傷力較大，所以不適用于民用領域。
地面激光武器毀傷惡意無人機[9]
4. 無人機捕捉無人機：該類方法通過讓一架無人機攜帶一張展開的網(wǎng)，去捕捉惡意的無人機。它曾被日本警方采用，還成立了專門的“反無人機小分隊”。這種方案的好處是惡意無人機不至于掉落地面造成額外的損傷，不過，真實的惡意無人機應該不會呆在原地等待被抓吧。
無人機抓捕惡意無人機[10]
5. 捕捉無人機的老鷹：這是一種荷蘭警方開發(fā)的反無人機技術。他們通過訓練一些老鷹來捕捉惡意的無人機，據(jù)說效果還不錯，他們甚至還成立了一支“鷹警編隊”。但是，動物保護組織對該行為表示強烈譴責。
訓練老鷹抓捕惡意無人機[11]
思考：總的來看，現(xiàn)有的反無人機技術都存在或大或小的缺陷，在實際中的使用效果難以令人滿意。我們期望的是一種高度智能化、自主化的反無人機技術，是一種不需要人參與的技術。受到“無人機捕捉無人機”、“基于地面網(wǎng)槍反制”和“老鷹捕捉無人機”這些反制技術的啟發(fā)，再結(jié)合當前人工智能技術的快速發(fā)展，我們是否可以通過人工智能技術讓追捕的無人機擁有老鷹的智能和靈活性，并讓其攜帶網(wǎng)槍，去追捕空中的惡意無人機呢？！
未來我們將進一步分析無人機探測與反制的相關技術，更多原創(chuàng)內(nèi)容敬請期待！
參考資料
[1]https://new.qq.com/omn/20210404/20210404A08JKC00.html
[2] https://trackimo.com/close-drone-encounters-increasing/
[3]http://www.szmd2006.com/2017/ad_0705/165.html
[4] https://www.robinradar.com/press/blog/9-counter-drone-technologies-to- detect-and-stop-drones-today
[5]http://news.sina.com.cn/o/2017-11-27/doc-ifypacti8612178.shtml
[6]http://yizefeng.cn/index.php/tag/auds/
[7] https://news.tezhongzhuangbei.com/zbkx_date_11994.html
[8]http://5b0988e595225.cdn.sohucs.com/images/20180810/eb71b1a3908c4ca3a0a9db9323fd1c33.gif
[9]http://5b0988e595225.cdn.sohucs.com/images/20170923/11a505d289384d84985510f191057c79.gif
[10]http://zkres2.myzaker.com/201801/5a6232067f52e967600000a9_raw.gif
[11]http://cloud2.dorastory.com/media/django-summernote/2016-12-03/a95da76d-6431-475d-8ccd-c6c3733eb77f.gif
[12]https://www.douban.com/note/528772714/（封面）
知乎鏈接：
微小型無人機，一把雙刃劍？- 空中機器人前沿的文章 - 知乎 https://zhuanlan.zhihu.com/p/438168558
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注：本文由西湖大學智能無人系統(tǒng)實驗室博士生鄭業(yè)原創(chuàng)，我號系授權轉(zhuǎn)載。
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