“反無人機定位技術新標準正為城市上空再添‘安全衞士’。”在6月中旬舉辦的國際標準組織無人駕駛航空器標準委員會第13次全體會議上,這句話擲地有聲。發言的是上海特金的企業代表,共同參會的還有來自18個國家的90多位專家。
你或許並不瞭解,特金無人機管控系統對我們的守護一直都在。第四屆進博會上,它專門針對無人機進行偵測預警與實時定位,自動鎖定目標,跟蹤攔截驅離……在3-5公里的半徑範圍內,編織起低空監管的“天網”。僅僅幾天裏,就幫助進博會執法人員,及時發現併成功處置多起“黑飛”無人機事件。
捕獲“黑飛”無人機,“天網”恢恢。
特金無人機探測、反制產品
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擾民擾航
2018年曾在國內上映的美國導演史蒂文·斯皮爾伯格的科幻冒險電影《頭號玩家》,講的是發生在2045年的故事,電影一開始,就有無人機送快遞的場景,彼時,觀眾看得好是羨慕……不過如今,這樣的“科幻”畫面,在現實生活中早已是常見。
無人機流行,能派上的用場很多,軍用民用許多領域,都有無人機的身影。在最近的烏克蘭衝突中,雙方盡遣無人機襲擾對方。但無人機的廣泛使用,也帶來不少安全隱患,擾民擾航,威脅嚴重。
特金無人機偵測裝備部署在樓頂
位於普陀區蘇州河畔的上海網紅建築“天安千樹”,2021年12月底開業後,因其獨特的造型,不僅吸引了眾多網友前來打卡,許多無人機也圍着建築四周飛行拍攝。有家住附近小區中遠兩灣城的居民反映,無論白天黑夜,都有無人機在“天安千樹”附近小區上空亂飛,有的飛行高度與一些高層住户的窗口幾乎持平;無人機扎堆飛行,免不了相互碰撞,“炸機”(操作不當墜落)事件時有發生,出現意外。一些居民還擔心無人機在住所上空盤旋,影響個人隱私等。
對軍事單位的威脅,也是個重要隱患。東部戰區海軍航空兵某場站周邊無人機擾航、偷拍等問題日益增多,給軍事機密保護、飛行空域管理造成了不小的困擾,尤其是軍機起降期間,飛行高度較低,無人機“黑飛”的存在,使飛行安全受到很大威脅,併成為制約戰鬥力提升的重大問題。
“2021年,無人機產業繼續領跑中國通用航空發展。全國無人機運營企業已達1.27萬家,實名登記無人機83萬架,飛行時間達到千萬小時量級。”中國無人機發展迅速,但在中國航空綜合技術研究所副總工程師、俄羅斯自然科學院外籍院士舒振杰看來,無人機帶來的防控挑戰同樣不可忽視,他分析説,合作目標無人機(遵守標準主動報告身份的無人機)具有飛行高度低、飛行器種類繁多、飛行區域複雜多變等特點,如果缺乏可靠的合作目標無人機監測平台,無人機有可能對人、財產和基礎設施造成嚴重的安全隱患;非合作目標無人機的主要威脅在於它們有可能對人、財產和基礎設施造成嚴重隱患,以及對治安防控要地、重點區域和重大活動臨時現場等管制空域構成嚴重風險,可能帶來巨大的經濟損失,造成極壞的社會影響。
特金TDOA網格化無人機管控系統可同時追蹤顯示多個無人機目標飛行軌跡
舒振杰坦言,無人機監管行業在應對低小慢目標的監管與反制技術層面還存在短板,“加強空天地一體化的低空合作目標與非合作目標相融合的無人機監管技術研究,是十分必要的”。
2
一秒識別
無人機“不守規矩”,自有對付它的利器。
“注意!園區內有兩架無人機未經報備正在‘黑飛’,其中一架頻率2477兆赫,另外一架頻率5725兆赫。無人機反制設備已經自動鎖定目標……”在閔行區浦江智谷,上海特金無線技術有限公司董事長姜化京,正帶領研發團隊模擬一場“無人機反制”試驗,目的是通過自主研發的TDOA(到達時間差)低空監控系統和產品,對“黑飛”無人機探測識別並精準驅離。
特金TDOA無人機偵測裝備可靈活部署在城市多個應用場景
“一直以來,無人機探測、發現、識別是我國無線電科技行業的技術難題。如何判斷無人機信號,無人機飛行是否合法及準確定位飛行軌跡,是亟待攻克的前沿技術。”作為無人機安防領域龍頭企業的掌門人,姜化京介紹説,TDOA是“Time Difference of Arrival”的英文簡稱,最底層的核心技術原理是“信號的到達時間差”算法,這種算法可以用來探測並定位無人機。
上海特金目前擁有近百項核心技術專利,其中大部分為發明專利。特金無人機探測定位精度已達到行業領先,識別速度也快得驚人,通常在一秒之內就可完成識別。如果確定發現的是無人機,系統將對無人機進行定位和後續跟蹤。若比對確認是有威脅的“黑飛”無人機,系統將自動開啓反制,使其迫降或返航。
上海特金TDOA無人機偵測裝備部署在國內某國際機場併成立了業界首個無人機擾航防範研究實驗室
2019年央視春晚長春一汽分會場,設在吉林省長春市,上海特金加入該會場無人機防禦保障隊伍,部署的TDOA無人機管控系統裝備24小時全天候、全天時持續運行,以中央表演舞台為中心,東西1000米,南北700米為核心保護區域,覆蓋區域達到4平方公里以上。
“警告!無人機進入防禦區!警告!無人機進入防禦區!”2月初的一天晚上8時52分,無人機管控平台發出告警聲響,屏幕界面四周閃爍紅色告警燈光,執勤人員收到告警短信,內容顯示“警告,發現無人飛行器×××進入,方位×××,距離700米,位置×××”。
經確認“黑飛”無人機實時位置與飛行軌跡後,執勤人員迅速通過對講機在內部通報實時信息:“注意!會場區域有一架無人機未經報備正在‘黑飛’,頻率2477兆赫,方位×××,距離610米。無人機反制設備已經自動鎖定目標,準備攔截驅離。”
話音剛落,無人機反制設備迅速開啓,通過釋放無線電干擾和壓制信號,有效切斷了無人機通信指控鏈路,阻止了其繼續飛行“入侵”,並迫使其原路返航,最終完成對“黑飛”無人機的驅離。
特金TDOA網格化無人機管控系統可同時識別顯示多個無人機目標飛行軌跡
特金TDOA網格化無人機管控系統立體分層防控效果示意圖
特金TDOA無人機管控系統這個一秒“獵手”,在十幾天保障期間,成功處置多起“黑飛”無人機偷拍事件,並協助當地公安逮到了“黑飛”飛手。
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十年磨劍
2019年10月間,第七屆世界軍人運動會在武漢舉行,這是世界軍人運動會歷史上規模最大、參賽人員最多的一次運動會,來自100多個國家的近萬名現役軍人同台競技。東湖賽區承擔着火炬傳遞、賽事舉辦等安保任務,還包括各國領導人下榻休息場所。上海特金承擔了東湖賽區低空安全保障任務。
針對東湖賽區賽事點分散、保障範圍較大、無線電環境要求嚴格的特點,特金採取“選點部署,圈層隔離”策略,通過部署全新研製的無人機防控裝備,搭建起覆蓋東湖賽區的TDOA網格化無人機管控網絡,使“黑飛”無人機“無處遁形”,武漢警方也得以在數起“黑飛”無人機在外圍預警區一出現就對其採取行動,消除安全威脅,有力保障了賽事期間賽區的低空安全。
特金技術人員操作便攜式無人機反制裝備
上海特金低空監控系統和產品成為“黑飛”無人機的剋星,是特金人艱苦研發的成果。
2003年,姜化京創業起步,上海特金誕生。中國市場對無線電監測產品的需求,促使他和他的團隊走上了自主研發之路。從2009年起,特金開始“TDOA時差無源定位技術”的研究,經過十年的持續攻關,最終獲得成功,實現了監管、反制無人機的技術突破,在國內首次把TDOA技術進行產品化和大規模商用,可謂“十年磨一劍”。
姜化京解釋説,這一系統基於的技術起源於無源雷達,雖與無線電測向同樣採用頻譜技術,卻能在捕捉無人機時有獨特的精準定位和軌跡跟蹤效果。系統對海量無人機的信號特徵進行提取,建立無人機的動態“指紋數據庫”,發現信號後與數據庫裏的特徵信號進行快速匹配,進而精準識別。如同利用網絡大數據為一個人產生一張“個性畫像”,以此實現對無人機的有效、高效監管。
特金TDOA網格化無人機管控系統數據分析界面示意圖
特金無人機偵測管控系統包含固定式、車載式和手持便攜式等產品設備,姜化京使用手持便攜式無人機偵測設備,給記者做了一次試用演示,設備開啓後,界面就顯示了“黑飛”無人機的品牌型號、工作頻率等特徵信息,同時伴有閃燈、聲音的告警。姜化京説,該設備偵測半徑是700米至1200米,一次充電後可連續使用三四個小時。
“以前人們使用反制設備,需要目測發現無人機以後再進行處置,有人形容是‘朝天犼’。現在的系統不僅解決了用户的基本需求,還可以把設備放在衣兜裏,便捷實用。”姜化京表示,“我們不僅能對大疆等主要型號無人機進行偵測預警和定位管控,還能對部分DIY無人機比如穿越機,進行有效的敵我識別和精準打擊。我們的產品技術曾獲得2017年聯合國國際電聯(ITU)頒發的全球最佳創新獎。在消費級和工業級無人機的管控和反制上,我們的產品處於國際領先水平。”
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構築“天網”
2021年10月28日,國內首部《低慢小無人機探測反制系統通用要求》團體標準在深圳正式發佈,首次系統闡述了低空安防領域多種無人機探測及反制技術標準規範。
特金便攜式無人機偵測裝備
由於民用無人機“低慢小”的特性,在城市複雜電磁環境與建築密集場景下,傳統飛行安全監管手段難以有效管控。此次由深圳市無人機行業協會牽頭,上海特金領銜起草,公安部特種警用裝備質量監督檢驗中心、中國人民警察大學警務技術與裝備研究中心、鐵道警察學院無人機安全管理與警務應用研究中心及國內低慢小無人機探測反制設備主流企業技術專家參與編寫的團體標準,發揮不同類型探測反制技術優勢,綜合利用多種監視手段和融合處理技術,提升反無人機市場的規範,可望有效防範和遏止低慢小無人機“黑飛”行為。
特金技術人員組裝探測產品
“唯有‘管得住’,才能‘飛得好’。”這些年上海特金“抓捕”“黑飛”無人機的實踐和成效表明,針對無人機的飛行活動加強管理,對未經合法申報的“黑飛”無人機開展有效處置十分必要。
2019年10月1日,北京天安門廣場舉行盛大慶典活動,為保障北京核心區低空安全,上海特金全程擔負參與核心區低空安防保障任務,創新性採用TDOA網格化無人機管控系統完成對核心區的無縫覆蓋,通過架設TDOA無人機無源偵測裝備,隱蔽安全,不影響核心區電磁環境,為國慶期間首都核心區的低空空域安全提供了有力的保障。在2021年慶祝建黨百年活動期間,上海特金再次順利完成核心區重要活動保障任務。
有無人機在飛,生活更精彩;有特金“獵手”在“管”,城市更安全。特金小夥伴們的目標,就是用自主可控的技術,為城市構築起一張低空安全的“天網”。
新民眼工作室
作者 | 江躍中
編輯 | 顧瑩穎