一、系統概述：

根據民航局統計數據顯示，截至2023年8月，國內無人機使命登記系統注冊無人機數量達到111萬架，較2022年底增長了15.9%。隨著無人機數量激增，近年來無人機“黑飛”事件屢見不鮮，無人機對司法監所安全的潛在威脅逐漸凸顯。

通過整理近年來安全事件報道，國內外頻繁發生無人機入侵司法監所的安全事件，涉及傳遞違禁物品、竊取監管信息、協助逃脫、甚至策劃恐怖襲擊等多種類型，給司法監所安全帶來了多方面的挑戰，無人機防御系統的部署刻不容緩。

司法監所出于占地面積、保密性等考慮，多建造在遠離城市的地區，有著其獨特的安防需求和難點：占地面積大、防范空域空曠，入侵無人機可能從任何方向進入，需要對防范區域進行全天候全時段無死角的無人機探測和反制。

本無人機防御系統主要用于對警戒區域的“低小慢”目標進行探測、識別和反制。該系統主要由無人機探測雷達、無線電偵測和干擾等設備組成。

其中，無人機探測雷達是調頻連續波雷達，具有探測能力強、測角精度高、虛警率低、航跡跟蹤穩定、不易受環境干擾等技術優勢，支持24/7全天候運行、360°全方位預警，用來發現、監視、跟蹤、測量活動目標。雷達將這些目標的運動信息按照規定的格式傳輸上報給監控中心，以便隨時掌握監控區域的運動目標的實時相關信息。

無人機偵測和反制設備基于智慧頻譜技術，通過無源被動感知無人機信號特征并識別和定位無人機，也可自主學習無人機信號，不依靠數據庫，識別疑似無人機，利用單站精準三維定位無人機及遙控器的位置，并作出反制安排，具備無人值守功能，設備偵防一體，小巧易用，能同時多架次偵測和反制所有黑飛無人機（包括大部分工業級無人機）。

 

 

 

二、設計思路：

系統建設以實際需求為導向，以實際應用為目標，以實際效果為標準，貫徹“適用、可靠、先進、經濟”的原則，立足成熟技術，滿足當前任務需求，保證設備性能和可靠性。

系統建設的目標如下：

• 同時具備對遠距離的無人機探測、識別、跟蹤能力。
• 系統不受天氣影響，全天候7*24小時工作；
• 能識別主流無人機生產廠商和型號。
• 系統具備自動偵測報警功能，可實現無人值守。
• 具備對無人機精準定位能力。
• 具備無人機電磁干擾能力，迫使無人機驅離或迫降。
• 整個系統設備要求重量輕，功耗低，易于架設。

系統建設滿足以下原則：

• 先進性：充分利用先進的但相對成熟的技術和裝備，使系統在盡可能長的時間內與社會發展相適應。
• 可靠性：從設備選型到系統搭建，從網絡規劃到軟件使用，將選用成熟穩定的技術和產品，最大限度保障系統的穩定和可靠性。設備選型方面，兼顧實用性、可擴展性。
• 安全性：由于無人機管控工作特殊性，系統安全尤為重要。本項目的核心部件來源渠道均可控，最大限度保證系統的安全，系統具備兼容性和可擴展性；
• 保密性：系統在工作過程中的信息做好保密措施，不泄露信息，確保信息安全。
• 可維護性：在系統設計及安裝方面，考慮供電、日常管理操作和后期維護等諸多因素，在保證安全、整體美觀大方的前提下，要達到系統的可維護性。

公司圍繞司法監所無人機防御課題積極開展相關研究工作，此次研發的無人機防御系統是經多年努力取得的重要成果。該系統在國內外眾多項目上得到驗證，誤報率、穩定性和反制打擊能力得到檢驗，性能指標均達到且優于行業標準。

 

圖 1部分國內應用案例展示

 

三、系統組成：

無人機防御系統由無人機探測雷達、無線電偵測和干擾設備以及管控平臺（可融入已有監控大屏）組成。偵測防御系統具備無人機早期預警、無人機跟蹤定位及無人機反制功能。通過無線電偵測和干擾設備監測當前電磁環境的無線電信號，實現對無人機的早期預警，同時無人機探測雷達可以提供無人機方位信息。除此之外，無線電偵測和干擾設備、雷達探測設備可以提供精準的方位引導，且對該頻段電磁信號進行有效壓制。無人機偵測防御系統可完成100KHz～6GHz頻段范圍內的無人機早期預警、多目標實時跟蹤定位、無人機有效反制整個閉環工作。

 

圖 2無人機偵測防御系統組圖

 

 

 

四、系統工作原理：

1、雷達探測分系統

雷達探測分系統是用雷達的方法發現目標并測定它們的空間位置。雷達發射電磁波對目標進行照射并接收其回波，由此獲得目標至電磁波發射點的距離、距離變化率(徑向速度)、方位、高度等信息。雷達白天黑夜均能探測遠距離的目標，且不受霧、云和雨的阻擋，具有全天候、全天時的特點。

主要用于對低空飛行器進行探測定位，可區分篩出鳥類，準確度高、虛警率低，對輸出目標四維坐標信息(距離、俯仰、高度、速度)，并通過分析目標的位置、回波等信息對其進行識別分類，并上報指揮控制系統。雷達可同時對多批目標快速作出響應，具有全空域搜索轉局部搜索功能，可與干擾反制系統級聯動。

 

2、無線電偵測分系統

無人機無線電偵測分系統能實現對異常無人機電磁信號的預警防范，是為提高敏感區域安全管理而開發的專用安防產品。它基于無線電偵測感知技術，對安全區域實施保護。無人機無線電偵測分系統具備無線電偵測全天候、遠距離、早期預警探測的特點，能最大效果的監控異常電磁信號，為敏感區域創造安全的空域環境。

無人機無線電偵測分系統不僅可以監測當前環境中的無線電信號，針對無人機的電磁信號，更具備精準測向能力，以下通過分析無人機機理來了解系統工作原理。民用無人機生產簡單、價格低廉、銷售渠道多、個人容易獲取，具備的主要特點如下：

• 體積小、低空飛行和隱身化設計：無人機除了自身體積較小外，往往還采用結構隱形設計（仿造軍用無人機外形結構）和偽裝色設計，并常常在夜色掩護下行動，容易躲避雷達、光學探測。
• 飛行過程噪聲低：靜音化的電力驅動系統，大大降低被人為發現的概率，往往是無人機已經進入區域執行任務，守衛人員還毫無察覺。
• 事件突發性強：多旋翼無人機起飛降落突然，起降地點隨意性大，可供偵測預警時間縮短，發現難度大。

無人機的遙控遙測系統組成圖如下（以大疆為例）。

圖 3?無人機遙測遙控組成

當前，許多飛控和圖傳信號均工作在2.4GHz，且在 2400MHz～2483MHz范圍內呈動態變化，飛控信號占用帶寬2MHz，持續時間短，頻點在各個信道間切換；圖傳信號占用10MHz，一段時間內電平值和頻段較穩定。如精靈 4 無人機使用 Lightbridge 技術，區別于傳統 WiFi 信號傳輸，使用高效的單向廣播數據傳輸方式，增加了控制距離，理想情況可達2公里；上行鏈路飛控信號采用跳頻（FHSS）+ 擴頻（DSSS）技術，傳輸穩定性高，抗干擾能力強；下行圖傳鏈路采用 MIMO 多天線技術和OFDM 調制方式；下行圖傳鏈路實時監測各信道干擾狀態，動態選擇最優信道工作（如下圖所示）。

圖 4無人機遙測遙控頻譜

通過監測遙控與圖傳信號，可以在時域與頻域對信號進行有效識別（如下圖）。

圖 5無人機遙測遙控頻譜信號識別

通過對上述無人機的特點分析可知，作為無人機“神經系統”的無線電遙控遙測設備在起飛后處于持續工作中并不斷向外輻射著無線電信號，這個可以作為偵測處置的切入點，通過綜合分析處理，發現并識別目標，確定目標輻射源方位，有效提升無人機檢測概率。

圖 6無線電偵測系統工作原理

3、無線電干擾分系統

無人機無線電干擾分系統，通過發送無人機常用的無線電波，來覆蓋或淹沒無人機通訊和導航信號，使無人機無法正常接收和解碼通信信號。這種干擾方式通常被稱為“信號淹沒”，可以有效地干擾無人機的遙控通信系統，從而干擾無人機的飛行和控制。根據無人機的設計不同會產生返航、驅離、降落以及墜落的管制效果。這種技術具有非接觸性、快速響應和高效率等特點，是目前無人機反制領域的一種有效手段。

圖 7無線電干擾無人機示意圖

 

4、管控平臺

管理平臺為無人機防控系統的顯控中心。平臺提供全面的無人機探測、識別及反制能力，能快速、精準、高效處置入侵無人機目標。平臺通過組網與雷達探測分系統、無線電偵測分系統互聯通信，進行數據整合、解算、策略分析、信令控制等操作。最終，通過無線電干擾分系統來驅離或迫降無人機。

該平臺采用網絡接口，可實現多設備，多系統組網數據共享。是一套具有開放兼容、接口標準化、集中控制、數據融合的開放性平臺。從而實現以三維平臺為支撐，全面的設備集成為基礎，完善的算法為核心實現從模型、矢量數據的生成到多路數據匯聚到統一終端展示實施追蹤打擊的完整業務鏈。

圖 8管控平臺圖

 

五、方案技術優勢：

• 集探測、跟蹤、識別、反制于一體：采用主動雷達預警探測，無線電監測、識別、打擊的設計，形成多層級、多區域的無人機防御管理體系。
• 超強的無人機防御能力：探測雷達加無線電監測、反制多管齊下，使系統擁有了更遠的探測距離、更高的探測精度、更好的處置手段。
• 可視化的上位機交互：上位機采用可視化設計，各防護區域、防護層級一目了然，系統操作簡單，信息完整。
• 全天候無人值守工作：系統不受氣候條件影響，可全天候無人值守工作。
• 識別能力強：構建無人機發射機頻譜特征庫，能夠對特征庫內的無人機的廠家、型號進行識別，并提供擴展接口，不斷更新數據庫。
• 全頻段寬帶監測與信號分析：偵測頻段覆蓋100KHZ-6GHz，實時帶寬100MHz，可靠保證跳頻信號的檢測。具備信號記錄與分析功能，為信號取證提供原始數據支持。
• 采用超高頻寬帶干擾技術：采用超高頻寬帶干擾技術，有效功率（信道功率）高，干擾距離遠。
• 高集成度：所有設備共軸安裝，安裝方便，校準簡單。
• SDK開放：開放的SDK工具，便于系統聯動相關的配套設備；也可以被集成與安保平臺實現一體化管理與聯動。

 

在防御區域部署無人機防御系統，實現對外來無人機預警和攔截。無人機防御系統主要由探測單元、反制單元及操作系統組成。技術方案對比如下：

 

1、技術對比-探測單元

技術手段		優點	缺點
雷達探測		探測距離遠，虛警率低，能準確獲取無人機方位、距離、速度、高度等數據，且航跡跟蹤持續穩定。	價格相對偏高。
無線電頻譜探測	單站測向	單個探測單位，部署簡便、成本較低。	只能偵測方向，不能精確定位無人機，無法顯示無人機飛行軌跡,對于特殊頻段通信的無人機無法偵測。
	多站定位	多個探測單元，能夠精確定位無人機、感知移動軌跡。	對于特殊頻段通信的無人機無法偵測，部署相對復雜，價格相對較貴。
光電探測		能夠得到無人機實時圖像、便于工作人員判別和處置。	受天氣影響較大，大霧及有遮擋情況下效果差。

 

2、技術對比-反制單元

技術手段	優點	缺點
軟殺傷網式攔截	次生災害小	操作不易、網彈容量有限、作用距離有限、成功率低。
激光炮擊毀	物理燒毀、對所有無人機均有效	價格昂貴、體積大、重量大、不便于部署、存在誤傷可能。
GPS誘騙	對于無線電靜默無人機效果較好	開啟時對防區內甚至周邊GPS的設備系統干擾很大。
無線電干擾	對絕大部分無人機有效，同時反制距離遠、可同時對多個目標反制	可能造成WIFI設施受影響。

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3、綜合技術方案對比

序號	技術手段	優點	缺點
方案一	頻譜探測+無線電干擾	識別機型，建立黑白名單，結構較為簡單、覆蓋區域大	精度較差，虛警率高，無法準確顯示無人機飛行軌跡，對于特殊頻段通信的無人機無法偵測。
方案二	光電探測+無線電干擾	可以得到圖像信息，便于取證	受天氣影響嚴重。
方案三	主動雷達+無線電偵測/干擾	用主動雷達實現目標精準定位，用頻率探測實現機型識別，建立黑白名單。	整體價格相對偏高。

結合上述對比分析，建議選擇方案三：主動雷達+無線電偵測/干擾技術路線。

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六、詳細技術方案：

1、系統功能

無人機偵測防御系統提供無人機探測預警功能、無人機跟蹤定位功能、無人機反制功能。

• 無人探測預警功能

系統通過無人機探測雷達，當目標進入防區時，通過雷達主動搜索探測輸出目標精確的位置信息，包含距離、角度、速度、高度。同時以無人機發射無線電信號作為目標，在遙控器開啟后的第一時間（無人機尚未起飛），系統可迅速自動對其進行探測和發現，并對探測到的無人機信號進行自動告警。

• 無人機跟蹤定位功能

系統可實現對多臺無人機同時進行測向定位、跟蹤并在上位機上，基于地圖上實時顯示軌跡。通過智能AI學習算法，和對無人機的大數據分析，能夠大幅減少漏報和誤報，實現多臺無人機的實時精準跟蹤和定位。

• 無人機反制功能

干擾攔截系統通過發送無人機常用的無線電波，來覆蓋或淹沒無人機通訊信號，使無人機無法正常接收和解碼通信信號，從而使無人機失去飛控指令，使之無法正常飛行。根據無人機的設計不同會產生返航、驅離、降落以及墜落的管制效果。

圖 9無人機防御系統示意圖

2、主要技術指標

• 無線電偵測分系統
• 偵測接收頻率范圍:100KHz~6GHz；
• 實時帶寬：100MHz；
• 干擾頻段：標配：9GHz，1.6GHz，2.4GHz，5.8GHz，1.2GHz，5.2GHz
• 偵測距離：≥2KM
• 反制距離：≥1.5KM
• 水平作用角度：0°~360°；
• ★攔截響應時間：≤5s；
• 電磁波輻射強度：滿足GB 8702-2014；
• 設備供電電壓：80~264VAC（50/60Hz）；
• 設備功耗：＜600W；
• 待機工作溫度：－25℃~+55℃ ；
• 定位：支持GPS+北斗自動定位；
• 展開撤收時間：＜5分鐘；
• 通信接口 :RJ45接口；
• 指北功能：支持自動校北；
• 頻譜識別：可識別無人機的遙控和圖傳占用頻譜；
• 機型識別：支持大疆的御系列，M系列，精靈系列的具體機型識別，其他的統一顯示為WIFI無人機。
• 定向功能：可以根據使用者的需求，將無線電偵測和反制設備的天線轉動至某一指定的具體方位角，從而限定偵測打擊的范圍為該方位角的±30°范圍內，從而避免干擾其他方向。
• 工作溫度：-40 ~ 70℃；存儲溫度：-40 ~ 85℃
• 重量：25KG；尺寸：326*240*645mm
• 外殼防護級別：IP65。

 

• 雷達探測分系統
• 工作體制:調頻連續波（FMCW）；
• ★發射頻率：K波段（ISM 24GHz）；
• ★峰值發射功率：≤10W；
• 探測距離：≥3000米（迷你無人機RCS 0.01㎡）；
• 距離精度：10米；
• 最低探測高度：40米；
• 探測速度范圍：2m/s-30m/s
• 水平探測范圍：0°~360°；
• ★俯仰探測調節范圍：0°~90°；
• 俯仰波束范圍：不小于30°
• 天線搜索速度：≥60°/S；
• 可同時跟蹤數量：≥50個
• 指北功能：支持自動校北；
• 雷達供電電壓：170~264VAC（50/60Hz）；
• 雷達功耗：小于150W；
• 待機工作溫度：－25℃~+60℃；
• 展開撤收時間：＜5分鐘；
• 通信接口：RJ45接口/RS485；
• 定位：支持GPS自動定位；
• 外殼防護級別：IP65;
• 雷達主機重量：小于30kg。

 

七、設備清單：

序號	設備名稱	設備型號	設備外觀	數量（套）	價格
1	無線電偵測和干擾設備	TXPJ2000		1
2	無人機探測雷達	TXPD3000	???	1
3	管控平臺			1