空基无人机探测方案实践与应用

■ 文/杜治国 孙永生 王誉天

1.中国人民公安大学 2.公安部第一研究所

关键字：空基无人机 侦测 低空安全

1 引言

近年来，以无人机为代表的“低慢小”无人驾驶航空器广泛普及，随之而来的低空安全风险日益增加。国内外发生的无人机违规飞行和恐怖袭击事件对国家安全、社会公共安全和人民生命财产安全构成严重威胁，无人机的发现、处置、管理和防控已成为世界普遍关注的问题。据悉，某些城市每年发生数百起不明空情，导致多架次航班被迫改航，甚至动用战机进行查证，处置成本较高。城市环境下的低空安全受自然环境、电磁波等复杂因素影响，加之无人机低空飞行不易被地面雷达、光电、无线电等探测设备发现，侦测效果差、全域覆盖成本高，使得“低慢小”无人驾驶航空器往往游离于主管部门侦测和拦截处置的视线之外，容易造成失控漏管。

2 “空基”低空安全防范系统的创新突破

目前无人机探测方式主要是以地面为基础的各种探测，可以称之为“地基”探测。该探测方式受地表物体和各种信号分布影响很大，而且即使发现无人机，也很难定位操纵无人机的“飞手”（即无人机驾驶员)的位置，从而给城市环境下的低空防范带来巨大挑战。

我国警用航空建设始于上世纪90年代初期。1993年12月，武汉市公安局购置中国第一架警用直升机。此后，广东、郑州、南京等公安机关相继组建警用航空力量。2003年8月，国务院办公厅、中央军委办公厅正式批准在我国发展警用航空，并明确提出：警用直升机为国家航空器，警务飞行纳入军航保障体系，公安部作为一级管理部门，具体负责并统一领导全国警用直升机的安全、运行和管理工作。2004年1月，公安部成立警用航空管理办公室，履行全国警用航空管理职能，标志着警用航空这一新警种就此诞生，标志着警用航空器列入中国警察装备序列，同时也标志着警务活动范围已由地面向空中发展，形成空地立体化格局。近年来，警用航空在警务工作中广泛应用，在追捕逃犯、巡逻搜索、运送警力、铲毒禁毒、反恐防暴、交通管理、消防灭火、大型活动安保以及社会救援救助任务中发挥了不可替代的作用，成为服务社会、维护社会稳定的重要力量。

中国人民公安大学低空安全研究中心与北京市公安局警航总队创新性地提出了“空基”探测方案。该方案发挥警用直升机空中机动性的优点，大大加强了城市域无人机发现查证的能力，通过在直升机上配备机载无人机侦测系统，形成“空基”无人机预警平台，能进一步发挥直升机飞行范围广、机动性强的优势，根据部署要求迅速抵达指定区域，开展长时间大范围空中侦测。侦察发现空中疑似目标后，可以进一步侦测发现控制无人机的信号源方位，即无人机驾驶员的方位，为城市低空安全防范提供了一种新手段，占据了无人机侦测制高点。

机载无人机侦测系统在国内尚属首创，具有航空安全级别高、侦测距离远、测向精度准等特点。该系统主要包括无线电侦测设备、指挥控制分系统、微指挥分系统、航空级固定套件等。如图1所示，系统通过安装在机身稳定平台上的无线电侦测设备完成目标侦测，并将无人机及地面控制站目标的品牌型号、方位等信息通过指挥控制系统和微指挥分系统实时传送至指挥中心和地面管控人员的手机终端，直升机舱中的操作员也可以实时查看无人机及地面控制站与直升机的相对位置关系，并可自动导航抵近目标辅助查证。

图1 机载侦测系统

近年来，在一些重要安保任务中直升机一直担负着维护低空安全的任务。北京警航坚持协助空军对违规升空的“低慢小”无人飞行器开展空中侦查取证工作，由空中任务员操作高清光电摄像机吊舱或用肉眼目视的方式对空中目标开展侦查。在实际任务开展过程中，无法有效实现对低小目标无人机的远距离发现与侦测，更无法准确为地面警力提供具体处置信息。2019年2月，课题组通过在山顶架设无人机侦测设备模拟直升机对地面无人机自动侦查验证，实现了应用“空基”侦测方式对半径5公里范围内无人机的侦查发现。结合设备测试状况、安保任务需求和直升机搭载要求，制定了具体侦测设备的改造安装测试方案，并开展设备装机改造工作。2019年7月，对机械改造完毕的设备进行初步的直升机安装测试飞行，并根据设备的安全性能要求进行了改进。2019年11月和12月，再次组织开展直升机安装测试飞行，对设备机械性能进行了严格检查，证实其已满足基本的航空技术参数需求及飞行安全等方面的要求。

机载无人机侦测系统是一个无源接受电磁波信号的探测装备，设备内置的数据库存储着市面绝大多数的无人机，特别是市面广泛应用的消费级无人机通信的频谱特征数据。在直升机搭载飞行时，系统可以在一定范围内进行360°的侦测扫描、分选、跟踪、电磁频谱分析，对空中出现的无人机测控、图传、遥控等信号进行捕获，通过频谱分析识别，判断无人机品牌及信号，并进行测向和测距，相对准确地判定无人机位置，实现对空中无人机的实时侦测，从而实现在重大安保活动或警卫工作中对重点部位、区域开展对违规升空的“低慢小”航空器的侦测需求，达到“尽早侦察预警、妥善引导处置”的效果。

3 “空基”城市低空安全防范系统实战功能

机载无人机侦测系统可以发挥直升机制高点的独特优势，充分发挥空中查实取证的能力，为查证低空飞行目标工作节约成本。

一是能够满足重要安保任务的需求。通过配备机载无人机侦测系统，能进一步发挥直升机飞行范围广、机动性强的优势，可以随时搭载机载侦测设备，根据部署要求迅速抵达指定区域，开展长时间大范围的空中侦测，有效侦查发现空中疑似目标，为各项安保活动提供可靠的低空安全保障。

二是能够解决现阶段查实、取证困难的问题。直升机在探测到无人机的距离、方位等信息后，可直接追踪，获取无人机的实时动态信息，并对其进行目视查证，更好地发挥对违规飞行的“低慢小”航空器的侦测效果。

三是能够准确快速地发现升空无人机情况。城市环境下的建筑物高低错落，导致地面架设的雷达、光电探测存在盲区。而飞行中的“低慢小”航空器向周边发射出的信号不会受建筑物遮挡，从高空中向地面进行“空基”侦测时，直升机占有侦察制高点优势，且不受山地、道路等因素的影响，可以更好地侦测到覆盖区域内的详细情况。同时，直升机搭载的无人机侦测设备可以配合地面架设或车载侦测设备，通过空地一体化作战方式，多角度精确定位违规飞行器信息，为地面处置警力提供可靠的技术支撑。

4 保障机制建设

第一，警用航空“空基”低空安全防范保障机制建设。党中央、国务院高度重视低空无人机管控工作。2018年，国务院、中央军委空中交通管理委员会发布的《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例（征求意见稿）》中第十九条规定：为维护国家安全、公共安全、飞行安全，保障重大任务，处置突发事件，军队、武警部队、公安机关和国家安全机关可配备和依法使用无人机反制设备。同时，公安部下发了《关于无人机侦测反制装备列装配备的意见》，建议各地公安机关围绕重点目标、重大活动装备相应设备。通过加强装备研发，利用现代科技在公安实战中开展无人机侦测反制已是公安机关提高核心战斗力的重要途径。“空基”无人机侦测系统，是落实各项政策要求，提升首都低空安全风险防控能力的具体行动。充分利用制高点优势，建立常态化“空基”低空安全防范保障机制。

第二，建立警航“空基”低空安全防范实战技战法培训体系。机载无人机侦测系统在国内属于首创。该系统主要包括无线电侦测、指挥控制、无人机侦测数据分析、空中测向定位等专业性知识体系。系统通过安装在机身的稳定平台上的无线电侦测设备完成目标侦测，并将无人机及地面控制站目标品牌型号、方位等信息通过指挥控制和微指挥分系统实时传送至指挥中心和地面管控人员，直升机舱中的操作员通过实时查看无人机及地面控制站与直升机的相对位置关系，可自动导航抵近目标辅助查证。系统要形成有效战斗力，需要目前警航操控人员及指挥人员具备一定的低空安全防范知识，在理解系统各项侦测数据的基础上，科学有效应用低空防控实战技战法，这就要求在警航人员日常训练工作中，补充完善相关低空安全防范实战技战法，持续开展训练和相关培训，最终形成有效战斗力，为京津冀协同发展建立起有效的低空安全保障能力。