关于小型无人机电磁反制技术的研究与实现

摘要：当前，无人机（UAV）“黑飞”现象十分严重，针对其电磁反制技术的研究迫在眉睫。因此，本文概述了国内外无人机反制技术的研究现状，并围绕无人机目前应用的频段和信号特点，研究了识别无人机以及干扰方法。

关键词：无人机；电磁反制技术；通信干扰

近几年，随着人们生活水平的提高，小型UAV市场获得较快发展，航拍群体迅速扩大，不规范的使用方式带来的问题越来越多，无形中增加了UAV管理的难度。这不仅需要相关部门严格加强管理，还需要针对“黑飞”UAV的识别、干扰反制技术展开大力的研究。比如，通过监控无人机接收遥控或图传信号，对其展开识别，同时有针对性的实施干扰，避免UAV在净空范围内飞行，以此确保区域安全，减少相应损失。

1国内外反无人机技术的研究现状

当前，世界各国政府和相关机构针对UAV反制设备进行了大量的研究和求索。法国展开了“全球反无人机系统技术和方法的分析评估”项目，对“黑飞”UAV展开了探测、识别、干扰以及反制技术的研究；欧洲空中客车防务与航天公司提出了UAV反制方案，涵盖主动阵列雷达、红外摄像机、无线电测向仪与多频段电磁信号干扰机；中国电科智达科技有限公司研究出了一款无人机反制系统，可以发出高频宽带干扰信号，可以干扰和拦截视距区间内的“黑飞”UAV，具有体积小、效率高、辐射范围远等优势。现阶段，针对反无人机技术的研究主要集中在探测识别技术、毁伤技术、干扰技术等领域，这些技术组成了无人机反制技术系统。

2无人机通信系统

目前，民用UAV使用的通信频段通常处在2.4GHz到5GHz区间，应用的通信系统主要根据调频通信系统和WiFi通信系统，使用的信号调制方式通常是OFDM调制。例如当前流行的小型无人机大疆 spark、Parrot ANAFI均采用了WiFi通信系统。

2.1 WiFi通信系统特点

首先，不用布线，无需网络接线就能够工作，可以避免走线的约束。其次，健康安全，针对二线局域网设备发射信号功率的大小，每个国家、相关标准限制的程度都不同，最高仅有100兆瓦，具体应用时可随时调整，尚未出现对人体的伤害。再次，使用简单，无线局域网搭建简便，通常只需要一台路由器当做接入点，同时搭配已有网络就可工作。最后，覆盖范围广，IEEE802.11n标准的无线设备有效工作范围可以实现100m范围，并且借助纠错机制还可以处理由于移动和距离因素产生的误码[1]。

2.2 OFDM（正交频分复用技术）通信系统

该系统实际上是MCM技术中的一种。主要是把将要发射的串行数据流利用分解的方式转化成并行数据流，再把这些数据流分配到几种不同频率的载波上，尽管每一路单独码率不是很好，然而合成后整个频段的数据传输速度很高，同时载波之间不会发生干扰，也不会产生误码。相较于FDMA来说，OFDM技术不需要设置保护频段，频谱利用率更高。由于使用的特定频率信号之间的正交特性，在OFDM技术中，两个邻近载波的频谱上有50%的重合，同时不会相互干扰，使得OFDM技术具有更高的频谱利用率。

2.3跳频通信系统

在该系统中，载波频率是遵循相关规律持续变化的，具有具有较好的抗干扰能力。系统中有一个跳频频率表，利用此表可以对载波频率的跳变进行控制。针对发射机，数据先开始调制成固定频率、固定宽带的调制信号，接着通过跳频序列的控制利用频率合成器变频调制信号，这就获得了与跳频频率表变化规律的跳频通信信号，最后通过天线发射出去[2]。

3通信干扰

3.1瞄准式干扰

瞄准式干扰信号的频谱和被干扰信号的频谱带宽接近相似，所以被称为瞄准式干扰。由于瞄准式干扰信号的功率对比而言较为几种，因此具有较高的效率，并且针对时域与领域来说，由干扰信号和通信信号同时间存在，且干扰信号功率远远超过被干扰信号，因此，能够完成有效的干扰。瞄准式干扰占用的信道频宽较低，因此不会对正常通信产生影响。

3.2阻塞时干扰

又被叫做拦截式干扰，其工作频率区间多于瞄准式干扰，针对时域而言，其覆盖时间也远超过正常通信信号。正对频域而言，该干扰技术要全面覆盖使用的所有通信信道。因此，阻塞时干扰信号可以在时域与频域上完全压制通信信号。针对频谱的角度阻塞式干扰信号可以划分成连续频谱阻塞式干扰与梳状谱阻塞式干扰。

3.3扫频式干扰

即通过一个频段持续变化的带宽较窄的干扰信号扫频式干扰被干扰信号的频段，压制和干扰被干扰信号的各个信道。在某个特定时间，该干扰信号发出的信号频率是固定值，但被干扰信号所采用的信道频率在该信号的频率附近。在干扰时，会根据被干扰信号来有针对性的选择扫描速度和频宽。这主要由于发射机在使用某个信道通信时，并不会持续接收到针对该信道频率的干扰信号。若扫描过快，会导致接收机不能对此干扰给出相应，反之，有无法构成干扰。

4实现方式

首先，信号采集与处理平台。通过信号采集与处理平台，可完成小型UAV通信信号的采集、传输与存储，并且能以此完成根据人工神经网络的UAV信号识别器，识别后，采取相应的手段实施干扰。其次，WiFi干扰平台。通过WiFi干扰平台可以完成对于利用WiFi通信系统的UAV的干扰，利用洪水验证攻击或取消验证攻击方式强制UAV信号断开和操作人员之间的连接，以此使UAV自动返航或迫降。最后，干扰源平台。通过干扰源平台可发出常见的扫频式频段阻塞信号，根据UAV应用的通信频段与频点，又可划分成全频段阻频干扰与针对性阻频干扰，可以较低系统功能的消耗，达到节省成本的目的[3]。

5结束语

民用小型无人机市场的发展，使得航拍群体愈发扩大，为人们带来航拍体验的同时，以因为不规范的操作和乱用带来一定的隐患。这就需要从根本上解决这一隐患，即分析各种UAV使用的通信信号的情况，有针对性的应用电磁反制技术，比如瞄准式干扰、阻塞时干扰以及扫频式干扰等，通过建立各种信号干扰平台，来控制无人机使其自主返航或迫降，从而有效避免无人机带来的威胁。

参考文献

[1]赵越.民用小型无人机的干扰反制技术研究[J].科学咨询，2018（09）：132-133.

[2]向文豪，王栋，刘佳，等.无人机反制需求分析与技术谱系[J].科技导报，2020（12）：945-945.

[3]张卓，孙宝芬.无人机侦测反制技术研究应用与思考[J].中国新通信，2021（03）：277-278.