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小型無人機的入侵與反入侵 面對無人機成為攻擊偵查武器 該如何應對?-反無人機設備彙整

中國小型商用無人機再次於9月12日中秋假期闖入臺金門空域

近來中國沿海出現多次民用無人機飛抵臺灣金門與馬祖等離島,臺灣政府也要求臺灣國軍「應適時採強力措施反制中國無人機」,甚至在9月1日首次擊毀中國小型民用無人機,而在中國廈門市公安局方面,3日宣布,至12日無人機等民用小型航空器,未經審批不得起降,但在12日晚間臺灣金門草嶼上空又有中國無人機出現,臺守軍立即使用干擾槍及防衛射擊驅離。臺陸軍金門防衛指揮部通令各駐地持續保持警戒、嚴密監控。

反小型無人機系統

過去世界反無人機系統研發非常多元,偵測無人機或干擾訊號是基本設置,另外過去筆者介紹的 Apollo Shield這家美國公司, 研發的系統就能驅趕違規無人機返回起飛地點,防止可能出現的損害。然而,過了多年,除了用傳統槍枝直接擊落無人機外,專業的反無人機系統與設備發展到何種程度呢?

早期反無人機系統

  • 阿波羅防盾

Apollo Shield 系統是設置在地面的裝置,包含無線電收發器和天線,每個裝置能掃描所處區域內的無人機通訊網路,數個裝置加起來便是一個隱形的保護罩。

系統接收到的數據會傳送到雲端指揮中心,用家能手動檢視或設定為自動處理外來可疑無人機。系統不但能偵測區域內是否有無人機及所屬型號,還能偵測到的無人機是否合法飛行,系統更能容許使用者選擇是否奪取無人機的控制權,並命令它返回起飛地點。

無人機干擾槍-電磁破壞

無人機干擾槍主要原理就是利用電磁干擾,發射處於無人機數據鏈通訊與導航訊號頻段(2.4GHz 的,5.8GHz 的,GPS,BDL1,BDL2,GSM 等)電磁干擾波,
當干擾波直接涵蓋掉無人機的遙控訊號時,將導致無人機直接飛回原返航點、或原地降落。

  • Skynet跳頻奪取控制槍

Skynet 近程防禦系統,主要不是以擊落無人機為目的,而是一款跳頻設備,透過發出電磁波奪取空拍機的操控權,從而強制空拍機作原地降落或者返回起飛地點。

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  • DroneDefender無人機防衛者

此槍外形跟步槍一樣,通過干擾無人機的無線電控制頻率或 GPS 定位訊號,從而截斷無人機與操控者的訊號連繫,逼使無人機失控而緊急著陸,同時又保持飛行器機身完整,以進一步調查違規原因。它的最遠操作距離達 400 公尺,用家可選擇擾亂哪種訊號、或干擾半徑 400 公尺範圍內的所有電波訊號。

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  • DroneGun反無人機電磁槍

DroneShield 的產品,反無人機電磁槍 DroneGun, 可向 2 公里範內的無人機發射干擾電波,逼使目標降落地面,安全又瀟灑地化解空中入侵威脅。

DroneGun 的操作原理跟 DroneDefender 和 Skynet 等反無人機電磁槍砲相同,都是透過發出電波訊號來干擾無人機的通訊頻段(包括 2.4 GHz 和 5.8 GHz)、以及 GPS 和 GLONASS 雙衛星定位系統訊號,從而中斷無人機與遙控器之間的連繫,即時切斷圖傳畫面,逼使目標無人機降落地面或返回操作者所在之處。

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  • 無人機網槍

相較於電磁干擾槍,此網槍設計就較為傳統,將網子設計在槍枝內,當使用者瞄準好目標發射槍內的網子,槍管就會射出巨大的網子將無人機捕獲。

  • 網捕無人機

此方式是日本東京警視廳過去面對無人機入侵空域時,想出的反制方式:派出機體約長 1 公尺的 6 軸無人機,不但配備航拍攝影機,更最重要的是在機體下方加裝可盤旋轉動的巨型繩網,面積為 2 x 3 公尺。

不過,在市區高樓密集之環境,繩網無人機在捕獲違法航拍機之前,卻恐怕已先被建築物勾住。

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現代常用反無人機系統

過了十幾年,商用無人機已經不是有足夠資本還買不太到規格性能好的機器,而是多到不知道該選哪一個品牌,既然天空已經達到隨時無人機都可能出現的時代,那現代的反無人機系統設備是否也越來越新穎呢?

  • 雷達頻率分析器

雷達頻率分析器由一個或多個接收無線電波的天線和一個分析射頻頻譜的處理器組成。它們被用來嘗試檢測無人機和其控制器之間的無線電通信。一些系統可以識別更常見的無人機品牌和型號,有些甚至可以識別無人機和控制器的MAC地址(如果無人機使用Wi-Fi進行通信)。這對起訴來說特別有用–證明某個特定的無人機和控制器是活躍的。一些高端系統還可以在使用相隔很遠的多個無線系統時,對無人機及其控制器進行三角定位。

優點:可以是低成本的,檢測(有時識別)多個無人機和控制器,是被動的,所以不需要許可證,有些可以三角定位無人機和控制器的位置。

缺點:無法維持穩定精準定位和跟踪無人機,無法檢測到自主的無人機,在擁擠的頻率區域效果不太好,通常是短距離的。

  • 聲波感測

主要是針對無人機內部負責平衡用的重要元件 陀螺儀(gyroscope) 來進行聲波干擾,當聲波頻率與陀螺儀本身固有頻率一致時就會產生共振,最終導致失去平衡而墜落,通常設計為一個麥克風或麥克風陣列(很多麥克風),透過檢測無人機發出的聲音併計算出方向。更多套的麥克風陣列可用於粗略的三角測量。

陀螺儀(gyroscope)

優點:探測近場內的所有無人機,包括那些自主操作的無人機(無射頻發射)。探測地面雜波中的無人機,而其他技術在此方面會遇到困難。在其他傳感器視線範圍之外的地區,是很好的填補空白者。移動性強,可快速部署。完全無源。

缺點:在嘈雜的環境中效果不佳,射程很短(最大300-500公尺)

  • 光學感測

本質上是一個影像攝影機。除了標準的日光攝影機外,光學傳感器還可以是紅外或熱成像。

優點:提供無人機及其(潛在)有效載荷的視覺效果,可以記錄圖像作為法律證據,供最終起訴時使用

缺點:難以用於單獨偵測,錯誤率高,在黑暗霧氣等情況下表現不良。

  • GPS干擾器

這個裝置向無人機發送一個新的信號,取代它用於導航的GPS衛星的通信。通過這種方式,無人機被 “欺騙”,以為自己在別的地方。通過實時動態地改變GPS坐標,無人機的位置可以被欺騙者控制。一旦獲得控制權,無人機可以被引導到一個 “安全區”。

優點:成本中等

缺點:範圍短,容易影響其他無線溝通系統

  • 高強度電磁脈衝波

高功率微波(HPM)設備產生的電磁脈衝(EMP)能夠破壞電子設備。由於其產生的破壞性電壓和電流,EMP干擾無線電路,破壞甚至摧毀無人機(以及範圍內的任何其他電子設備)的電子系統。HPM設備可能包括一個天線,將EMP集中到某個方向,減少潛在的附帶損害。

優點:集中範圍,無人機可以立即被摧毀跟停止一切行為。

缺點:成本高,可能會有將周邊區域電子設備一併摧毀的潛在風險,受攻擊的無人機會立即從天而墜,可能誤傷地面的人與物體。

  • 鳥類獵捕

幾千年來,人類一直利用鳥類進行狩獵,到了現代訓練老鷹來獵捕非法小型無人駕駛飛機系統(SUAS)和商業現成的(COTS)無人機,由於老鷹自然狩獵本能,從數千公尺之外就能識別出無人機,並且將其攔捕,加上牠強而有力的爪子也能將無人機牢牢鎖住擒回目的地。這是一個低技術含量的方案,但需要大量的人力進行培訓(每隻鳥至少1年)和維護鳥類。

優點:隨時在你的位置上,如果有鳥類軍團,對無人機的攔截可以快速而準確,附帶損害的風險也很低。與軍事工作犬(MWD)有許多相似之處。
缺點:可用的鳥類數量有限,難以擴大人力密集型培訓和維護,加上鳥類本身可能是影響機場安全的一個風險。

資料來源:DroneDefender. Wiki.Drone Shield. IT邦幫忙. 軍聞社. 中時新聞網.

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一個熱愛將全球文字影像音樂資訊整合的說書人. 希望透過各種方式將所學所聞分享給更多人

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