原標(biāo)題：雷達(dá)搜索+光電跟蹤+反制槍,西電研發(fā)無人機“黑飛克星”

  “基站基站，獵人已發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，是否擊落？”

  “迅速擊落！”

  隨著總指揮一聲令下，只見空中一架試圖接近典禮核心區(qū)域的“陌生”無人機緩緩降落，停在早已清空的路邊空地上。

  這是發(fā)生在4月初陜西黃帝陵舉行的“戊戌年清明公祭軒轅黃帝典禮”開始前實戰(zhàn)演練的一幕：一架未事先報備的無人機欲“闖入”管制空域，被應(yīng)陜西省公安廳邀請到場負(fù)責(zé)反制無人機的西電團隊提前擊落。

  這支由西安電子科技大學(xué)雷達(dá)信號處理國家重點實驗室蘇濤教授團隊、天線與微波國家重點實驗室王新懷副教授團隊、信息感知協(xié)同創(chuàng)新中心楊明磊副教授團隊抽調(diào)精兵強將共同組成的“反黑飛天團”，利用學(xué)校為軍隊和國防現(xiàn)代化作出重要貢獻(xiàn)的相關(guān)學(xué)科先進(jìn)技術(shù)優(yōu)勢，研發(fā)反“黑飛”民用設(shè)備，并成功協(xié)助陜西省公安廳完成相關(guān)保障任務(wù)。

  問題導(dǎo)向：黑飛無人機隱患巨大

  試想，假如你正在參加一場大型集會，突然一架經(jīng)非法改裝的無人機從天而降，后果會怎樣？

  近年來，伴隨我國低空領(lǐng)域的逐步開放，無人機、航模等民用低空飛行器的使用量和保有量日漸增多，它們給民眾帶來“航拍”“無人機送貨”“噴灑農(nóng)藥”等諸多便利的同時，也帶來了一定的隱患——一旦違規(guī)飛行，將給民航機場、大型集會現(xiàn)場、監(jiān)獄等重要場所帶來巨大安全威脅。

  這種違法違規(guī)或未經(jīng)登記的飛行，稱之為“黑飛”。據(jù)了解，常見飛行器通常被分為固定翼、直升機和多旋翼幾種。因優(yōu)良的操控性能，近年來多旋翼成為低空飛行的新星。此類無人機搭載智能化的“大腦”——飛控系統(tǒng)，飛手通過數(shù)據(jù)信道發(fā)送信號，使地面控制參數(shù)與無人機進(jìn)行交互，無人機就可以實現(xiàn)超視距自主飛行，目前的黑飛就以這種形式居多。如何通過一款便攜實用且成本較低的產(chǎn)品，像軍隊作戰(zhàn)一樣快速有效反制“黑飛”，成為近年來困擾包括公安在內(nèi)很多單位的難題。

  其實各種棘手的“黑飛”問題，西電早在本世紀(jì)初就已經(jīng)關(guān)注到。專家們認(rèn)為，復(fù)雜條件下，能否及時準(zhǔn)確識別并定位違規(guī)飛行器，迅速切斷飛手和飛行器的信號并阻斷其自動定位系統(tǒng)，最終在保障人民群眾生命財產(chǎn)安全的前提下將其捕獲或驅(qū)離，是解決問題的關(guān)鍵。

  憑借以往積累的軍口科研經(jīng)驗，西電相關(guān)團隊圍繞上述問題展開持續(xù)攻關(guān)，拿出了自己的解決方案。

  黑飛克星：雷達(dá)搜索+光電跟蹤定位+反制槍

  西電“黑飛克星”反制系統(tǒng)由雷達(dá)、光電系統(tǒng)和反制槍三個部分構(gòu)成。雷達(dá)是“眼睛”，可以實現(xiàn)對目標(biāo)的廣角探測預(yù)警。光電系統(tǒng)是“手電筒”，方便確認(rèn)目標(biāo)。反制槍則可以直接對無人機進(jìn)行干擾打擊，防止破壞活動的發(fā)生。指揮部可以憑借西電研發(fā)的這套系統(tǒng)，實現(xiàn)對“黑飛”無人機的“探測-跟蹤-處置”一體化快速管控。

  “為了把隱患扼殺在萌芽中，使黑飛在進(jìn)入管制區(qū)域前就能被發(fā)現(xiàn)，我們用雷達(dá)來預(yù)警，而在這方面我們西電掌握核心算法。”據(jù)楊明磊介紹，一旦管控區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)“黑飛”無人機，團隊即可以通過雷達(dá)對意圖進(jìn)入禁飛區(qū)的低空飛行器進(jìn)行提早識別并定位，確保重點空域安全。

  雷達(dá)是西電的傳統(tǒng)優(yōu)勢，早在二十世紀(jì)六十年代初，西安電子科技大學(xué)就在保錚院士主持下成功研制出我國第一臺微波氣象雷達(dá)?，F(xiàn)如今，西電憑借全國唯一的信息感知技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心、雷達(dá)信號處理國家重點實驗室、天線與微波技術(shù)國家重點實驗室，依然在雷達(dá)探測技術(shù)領(lǐng)域保持領(lǐng)先。西電反“黑飛”設(shè)備的目標(biāo)探測采用低成本相控陣?yán)走_(dá)，這種雷達(dá)的主要工作機制是電控相掃或頻掃，具有機動性好，可對大范圍內(nèi)快速移動目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確識別的特點。區(qū)別于慢速旋轉(zhuǎn)且存在機械故障風(fēng)險的機掃天線，相控陣?yán)走_(dá)可以做到快速預(yù)警處置的同時靜默工作，可很好滿足一些會場的肅靜及無走動的需求。

  作為反“黑飛”設(shè)備的重要武器之一，反制槍功不可沒。據(jù)了解，無人機和飛手之間的數(shù)據(jù)傳輸一般通過固定信道，只需對信號命令（無線信號頻段為2.4GHz）、圖像傳輸（5.8GHz）、GPS（1.575GHz）和900MHz等多個功能不同頻段無線信號進(jìn)行有效干擾，即可切斷無人機與操作者的連接，實現(xiàn)對無人機的迫降捕獲和驅(qū)離。

  6次斬獲全國大賽獎項的西電“黑飛克星”反制槍外形酷似一把輕巧的沖鋒槍，由電子信息工程專業(yè)王新懷副教授指導(dǎo)研究生與本科生團隊共同制作完成。該反制槍主要運用一種基于軟件無線電的反無人機系統(tǒng)，通過GPS欺騙、針對性頻點壓制、轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙型偽信號干擾3種技術(shù)比較領(lǐng)先的干擾模式，可以有效干擾1km范圍內(nèi)的低慢小無人機，迫使它們降落或者自動返航。

  “我們的黑飛克星反制槍采用的是較為溫和、安全的方式使無人機迫降。”據(jù)“黑飛克星”無人機偵測與反制系統(tǒng)的指導(dǎo)老師王新懷副教授介紹，“比起市面上其他的技術(shù)手段來說，我們的智能化反制無人機系統(tǒng)功耗低，能量利用率高，靈活性高，響應(yīng)速度快，成本低。而且經(jīng)測試證實，西電的這套設(shè)備從發(fā)現(xiàn)目標(biāo)到迫使目標(biāo)降落，整個過程最快只需十幾秒。”

  未來方向：滿足民用更多需求

  目前，民用雷達(dá)正當(dāng)行業(yè)風(fēng)口，很多單位都在積極研發(fā)。雷達(dá)應(yīng)用領(lǐng)域很廣，除不斷迭代的軍事需求外，民用領(lǐng)域也離不開它，特別是有待進(jìn)一步挖掘潛力的無人遙感、無人駕駛、人工智能機器人、智慧交通等技術(shù)，均依賴?yán)走_(dá)技術(shù)的進(jìn)步。

  西電雷達(dá)信號處理國家重點實驗室深耕雷達(dá)領(lǐng)域數(shù)十年，擁有多項行業(yè)領(lǐng)先的核心技術(shù)。在國家軍民融合戰(zhàn)略支持下，2017年，西電憑借雷達(dá)信號處理等學(xué)科技術(shù)優(yōu)勢，獲批成立陜西省民用雷達(dá)工程研究中心。在該中心的整合推動下，將成套反“黑飛”民用裝備成功推向了社會應(yīng)用，取得了較好的反響。

  團隊負(fù)責(zé)人蘇濤教授說：“西安電子科技大學(xué)自成立以來，為國防現(xiàn)代化做出了很多貢獻(xiàn)，時至今日未忘初心。我們的反無人機系統(tǒng)已有系列產(chǎn)品和發(fā)展規(guī)劃，伴隨著團隊科研的不斷深入，后續(xù)會開發(fā)更加智能的自動化反無人機系統(tǒng)以及功能更加強大的無人機管控平臺。”

  “當(dāng)然，‘黑飛’背后還有很多關(guān)于無人機制造標(biāo)準(zhǔn)、改裝、監(jiān)管等一系列復(fù)雜的問題，我們主要是從具體實戰(zhàn)角度做一些力所能及的工作。我們有信心研發(fā)并不斷推出更好的產(chǎn)品，來滿足更多的國防和民生需求。”蘇濤進(jìn)一步補充道。