當(dāng)前無人機系統(tǒng)廣泛應(yīng)用到各個行業(yè),極大地豐富了各個行業(yè)的工作和人們的日常生活。當(dāng)初用于娛樂目的的無人機日益用于其它(有時是敵對)用途。這包括:觀 察/擾亂公共活動、刺探保護區(qū)域、偷運違禁品到監(jiān)獄、危及/威脅商用空中交通,以及進入限制空域。對抗此類無人機威脅的技術(shù)方法包括:監(jiān)測相關(guān)信號頻譜、 識別頻率捷變無線電控制信號、測向,以及可能的防御對策。
1. 無人機應(yīng)用的趨勢
過去十年,民用和商用用途無線 控制 (RC) 無人駕駛飛行器 (UAV) 的應(yīng)用一直在穩(wěn)定增長。早在 2011 年,相關(guān)研究就指出,全世界的業(yè)余愛好者大約使用50,000 臺無人機。在美國,一些研究者聲稱,未來十年,將有多達 30,000 臺民用和商用無人機在美國城市上空飛翔。有專家估計,在這個時間段,全球在高空無人機方面的累積投資將達到 980 億美元,其中大約 12% 用于商用用途。這些無人機 (UA) 系統(tǒng)是一種先進的技術(shù),實踐證明它們能提供有益的“天眼”服務(wù),但也引起了關(guān)于私密和安全的嚴(yán)重關(guān)切。
不可否認,過去幾十年,監(jiān)測技術(shù)和應(yīng)用風(fēng)生水起。無人機的出現(xiàn)增加了監(jiān)測的維度,無論是在功能還是在潛在威脅上。除了眾所周知的數(shù)據(jù)隱私問題外,基于無人機的監(jiān)測威脅到另一個重要的人們關(guān)注:行為私密性。隨著公眾關(guān)注持續(xù)上升,政策和監(jiān)管措施變得更加緊迫。
顯然,并非所有無人機應(yīng)用都構(gòu)成威脅。合法和有益使用無人機的例子包括:公園范圍的無人機,無人機區(qū)域測繪,搜索和救援無人機,考古和農(nóng)業(yè)研究無人機,檢測地雷無人機,救護無人機。此外,無人機用于娛樂已經(jīng)變得非常普遍。
然而,因不負責(zé)任或非法使用無人機造成的事故數(shù)量也在快速增長。涉及到的這些無人機類型很容易買到,將其用于犯罪或者甚至是敵對目的。
無人機可以走私毒品和武器
德國(2015 年 1 月 24 日):一架裝著藥物的無人機(帶有大麻、iPhone和USB閃存驅(qū)動器)企圖進入德國漢堡 Holstenglacis 的某個看守所,在接近屋頂時墜毀在單元房窗口。
無人機可以窺探隱私
美國(2015 年 2 月 17 日):未知無人機在白宮花園內(nèi)墜毀后,華盛頓對無人機引起警覺,預(yù)計對無線電控制飛行器的管理將更加嚴(yán)格。
無人機影響飛機的起落,甚至飛機墜毀
英國(2014 年 12 月 7 日):希思羅機場附近客機和無人機間一次有驚無險的接近引發(fā)無人機可能對商業(yè)航班構(gòu)成威脅的擔(dān)憂。空客 A320 的飛行員看到了無人機,但它沒有在空中交通管制系統(tǒng)中出現(xiàn)。
無人機擾亂公共活動
美國(2014 年 9 月 27 日):德州堪薩斯大學(xué)足球比賽前,未授權(quán)帶有攝像機的無人駕駛直升機出現(xiàn)在堪薩斯大學(xué)紀(jì)念體育場上空。
無人機可能出現(xiàn)在敏感區(qū)域、關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和政府區(qū)域
法國(2015 年 1 月 31 日):法國布列塔尼海灣出現(xiàn)小型無人機,那里駐扎著四艘核潛艇,是受保護最嚴(yán)密的地點之一。
無人機可能威脅大型政治會議
日本(2015年4月22日):在首相官邸屋頂發(fā)現(xiàn)具有無線電發(fā)射痕跡的無人機,這引發(fā)對無人機,以及在日本舉辦七國峰會和 2020 年東京奧運會期間使用無人機進行恐怖襲擊的擔(dān)憂。
2. 民用(商用)無人機技術(shù)背景
無人駕駛飛行器 (UAV) 是飛機艙里沒有人類飛行員的飛行器。該飛機由地面上的飛行員遠程控制,或由飛行預(yù)訂路線的車載導(dǎo)航系統(tǒng)遠程控制。無人機按功能通常分為六大類:民用和商用、目標(biāo)和誘餌、偵查、對抗、物流、研究和開發(fā)。
我 們這里重點介紹的是無線電控制的民用(商用)無人機,這一類無人機專門設(shè)計用于民用和商用應(yīng)用。隨著自動目標(biāo)檢測方法日益成熟和成本不斷降低,在民用和商 用領(lǐng)域更多使用無人機技術(shù)的趨勢快速增加。目前,能夠攜帶100克到幾公斤有效載荷的經(jīng)濟實惠型無人機數(shù)量的不斷增加,對關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施、貴賓和公共活動形 成新的威脅。這些威脅涉及簡單干擾(隱私)、刺探或者甚至是嚴(yán)重傷害(恐怖襲擊)。面對攔截?zé)o線電控制無人機的困難和挑戰(zhàn)以及它們的操縱者,許多機構(gòu)一直 在努力探索無人機監(jiān)測和對策的實現(xiàn)方案。
民用無人機主要有兩類,顯式多旋翼 (multi-copter)直升機和固定翼。
多旋翼無人機能夠以非常低的速度、非常低的高度在空中懸停和飛行,從而很適合航空攝影、電力線巡查、空中視頻和房地產(chǎn)攝影等應(yīng)用。
固定翼無人機適合更高海拔或更廣范圍的應(yīng)用,如搜索和救援,營救和測繪較大區(qū)域。
此外,民用(商用)無人機的劃分還取決于它們的尺寸、載荷、速度、續(xù)航時間、海拔和巡航范圍,可分為小型、微型和納米型無人機。