文章详情
您所在位置:首页 > 新闻通知 > 西电拓展军民融合,借学科优势研发民用黑飞克星

西电拓展军民融合,借学科优势研发民用黑飞克星

2018-06-28来源: 西电新闻网浏览次数:

记者 田敬权

“基站基站,猎人已发现目标,是否击落?”

“迅速击落!”

随着总指挥一声令下,只见空中一架试图接近典礼核心区域的“陌生”无人机缓缓降落,停在早已清空的路边空地上。

这是发生在4月初陕西黄帝陵举行的“戊戌年清明公祭轩辕黄帝典礼”开始前实战演练的一幕:一架未事先报备的无人机欲“闯入”管制空域,被应陕西省公安厅邀请到场负责反制无人机的西电团队提前击落。

这支由西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室苏涛教授团队、天线与微波国家重点实验室王新怀副教授团队、信息感知协同创新中心杨明磊副教授团队抽调精兵强将共同组成的“反黑飞天团”,利用学校为军队和国防现代化作出重要贡献的相关学科先进技术优势,研发反“黑飞”民用设备,并成功协助陕西省公安厅完成相关保障任务。

问题导向:黑飞无人机隐患巨大

试想,假如你正在参加一场大型集会,突然一架经非法改装的无人机从天而降,后果会怎样?

近年来,伴随我国低空领域的逐步开放,无人机、航模等民用低空飞行器的使用量和保有量日渐增多,它们给民众带来“航拍”“无人机送货”“喷洒农药”等诸多便利的同时,也带来了一定的隐患——一旦违规飞行,将给民航机场、大型集会现场、监狱等重要场所带来巨大安全威胁。

这种违法违规或未经登记的飞行,称之为“黑飞”。据了解,常见飞行器通常被分为固定翼、直升机和多旋翼几种。因优良的操控性能,近年来多旋翼成为低空飞行的新星。此类无人机搭载智能化的“大脑”——飞控系统,飞手通过数据信道发送信号,使地面控制参数与无人机进行交互,无人机就可以实现超视距自主飞行,目前的黑飞就以这种形式居多。如何通过一款便携实用且成本较低的产品,像军队作战一样快速有效反制“黑飞”,成为近年来困扰包括公安在内很多单位的难题。

其实各种棘手的“黑飞”问题,西电早在本世纪初就已经关注到。专家们认为,复杂条件下,能否及时准确识别并定位违规飞行器,迅速切断飞手和飞行器的信号并阻断其自动定位系统,最终在保障人民群众生命财产安全的前提下将其捕获或驱离,是解决问题的关键。

凭借以往积累的军口科研经验,西电相关团队围绕上述问题展开持续攻关,拿出了自己的解决方案。

黑飞克星:雷达搜索+光电跟踪定位+反制枪

西电“黑飞克星”反制系统由雷达、光电系统和反制枪三个部分构成。雷达是“眼睛”,可以实现对目标的广角探测预警。光电系统是“手电筒”,方便确认目标。反制枪则可以直接对无人机进行干扰打击,防止破坏活动的发生。指挥部可以凭借西电研发的这套系统,实现对“黑飞”无人机的“探测-跟踪-处置”一体化快速管控。

“为了把隐患扼杀在萌芽中,使黑飞在进入管制区域前就能被发现,我们用雷达来预警,而在这方面我们西电掌握核心算法。”据杨明磊介绍,一旦管控区域内出现“黑飞”无人机,团队即可以通过雷达对意图进入禁飞区的低空飞行器进行提早识别并定位,确保重点空域安全。

雷达是西电的传统优势,早在二十世纪六十年代初,西安电子科技大学就在保铮院士主持下成功研制出我国第一台微波气象雷达。现如今,西电凭借全国唯一的信息感知技术协同创新中心、雷达信号处理国家重点实验室、天线与微波技术国家重点实验室,依然在雷达探测技术领域保持领先。西电反“黑飞”设备的目标探测采用低成本相控阵雷达,这种雷达的主要工作机制是电控相扫或频扫,具有机动性好,可对大范围内快速移动目标进行准确识别的特点。区别于慢速旋转且存在机械故障风险的机扫天线,相控阵雷达可以做到快速预警处置的同时静默工作,可很好满足一些会场的肃静及无走动的需求。

作为反“黑飞”设备的重要武器之一,反制枪功不可没。据了解,无人机和飞手之间的数据传输一般通过固定信道,只需对信号命令(无线信号频段为2.4GHz)、图像传输(5.8GHz)、GPS(1.575GHz)和900MHz等多个功能不同频段无线信号进行有效干扰,即可切断无人机与操作者的连接,实现对无人机的迫降捕获和驱离。

6次斩获全国大赛奖项的西电“黑飞克星”反制枪外形酷似一把轻巧的冲锋枪,由电子信息工程专业王新怀副教授指导研究生与本科生团队共同制作完成。该反制枪主要运用一种基于软件无线电的反无人机系统,通过GPS欺骗、针对性频点压制、转发式欺骗型伪信号干扰3种技术比较领先的干扰模式,可以有效干扰1km范围内的低慢小无人机,迫使它们降落或者自动返航。

“我们的黑飞克星反制枪采用的是较为温和、安全的方式使无人机迫降。”据“黑飞克星”无人机侦测与反制系统的指导老师王新怀副教授介绍,“比起市面上其他的技术手段来说,我们的智能化反制无人机系统功耗低,能量利用率高,灵活性高,响应速度快,成本低。而且经测试证实,西电的这套设备从发现目标到迫使目标降落,整个过程最快只需十几秒。”

未来方向:满足民用更多需求

目前,民用雷达正当行业风口,很多单位都在积极研发。雷达应用领域很广,除不断迭代的军事需求外,民用领域也离不开它,特别是有待进一步挖掘潜力的无人遥感、无人驾驶、人工智能机器人、智慧交通等技术,均依赖雷达技术的进步。

西电雷达信号处理国家重点实验室深耕雷达领域数十年,拥有多项行业领先的核心技术。在国家军民融合战略支持下,2017年,西电凭借雷达信号处理等学科技术优势,获批成立陕西省民用雷达工程研究中心。在该中心的整合推动下,将成套反“黑飞”民用装备成功推向了社会应用,取得了较好的反响。

团队负责人苏涛教授说:“西安电子科技大学自成立以来,为国防现代化做出了很多贡献,时至今日未忘初心。我们的反无人机系统已有系列产品和发展规划,伴随着团队科研的不断深入,后续会开发更加智能的自动化反无人机系统以及功能更加强大的无人机管控平台。”

“当然,‘黑飞’背后还有很多关于无人机制造标准、改装、监管等一系列复杂的问题,我们主要是从具体实战角度做一些力所能及的工作。我们有信心研发并不断推出更好的产品,来满足更多的国防和民生需求。”苏涛进一步补充道。

  • 上一篇文章:西安电子科技大学-华为终端天线联合实验室揭牌
  • 下一篇文章:
  • 返回顶部