0 引 言

近年来，随着传感器技术、通信技术、处理器技术和智能控制技术的发展，特别是飞控系统、数据链系统性能的不断完善，民用无人机产业得以迅速发展［1］。尤其是由硬件小型化、集成化发展而来的小型商业无人机，因其携带方便、价格低廉、操作简单等优点，拥有广阔的市场［2］。小型商业无人机在航拍测绘、电力巡线、应急救援、环境监测等多个领域得到广泛应用［3］，给人类的社会生活带来了诸多便利。但是，一些恐怖分子可能将小型商业无人机改装成自杀或攻击性武器［4］，会严重危害社会公共安全，为此需要发展针对小型无人机的反制手段。反制的前提和关键环节是探测预警［5］，但由于小型商业无人机低空、慢速、小型（简称“低慢小”）的特点［6］，很难采用传统的探测设备进行探测识别。本文分析了小型商业无人机的目标特性，分析了适于小型商业无人机的预警技术及其发展现状，并针对不同的威胁场景给出了预警应用方案建议。

1 威胁场景

小型商业无人机的典型威胁场所有机场、公共集会地和军事要地等。以下列举几次典型的由小型商业无人机造成的公共安全危害事件，如图1所示。

图1 小型商业无人机威胁场景Fig.1 Threat scenarios of small commercial UAVs

1）机场“黑飞”威胁民航飞机

2018年12月，由于小型商业无人机在伦敦盖特威克机场“黑飞”，导致英国第二大机场关闭36 小时，取消航班657 架，近12 万人的出行受到影响。小型商业无人机带有坚固的电机、电池及其他部件，在机场“黑飞”造成的损害远大于同等大小的鸟类，会损坏飞机旋翼或被卷入引擎造成严重后果，还可能撞坏挡风玻璃造成飞行事故。相关试验数据表明，1 架重约10 kg的无人机与1 架时速约900 km/h 的民航客机在空中相撞，其撞击力瞬间可达1.25×106N，相当于一颗小口径炮弹的能量，会造成机毁人亡的事故［7］。

2）人群密集区域制造恐怖袭击

2018年8月5日，委内瑞拉总统马杜罗在首都加拉加斯参加国民卫队成立81周年活动时，遭到无人机蜂群暗杀攻击，这是世界上首次采用无人机针对一国元首进行的暗杀活动［8］。据称，袭击者使用3 架大疆航拍机携带C4炸药，其中1架无人机在马杜罗看台对面爆炸，还有1 架起飞后在看台右侧爆炸，第3 架无人机在看台以南的建筑附近爆炸。

3）改装成杀伤性武器用于军事领域

2016年12月，叙利亚军队在大马士革发现了ISIS组织撤离时留下的大量新组装的精灵系列无人机，ISIS 将反坦克榴弹头安装到无人机上，其杀伤力足以摧毁一辆坦克；2017年1月，伊拉克军队在对ISIS作战中击毁了一架大疆精灵系列改装的“无人轰炸机”。

2 典型目标特性

按照美国空军在《联合出版物3-30：联合空军作战指挥与控制》中提出的无人机分类标准，小型无人机的基本参数为：整机重量小于等于25 kg；飞行高度低于1 067 m；飞行速度低于129 m/s。最典型机型为大疆的精灵系列四旋翼无人机，目前最新型的产品是精灵4 无人机，如图2所示，技术参数如表1所示。中国的大疆公司是目前全球最大的商业无人机制造商，其生产的精灵系列四旋翼无人机是最为畅销的产品之一，该系列无人机售价不足1 000 美金。ISIS 恐怖分子在无法得到军事级无人机的情形下，退而求其次大批量购买并改装大疆精灵系列无人机是很自然的选择。据巴德学院无人机研究中心的刊物报道，早在2013年大疆无人机就已经被用于叙利亚战场。

图2 大疆精灵4无人机及遥控器Fig.2 DJI Phantom 4 UAV and remote control

表1 大疆精灵4无人机技术参数Tab.1 Technical parameters of DJI Phantom 4 UAV序号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10参数值1 388 350 6 4 72 11 12参数名称重量(含电池及桨)/g轴距/mm最大上升速度/(m·s-1)最大下降速度/(m·s-1)最大水平飞行速度/(km·h-1)最大可倾斜角度/(°)最大旋转角速度/((°)·s-1)最大飞行高度/m最大起飞高度（海拔）/m最大飞行时间/min工业、科学、医疗频段工作频率/GHz信号最大有效作用距离/m 42 250 500 6 000 30 2.400～2.483、5.725～5.825 7 000

大疆精灵4无人机体积小，外壳为塑料材质，因此雷达散射截面积（radar cross section，RCS）小，相关研究给出的试验测试结果如图3所示，其平均RCS 约为0.035～0.040 m2，搭载0.5 kg 的设备或爆炸物后平均RCS约为0.04～0.05 m2［9］。

图3 大疆精灵4无人机RCS测量图Fig.3 RCS measurement of DJI Phantom 4 UAV

文章来源：《光学与光电技术》 网址: http://www.gxygdjs.cn/qikandaodu/2021/0707/614.html