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目前所有的民用無人機(jī)都需要用到無線電技術(shù)來實(shí)現(xiàn)定位、遙控、圖像傳輸?shù)裙δ堋１鞠到y(tǒng)采用對(duì)無人機(jī)無線電進(jìn)行干擾的方式達(dá)到使入侵無人機(jī)失控或折返的目地。本技術(shù)方案干擾的無人機(jī)信號(hào)主要包括 GPS 信號(hào)和遙控信號(hào)這兩個(gè)部分。

（1）無線電反制整體方案

以下對(duì)入侵無人機(jī)所需無線電信號(hào)進(jìn)行分析，進(jìn)而確定無線電干擾基本方案。入侵無人機(jī)使用的無線電信號(hào)主要包括上行信號(hào)（遙控信號(hào)）、下行信號(hào)（信息傳輸信號(hào)）和 GPS 導(dǎo)航信號(hào)。上行信號(hào)入侵無人機(jī)操縱者發(fā)送的一切上行信號(hào)（從地面向無人機(jī)發(fā)送）都會(huì)因?yàn)榫嚯x遠(yuǎn)而比較微弱。采用同樣的功率，防御者由于距離無人機(jī)更近，信號(hào)將比操縱者強(qiáng)。防御者收到的下行信號(hào)也會(huì)比操縱者強(qiáng)。

圖  上行信號(hào)（遙控信號(hào)）攻防態(tài)勢(shì)

? 下行信號(hào)下行信號(hào)是無人機(jī)向控制者傳送圖像、聲音等的信號(hào)。此時(shí)無人機(jī)到操縱者的距離，和防御者到操縱者的距離是差不多的（一般可能會(huì)更遠(yuǎn)），所以對(duì)下行信號(hào)的阻斷不占距離優(yōu)勢(shì)，需要采用更大的干擾功率。圖  下行信號(hào)（數(shù)據(jù)信號(hào)）攻防態(tài)勢(shì)

? GPS 信號(hào)GPS 依靠中軌道衛(wèi)星。通俗而言就是信號(hào)經(jīng)過上萬公里到達(dá)地球表面，已經(jīng)非常微弱。所以要在無人機(jī)離防御者很近的情況下干擾 GPS 信號(hào)是比較容易的。如果想欺騙它就需要用比較復(fù)雜的手段來模擬 GPS 衛(wèi)星，相對(duì)困難得多。

圖  GPS 信號(hào)攻防態(tài)勢(shì)

通過從上面分析可以看出干擾上行信號(hào)和 GPS 信號(hào)更為有利。恰巧上行信號(hào)通常是遙控信號(hào)，直接關(guān)系到對(duì)無人機(jī)的操控，如果上行信號(hào)被干擾，無人機(jī)將失去即時(shí)控制，只能按照程序預(yù)設(shè)的步驟運(yùn)行（通常是降落或者懸停）；而下行信號(hào)主要是遙測(cè)和圖像等。事實(shí)上大多數(shù)民用無人機(jī)的遙控、遙測(cè)甚至圖傳都需要雙向通信才能正常工作，干擾其上行也可能使其下行無法正常工作。為確保干擾反制的效果，本系統(tǒng)方案為上行信號(hào)干擾和 GPS 干擾復(fù)合干擾方案。

（2）GPS 信號(hào)干擾方案

GPS 信號(hào)十分微弱，在地面附近已低于自然本底噪聲。采用常用的 3~6dB 增益的無源天線在開闊地接收，其總接收電平最高可達(dá)約-120dBm。民用 GPS 信號(hào)是頻率 1550MHz，2.046MHz 帶寬的擴(kuò)頻信號(hào)，擴(kuò)頻增益 43dB。在容易實(shí)現(xiàn)的方式中，

全頻帶噪音干擾較有優(yōu)勢(shì)，滿足如下條件時(shí)誤碼率高于 10%。干擾信號(hào)的帶寬等于或大于 2.046MHz，覆蓋 GPS 信號(hào)的整個(gè)頻帶。 干擾信號(hào)經(jīng) GPS 天線接收后，其總功率電平要高于-83dBm。無人機(jī)上的 GPS 天線主瓣方向朝向天空，對(duì)于地面來的干擾能提供一定的隔離。

隔離的大小取決于天線的品質(zhì)、安裝方式和無人機(jī)本身的結(jié)構(gòu)與材料。如果天線安裝在無人機(jī)正中心位置，無人機(jī)上又有整塊的碳纖維網(wǎng)板遮擋地面方向，那么通常能提供 30~40dB 的隔離。如果天線方向性不佳，安裝不夠垂直，則隔離度會(huì)有所降低。干擾功率基本計(jì)算方法如下。設(shè)無人機(jī) GPS 天線對(duì)地面防御者（干擾源）的增益為-40dB，對(duì)天空的增益滿足正常接收 GPS 天線的要求，也就是總接收電平能達(dá)到-120dBm，無人機(jī)距離地面20100 米，干擾發(fā)射機(jī)的天線增益為 0，根據(jù)自由空間損耗公式，則需要的發(fā)射功率是：Pt=Pr+32.45+20logd+20logf-G=-83+32.45-20+64+40=33.45dBm

上述計(jì)算的意思是：如果干擾帶寬適中，則只需要 2W 的發(fā)射功率，就能干掉100 米范圍內(nèi)的無人機(jī) GPS。假如干擾天線有 6dB 增益，那么只需要 0.5W 功率。如果用 GPS 模擬器產(chǎn)生一些假信號(hào)，則有可能是無人機(jī)按照指定的地點(diǎn)降落，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)捕獲，但考慮到 GPS 模擬器的技術(shù)難度較大，因此采取直接干擾的方式相對(duì)比較容易實(shí)現(xiàn)。

（3）下行信號(hào)干擾方案

正規(guī)商品遙控發(fā)射機(jī)的功率通常為 100mW，特殊用途或自行改裝的遙控發(fā)射機(jī)可能具有更大的功率。如果按 100mW 考慮，遙控發(fā)射天線配置普通鞭狀天線，增益約 3dB，無人機(jī)上的接收天線增益也為 3dB 的情況下，設(shè)操縱者距離飛機(jī) 100 米，采用 2450MHz 頻率，則接收機(jī)收到的功率電平最大為：20+6-32.45+20-68=-54.45dBm遙控接收天線的主瓣方向必須朝向地面，所以不能像 GPS 天線那樣對(duì)地面干擾提供隔離。假設(shè)防御者距離無人機(jī)為 100 米，天線增益為 3dB，如果采用相關(guān)的干擾，需要的干擾功率與遙控發(fā)射功率接近，即 0.1W 以上。如果遙控信號(hào)存在跳頻措

施，而干擾者除了頻帶范圍之外，并不知道這些措施的任何參數(shù)，只能用噪聲進(jìn)行全頻帶暴力覆蓋，那么所需功率將有所提高。就經(jīng)驗(yàn)而論，通常需要提升 30dB，具體來說就是 100W。這個(gè)干擾功率難以低成本的產(chǎn)生，同時(shí)，過大的干擾功率可能會(huì)影響其它正常的無線電通信。遙控器的擴(kuò)頻增益比 GPS 低得多，所以擴(kuò)頻部分的抗窄帶干擾能力較差，通常只需要 3~6dB 的信噪比。因此采用梳狀譜的干擾源，如間隔 1MHz 的 100 個(gè)干擾峰，其總干擾功率比有用信號(hào)高 26dB，可比寬帶噪聲干擾節(jié)約 3~10dB 功率。除了頻域上的寬帶干擾，還可以在時(shí)域上有所變化，即采用脈沖干擾源。如果遙控器沒有采取重復(fù)編碼措施時(shí)，使用脈沖干擾可以節(jié)約平均功率，或者在平均功率一定的情況下，提高脈沖功率。但如果采取了重復(fù)編碼措施，脈沖干擾效果不佳。為盡可能降低干擾對(duì)正常信號(hào)的影響，本方案采取瞄準(zhǔn)干擾的方式。偵察接收機(jī)持續(xù)的監(jiān)聽可能的通信頻段，將數(shù)據(jù)送給計(jì)算機(jī)。當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)現(xiàn)遙控器的信號(hào)以后，立即把需要施放干擾的參數(shù)告訴干擾發(fā)射機(jī)，使干擾發(fā)射機(jī)開始發(fā)射。當(dāng)經(jīng)過一段時(shí)間（例如：1 毫秒），讓干擾暫停，偵察接收機(jī)繼續(xù)搜尋遙控信號(hào)，如果遙控信號(hào)繼續(xù)存在或變更頻率，則把新的參數(shù)告訴發(fā)射機(jī)，再次啟動(dòng)干擾。如果遙控信號(hào)消失，則停止干擾。讓接收機(jī)與發(fā)射機(jī)分開布置，使偵察和干擾同時(shí)進(jìn)行。這種干擾的好處是沒有信號(hào)則不放干擾，而且干擾電平很小，環(huán)境友好程度高。如果遙控信號(hào)未經(jīng)擴(kuò)頻，通常使接收電平等大或略大一點(diǎn)即可。如果是擴(kuò)頻信號(hào)，由于擴(kuò)頻增益不高，通常也只需要大 20dB 以內(nèi)。功率的設(shè)定可根據(jù)遙控信號(hào)的瞬時(shí)帶寬而定，帶寬大的時(shí)候適當(dāng)提高一些。瞄準(zhǔn)干擾的主要技術(shù)難度在于響應(yīng)速度。如果跳頻速度為 1000 跳/秒，則單頻點(diǎn)的駐留時(shí)間只有 1ms。按干擾一半算，有 500μs 的時(shí)間來進(jìn)行偵察、分析、判決、指令和啟動(dòng)發(fā)射機(jī)，該技術(shù)指標(biāo)目前可以達(dá)到。