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【技术解析】反无人机雷达自动目标识别技术概念-第一章

发布时间：

2024-11-29

近年来,随着“低慢小”(Low Slow Small,LSS) 无人机的威胁日益严峻,对于反无人机雷达的需求日益迫切[1-3] 。然而 ,无论在学术界还是实践应用中 ,对于反无人机雷达的研究仍然存在问题。随着多种反无人机雷达的出现 ,它们各自宣称在探测无人机雷达回波方面表现出色 ,且一些系统已被客户采购 ,并成功部署在关键设施中。尽管取得这些进展 ,但某些政府对反无人机雷达的功能和价值仍持谨慎态度 ,因此已启动有些项目以验证此类系统的有效性。

在这一背景下,本文旨在探讨雷达自动目标识别(Automatic Target Recognition,ATR) 技术在反无人机雷达领域中的应用。通过从 ATR 技术角度对现有反无人机雷达技术进行分析和探索 ,进一步研究了现有技术的关键问题。分别从目标特性和探测技术两方面进行了论述 :

① 明确了雷达探测的概念 ,将其划分为“信号检测”和“ 目标识别”2个独立的过程 ,并强调了目标识别技术不应仅限于基于目标跟踪的方法。

② 明确指出反无人机雷达的主要探测对象是LSS无人机目标,通常指雷达散射截面积 (Radar Cross Section,RCS)值低于2m2、飞行速度低于200 km/h、在 1000 m高度以下操作的小型空中物体,若按现有量化分类标准来界定,则主要包括 Group 1&2类别的无人机。

③ 对ATR性能等级进行了明确定义,包括4个等级:“探测(Detection)”“分类(Classification)”“识别(Identification)”“描述(Description)”,并从ATR技术的角度分析了“航迹判别”和“微多普勒识别”2 种方法的差异。

④ 通过案例展示了整合 ATR技术的效能倍增器功能。ATR技术不仅显著增强了无人机的探测距离和识别能力,也进一步强化了态势感知能力。最终,ATR技术有望将传统的 3D反无人机雷达升级为4D雷达系统(提供 3D位置和 1D属性),以此提升无人机探测性能。该技术的进步预示着未来在军事、民用和商业领域中,反无人机雷达性能将得到有效提升。

1 无人机威胁

无人机的威胁可以简单分为针对民用设施的威胁和对于军用目标的威胁。对于无人机威胁的处理 ,前者强调管理 ,后者更强调打击 ,但是2种应用场景的基本前提仍旧是有效、高效、准确地实时探测无人机威胁。

1. 1 民用方面

无人机“黑飞”对民航机场的正常运行造成干扰是典型的无人机威胁 ,近年来频繁发生。其中最著名的案例之一是英国伦敦盖特威克机场的无人机 “ 黑飞”事件。2018 年12 月19日晚 ,英国伦敦盖特威克机场附近报告发现无人机飞行[4] ,机场当局为预防而暂停了所有航班操作 ,这一措施导致超过14万名乘客遭受重大影响,超过 1000个航班被取消,机场运营中断了 36 h。此事件凸显了全球机场需采取安全措施和战略,以防范潜在的无人机威胁。作为回应,英国政府实施了几项措施,包括在 5 km 半径内设立无人机禁飞空域(如图 1所示),并部署了反无人机系统 (Countering-Unmanned Aerial Systems,C-UAS)解决方案,其中包括以色列开发的无人机穹顶系统(Drone-Domesystem)。然而,随后在2019年盖特威克机场再次发生无人机干扰事件,这表明无人机穹顶系统并非是100%可靠的解决方案。其他因素也可能导致了这一事件。例如,无人机操作员可能发现了规避系统检测和干扰能力的方法,或者可能有多个操作者参与,使得定位和消除所有无人机威胁变得困难。

注 :来源 https:∥register-drones. caa. co. uk/drone-code/where-you- can-fly。