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对无人机无线电信号的干扰

发布日期:2017.09.28
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目前所有的民用无人机都需要用到无线电技术来实现定位、遥控、图像传输等功能。因此入侵者或黑客可以对无人机使用的无线电频段进行干扰,从而达到控制无人机的目的。因此,从保障无人机安全使用角度考虑,需要了解存在哪些对无人机的干扰形式才能加以防范。另一方面,利用这些干扰技术,也可以测试用户无人机的抗干扰能力。

使用者操纵任何无人机飞行都需要及时了解其位置和发出控制指令。如果用于拍摄图像或其它测试用途,还必须有下行的图传和遥测通信,无线电测高和防撞设备也偶有使用。但作为必备环节,任何无人机都必须具备导航和遥控这两个部分,既然这两部分都是以无线电技术为基础的。所以,对无人机主要的干扰手段就是对导航、遥控系统的干扰。

1)导航信号干扰

由于成本原因,目前的商用无人机绝大多数采用GPS导航方式:通过接收多颗GPS卫星发射的L波段C/A码信号实时解算出本机位置。由于GPS依靠中轨道卫星。通俗而言就是信号经过上万公里到达地球表面,已经非常微弱。所以要干扰GPS信号是比较容易的,通过使用大功率信号压制GPS频段就可以得手。实际上目前的很多所谓反无人机设备就是一个定向微波发射器,瞄准无人机后发射强功率的干扰信号,无人机在受到强干扰后会丢失GPS信号,要么紧急着陆要么失控坠毁。对于此类干扰,一种办法是采用抗干扰性能好的美国军用PY)码体制的GPS接收机,另一种办法是采用惯性导航装置作为GPS受干扰时的备份导航手段。但这两种方式都有局限性,前者只有与美国军方关系密切的用户才可以采用,后者价格较高。因此都不是非常适合低成本的民用无人机。

2)遥控信号干扰

操纵者发送的一切上行信号(从地面向无人机发送)都会因为距离远而比较微弱。可以看出干扰上行信号更为有利。恰巧上行信号通常是遥控信号,直接关系到对无人机的操控,如果上行信号被干扰,无人机将失去即时控制,只能按照程序预设的步骤运行(通常是降落或者悬停)。而下行信号主要是遥测和图像等,虽然也可能存在敏感信息,但相比控制信号重要性较低。而且大多数民用无人机的遥控、遥测甚至图传都需要双向通信才能正常工作,干扰其上行也可能使其下行无法正常工作。由于遥控信号频段是公开的,430MHz是常见的遥控频段,近来也有使用2.4GHz频段的。因此用大功率杂波信号压制遥控频段是可以达到干扰目的的。为应对此类干扰,无人机设计者也开始使用诸如跳频等技术对抗压制干扰,如FUTABA的遥控器可以实现每秒500次的跳频,对于不掌握其跳频图谱的对手来说是较难干扰的。