无人机刺杀总统,这种事情如何用技术手段避免?

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委内瑞拉总统马杜罗在首都加拉加斯出席一场军队纪念活动电视讲话时,现场发生了爆炸。
 
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这是一起由无人机执行的刺杀行动。
 
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据俄罗斯卫星网报道,行动是由两架携带C4炸药的无人机向总统讲台飞去。狙击手在无人机抵达目标前将其击落。
 
看来,电影中的场景也在真实世界中出现了。
 
科技就是双刃剑,无人机是好,但是它带来的安全隐患也越来越大。美国曾发生过业余无人机操作员操作无人机飞入白宫引发恐慌;英国也发生过不法分子通过无人机为监狱内的囚犯运送毒品、枪支等事件。自2017年以来,尤其是在中东的冲突地区,各类武装分子利用改装的无人机进行侦察以及发动袭击的事件变得越来越频繁。
 
由于无人机的负面影响逐渐显现,相应的反无人机产业正在悄然兴起。全球第二大市场研究咨询公司Markets and Markets预测,到2022年,全球反无人机市场的规模将达到11亿美元。
 
各国的较力
 
军工企业研制的反无人机系统以激光拦截和传统火力打击等“硬杀伤”为主,科技公司研制的防控装备则以无线电干扰以及“网式”拦截等“软杀伤”为主,还有一些出境率较高的如执法部门训练鹰以“空战方式”击落无人机等。美国《国家利益》报道称,在2015年的美国“黑镖”反无人机演习中,多达55种反无人机系统“登台献技”。
 
中国曾推出“低空卫士”激光防御系统,该激光系统针对小型无人机研制,可在地面部署也可以装在运载工具上,打击半径约为2公里,可在发现目标后5秒内将其击落,适合要地防空以及为在人口稠密地区的重大活动提供安保。波音早在2009年就展示过装载在吉普车上的激光系统“激光复仇者”,并在演示中击落数架无人机。激光拦截系统相较于使用传统火力击落无人机有诸多好处,成功率更高,附带伤害较小,更为适合在城市环境以及人口密集地域使用。而从近些年这类反无人机系统的发展趋势来看,以定向能/动能混合搭配来对抗无人机更符合潮流——激光拦截系统上加装机枪或者火炮。
 
除了传统火力以及激光武器等“硬杀伤”外,利用对无线电干扰等对无人机进行“软杀伤”的研究也是主要方向。2015年美国推出的“无人机防御者”步枪,可通过发射无线电波束来干扰无人机的控制信号和GPS导航信号,有效作用距离为400米。其他的“软杀伤”还有利用无人机布网拦截,或者利用反无人机火箭筒发射拦截网等。
 
韩国的研究人员也曾探索过研发一款声波反无人机武器,其原理是利用外部声波使无人机的陀螺仪发生共振,从而扰乱无人机的平稳飞行。尽管在技术上存在可行性,但是外部环境的影响令这种装置难以称为有效反无人机武器,在声音已经达到140分贝时其作用范围也只有40米,而瞄准和跟踪目标也存在诸多困难。另外韩国也在探索利用微型无人机来攻击具有潜在威胁无人机的技术。就像是设计者将无人机造的越来越科幻一样,探索反无人机技术的研究人员的“脑洞”也越来越大了。
 
在中东战场上,各类武装组织对于无人机在作战时的运用,也敲响了恐怖袭击“技术升级”的警钟。中东战场的“土制无人攻击机”都是由可轻易获得的消费级无人机改装而来,尽管在面对防守严密的俄军驻叙基地时没有多少机会,但是在对付同等技术水平的武装组织时,尤其是面对一些“软目标”时,这些无人机也堪称“大杀器”,特别是据俄罗斯披露,恐怖分子使用的这些无人机的导航技术以及挂载的弹药都达到或者接近军用水平。
 
考虑到恐怖分子近乎无法遏制的全球流动,无人机恐袭的威胁已经非常紧迫。早在2013年6月25日,德国警方就逮捕过两名试图利用无人机发动恐怖袭击的突尼斯人。技术的快速进步令民用和军用无人机技术的界限越来越模糊,而相应的一些常见的反制“低慢小”无人机的“大棒”也在“加粗加长”,例如目前各国都在研制功率更高、射程更远的激光武器用于反制性能更为强大的无人机。
 
而在国家军备竞赛方面,各大国都在积极开发机载以及舰载的大功率激光系统。美军“庞塞”号上的激光炮曾在演习中“瞬秒”无人机,可谓是“技惊四座”。而俄罗斯强大的电子战装备在叙利亚战场展示的压制和控制无人机实力也只能算是反无人机能力的“牛刀小试”。2011年伊朗“迫降”美军RQ-170无人机,据传俄罗斯“汽车场”地面主动干扰系统就发挥重要作用。
 
关键技术
 
当前,各国反无人机技术主要分为三类。一是干扰阻断类,主要通过信号干扰、声波干扰等技术来实现。二是直接摧毁类,包括使用激光武器、用无人机反制无人机等。三是监测控制类,主要通过劫持无线电控制等方式实现。第二类技术主要应用于军事领域,下面针对第一类和第三类反无人机技术讨论,谈谈如何利用信息技术手段对消费级无人机进行反制。
 
►信号干扰
 
目前,对无人机的控制多使用无线电通信技术,通过向目标无人机发射大功率干扰信号,对控制信号进行压制,就可以迫使无人机自行降落或返航。
 
美国Battelle公司推出的用于迫降无人机的Drone Defender电子枪就是利用了这个原理。这款枪把一个电子干扰器安装在步枪的框架上,一旦扣动扳机,干扰器会向无人机发射全频段的干扰信号,使无人机脱离操作者的控制,接收不到控制信号而自动降落到地面。Battelle公司发言人凯迪•德兰尼(Katy Delaney)表示,一旦无人机的信号处于混乱状态,它通常有3种选择:跌落到地面、返回操作者身边或平稳下降。这种步枪的有效射程为400米。
 
国内也有很多公司在这方面进行研发,并取得了显著的成果,如厦门美亚柏科、上海后洪电子等高科技公司都推出了便携式反无人机电子枪,在某些技术指标上甚至超过了Drone Defender电子枪。例如,在有效干扰距离方面,上海后洪电子的产品达到了500~2 000米。
 
► GPS欺骗
 
目前,在正常情况下绝大多数消费级无人机都会首选GPS导航来进行飞行控制,而民用GPS信号是非加密的,这就留下了可利用的空间。
GPS欺骗的主要原理就是向无人机的控制系统发送虚假的地理位置坐标,从而控制导航系统,诱导无人机飞向错误的地点。GPS信号可以由发生器来产生,也可以是事先录制然后重放。由于无人机接收GPS信号总是以信号最强的信号源为准,因此在地面人造的GPS信号只要强度足够大,就可以覆盖真正的从太空中传来的GPS信号,从而欺骗无人机的GPS接收模块。当前,各个国家都在核心区域设置了禁飞区,许多无人机制造厂商在无人机内置固件中进行了设置,在禁飞区内无人机无法起飞,即使到达了禁飞区也会自动降落。因此,只要地面人造的GPS信号将地理位置模拟为禁飞区的坐标,就可以迫使无人机自行降落。在2015年世界黑客大会DEFCON 23上,来自360公司的安全团队演示了对无人机的GPS欺骗,成功地使一架正在飞行的无人机降落在地面上。
 
►无线电劫持
 
现在,无人机使用的控制信号大多在1.2GHz、2.4GHz、5.8GHz等常规民用频段,随着Arduino和树莓派等开源硬件的快速发展和软件无线电(SDR)技术的流行,普通爱好者也可以利用从网络买到的硬件和从论坛获得的软件源码模拟遥控器向无人机发送控制信号,并覆盖真正遥控器的信号,从而获得无人机的控制权。2015年,GeekPwn智能设备安全大赛的开场项目中,来自腾讯公司的安全团队就通过这种方法成功劫持了一架正在飞行的大疆精灵3无人机,次年中央电视台的“3.15晚会”也对此次演示进行了报道,受到广泛关注。随后,大疆公司在官方网站上公开承认了这一漏洞,并对相关产品进行了升级修复。
 
► 黑客技术
 
很多无人机为方便用户使用手机和平板电脑等移动设备进行操控,直接使用Wi-Fi进行交互。这样一来,一些在互联网中已经很成熟的黑客技术就可以直接应用在无人机上。例如,通过无人机控制系统中开放的端口或密码猜解等手段,进入控制系统实现对无人机的控制。开发出“萨米蠕虫病毒”的传奇黑客萨米•卡姆卡尔(Samy Kamkar)就利用这个原理编写了一个名为“SkyJack”的无人机劫持软件,并将软件安装到经过特殊配置的无人机中,SkyJack在空中飞行并寻找Wi-Fi范围内的其他无人机,然后入侵该无人机并取得控制权。 
 
中国的装备很豪华
我国反无人机技术同样发展迅速,很多军工科研生产单位和民间安防装备公司也都拿出了反无人机的“神器”,专门对付这种“不讲规矩”的飞行器。
 
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传统防空雷达主要探测较大型空中目标,受到信号/数据处理能力限制,对于微型无人机这样空中目标,考虑到它没有太大威胁,一般都会将其过滤,因此无人机反制系统首先解决就是探测问题,为中国相关厂家已经研制了多种无人机探测系统,包括光电探测、无源探测雷达、电子侦察系统、声探测系统等,可以对大面积区域进行监控,探测多批空中目标,例如709所研制无人机探测系统,选用无源雷达和光电跟踪设备,通过多个无源雷达组成探测网,从而实现大面积的无人机无感探测,数据汇聚到统一的无人机预警中心,集成探测、预警及反制一体化功能,能对空中目标进行有效探测、识别、警告, 可以同时处理800批目标,并对无人机反制系统提供射击引导,更让人感觉振奋就是国内相关单位居然还研制了微型有源相控阵三座标来探测微型无人机,它可以对2000米以下空中目标进行探测,以于微型无人机能提供2公里探测距离。并且这种雷达还可以用于水面和地面监视,例如探测10公里远快艇、5公里外人员和15公里外车辆。雷达可以同时跟踪多批目标,实时获取目标坐标和轨迹。
 
还有像前文提到的激光炮,这种武器可打击半径1.2英里(约合2公里)范围内的目标。其设计者中国工程物理研究院的研究人员说,这种激光炮可在发现无人机后5秒内将其击落。
 
这种激光反无人机系统,在实验中成功击落固定翼、多旋翼、直升机等多种小型航空器30余架次,击落率100%。
 
对付无人机,我们其实早有准备。
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