空中捕获

莱茵金属为民用机场提供智能无人机防御系统

民用航空面临一个日渐突出的问题,那就是不按协议飞行的无标识无人机。仅2018年,德国就发生了158起因小型飞行器阻扰航路的情况。这是一个让人不悦的新纪录。为此,各个空港加强了无人机防御工作。莱茵金属集团提供一个解决方案。

当无人机在空域附近出现时,航空管理者立马神经紧绷起来。2019年5月,德国最重要的机场法兰克福机场因见到无人机而不得不完全暂停起降近一个小时。小小一个物件就可能导致飞机坠毁,一旦它进入发动机开口处,后果不堪设想。法兰克福机场的事件中,空中交通所受的影响还在可控范围内。尽管如此,经济损失已经造成,而且遭受损失的是乘客。事情并不总是如此顺利:特别严重的一次事故出现在欧洲的第七大机场伦敦盖特威克机场。2018年12月,停机坪上方的两架无人机让空中交通瘫痪了整整三天,差不多1000个航班取消,涉及14万乘客,造成的经济损失估计为5000万欧元。

到目前为止鲜有控制

在德国,任何人不需要审核就能购买无人机。无人机拥有架次估计至少50万架,或许目前保有量已经超过了100万架,超过三分之一为私人所有。飞行器的高性能照相机是许多人购买它们的原因,用以拍摄动人心魄的空中俯瞰照片。其中一部分无人机操作人员无视他人的生命,只为了在Youtube上传轰动一时的视频,比如拍摄起飞和降落中的飞机。尽管存在明确定义的法律规定,例如机场等敏感区域周边的禁飞区,但是相关部门没有办法执行禁令。不谨慎或无所顾忌的无人机业余爱好者只是一种危险,更有甚者,犯罪分子和恐怖分子也有可能利用无人机犯罪:从越过监狱围墙的毒品和武器走私直至有目标的攻击,存在许多潜在的威胁。

魔术语:传感器融合

马蒂亚斯·蒂姆(Matthias Diem)是莱茵金属防空战略部门的负责人,他致力于这些所谓非合作无人机的有效防御方法研究。第一步是发现。蒂姆表示:“凭借我们在军事空防领域的专有技术,无人机的侦查发现并不是什么大的挑战。”从多重任务短距离雷达到多传感器平台MSP600直到FIRST红外线传感器,莱茵金属提供可迅速发现小型飞行器的高效系统。莱茵金属高分辨率的传感器甚至能够识别出一架无人机是否搭载货物,是否安装了武器。

所有传感器数据汇总在莱茵金属系统“天空大师C2”(Skymaster C2,命令与控制)中,莱茵金属的专家将之称作为传感器融合。蒂姆解释说:“我们要将从传感器获得的情况报告与德国空中交通安全管理局(DFS)的数据进行比对,确认空域中有哪些飞行器不应该出现。”天空大师系统特别适合上述任务:该系统与德国空中交通安全管理局的无人机交通管理系统(UTM)直接相连,并且能够从已收集的信息中形成一份严丝合缝的全面情况报告,便于管理控制人员快速判断是否存在威胁。

灵敏有效

管理控制人员如果决定须尽快消除这些非合作无人机的威胁,原则上,他们有着一系列的有效手段,我们将之称为效应器。“民用机场的保护是最高原则。在这方面,我们致力于高度复杂和非常敏感的工作领域”,蒂姆说。不仅效应器不能成为人类的威胁,非合作飞行器也须尽快被控制,迫使它们降落,必要时也可迫使它们坠毁。但这里出于应用范围的原因,不能使用枪械或激光。

莱茵金属目前在该领域寄希望于两大效应器。一种效应器能在尽可能保障人员和财产安全的情况下快速实现无害化处理。另一种效应器是所谓的干扰机,它通过干扰信号切断飞行器操作人员与无人机之间的通讯联系。根据无人机的型号和其相应的编程,飞行器会飘到指定位置,降落或者坠落。除此之外,无人机在这种情况下也有可能自动回到出发地。干扰机集成在天空大师Skymaster C2的系统中,续航里程约为2.5公里,主要取决于遥控的点位。但是这种干扰机也有限制,蒂姆详细解释了情况:“我们可操作的频率受到当局的严格监管,干扰机不得影响机场的其他通讯信号。这些规定束缚了我们的手脚。”

狩猎

因此至少要在干扰器上再补充一个效应器,这一点很重要。莱茵金属的解决方案是一种狩猎无人机,能把物体真正从空中带走。捕猎无人机飞到非合作飞行器的上方,看准时机撒下一张稳固的网。这让飞行器的转子停转,无人机随后困在了网里……。“由此,我们能够实现快速干预,将无人机带离危险区域”,蒂姆解释了运作机制。狩猎无人机很快就能到位使用:“开始干扰后,只需要10到15分钟,我们就能将‘闯入者’变得无害化了”。目前这类狩猎传感器还需要人类飞行员坐在操作杆边上。蒂姆描绘着未来,他说情况不会一尘不变:“我们正紧锣密鼓地完成一套全自动的解决方案。一到两年后就不再需要飞行员了。” 在德国国防军和德国空中交通管理的领导下,这类狩猎无人机已经在曼兴空军基地的成功测试中证明了其价值。天空大师系统在狩猎行动结束后会发送评价所需的所有必需数据,评价无人机是否已经成功截停。这样一来,空中交通管制员可以在安全的信息基础上决定是否能够恢复飞机起降和空中交通。

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