无人机探测和分类技术的进展和挑战
2024年5月13日，据MARKTECHPOST网站报道，近年来，微型无人驾驶飞行器（UAV）和无人机的进步扩大了应用和技术能力。凭借其多功能性、机动性和经济性，无人机被广泛应用于各个领域，从军事行动到灾害管理和送货服务等民用活动。然而，它们的广泛使用引起了安全、隐私和安全方面的担忧。因此，人们越来越关注利用雷达、射频分析和传感器融合等技术开发有效的无人机探测和分类系统。
图：主要的无人机威胁类别：无人机攻击、非法走私、无人机间谍活动和无人机碰撞。
无人机探测的意义：
各行业越来越多地使用无人机引发了人们对隐私、安全和保障的担忧，因此需要有效的探测系统。无人机配备各种有效载荷，包括爆炸物和监视设备。最近发生的事件凸显了采取强有力的反无人机措施的紧迫性，特别是在机场和边境等敏感地区。自2023年1月以来已报告了150多起事件，因此需要可靠的无人机探测系统。然而，探测无人机，特别是其不断发展的技术和渗透禁飞区的能力，给企业和学术界带来了复杂的挑战。
无人机探测的主要挑战：
由于无人机的尺寸、速度、动态行为以及与鸟类或飞机等其他飞行物体的相似性，无人机的探测和分类面临着巨大的挑战。无人机的射程从距地面几米到几千米不等，不同的高度和探测范围给探测系统带来了复杂性。天气、城市障碍物、地形和照明等环境条件进一步阻碍了探测算法和传感器的有效性，导致误报或漏报。此外，有限的电池寿命限制了无人机的飞行时间，需要有效的能源消耗和充电策略来扩展操作能力。
应对这些挑战需要不断研究新型探测和分类方法以及传感器技术的进步。人工智能、计算机视觉和信号处理专家之间的合作对于开发有效的解决方案至关重要。克服这些障碍可确保个人和关键基础设施的安全、隐私和安全，并强调无人机探测研究的跨学科性质。
无人机探测技术：
1.基于雷达的探测：
利用电磁波来探测和定位物体，提供距离、速度、方位角和仰角等属性。有源雷达（发射和接收信号）和无源雷达（依赖外部信号源）。
有几种常见的类型：监视雷达（远程探测）、毫米波雷达（在各种天气条件下有效）、脉冲多普勒雷达（探测频移）、连续波雷达（连续信号传输）和调频雷达连续波雷达（使用波动频率确定距离和速度）。
2.基于射频(RF)的探测：
通过捕获机载电子设备发出的射频信号来探测无人机；它利用两个接收器捕获来自无人机和控制器的信号；它通常通过拦截无人机和地面站之间的通信信号（通常在2.4GHz ISM频段）来探测禁飞区的无人机。
图：基于射频的无人机探测系统组件：无人机、无人机遥控器和两个用于捕捉射频信号低频段和高频段的接收器单元。
3.基于声学的探测：
依赖于无人机产生的独特声学特征，特别是螺旋桨叶片产生的独特声学特征；它使用专门的音频传感器来捕获无人机噪音，分析频率、幅度、调制和探测持续时间；它可以根据尺寸、速度和高度等各种特征来识别无人机，并采用机器学习算法进行分类。
4.基于视觉的探测：
它涉及使用相机传感器和基于计算机视觉的物体探测算法从无人机捕获视觉数据。利用图像采集和对象识别技术处理图像或视频以探测无人机。
5.传感器融合和其他方法：
集成音频和视觉功能、雷达和视觉成像、射频和图像传感器等多种模式，以增强无人机探测、跟踪和分类。它利用早期和后期融合等传感器融合技术，有效地合并来自各种传感器的数据，提高探测系统的稳健性和准确性。
结论：
该调查强调了无人机探测和分类领域的蓬勃发展，这对于解决无人机快速扩散过程中的隐私、安全和安全问题至关重要。它概述了雷达、声学、射频和视觉方法等各种探测方法，以及各种无人机特性和现实世界干扰等固有挑战。多种传感器模式的集成成为稳健探测系统的关键，采用早期和晚期融合等融合技术。此外，随着5G和物联网的出现，利用Wi-Fi射频指纹识别的探测技术变得越来越重要。
