SkySafe​利用​开​源​SDR,​对抗​商用​无人​机​威胁

SkySafe首席​技术​官​Scott Torborg

 

案例​分析​要点

 

  • SkySafe​借助​NI SDR​产品,​以​更低​的​成本​更​快速​地​交付​无人​机​防御​解决​方案。 
  • 即使​出现​新的​无人​机​威胁,​SkySafe​也可以​基于​NI SDR​开​源​软件​工具​链,​快速​原型​化​和​部署​新​算法。 
  • USRP X310 SDR​具有​低​SWaP(尺寸、 重量​和​功耗),​提供​了​高​移动​性​且​可​部署​的​无人​机​防御​解决​方案。 

“NI Ettus Research USRP X310​是​唯一​一​款​兼具​开放​性​和​原始​RF​和​DSP​功能​的​商用​SDR,​可​满足​快速​变化​的​无人​机​威胁​对抗​需求。”

—​Scott Torborg,​SkySafe​首席​技术官

挑战

随着​无人​机​的​功能​越来越​多,​成本​越来越​低,​无人​机​也​变得​越来越​危险,​因为​不法​分子​可以​很​轻易​地​利用​无人​机​实行​破坏​行动,​比如​近期​欧洲​新闻​媒体​报道​的​机场​入侵​事件。​这些​事件​引发​了​无人​机​防御​需求,​而​随着​威胁​事件​发生​频率​和​复杂​性的​不断​增加,​这​一​需求​也在​迅速​增加。

解决​方案

SkySafe​基于​开放​且​灵活​的​Ettus Research USRP X310,​开发​了​一个​最​尖端​的​软件​无线​电​(SDR)​功能,​以​对抗​不断​增加​的​无人​机​威胁。​借助​NI USRP​软件​无线​电​设备,​SkySafe​能够​快速​进行​原型​设计​和​部署,​从而​能够​以​更​快​的​速度​以及​更低​的​成本​向​行业​及​政府​提供​行业​领先​的​功能。

当​我们​浏览​科技​新闻​时,​基本上​不会​看不到​关于​无人​机​的​文章。​无论​是​亚马逊​使用​无人​机​递送​包裹,​还是​奥运​会​滑雪​项目​启用​无人​机​自动​跟​拍,​这​一切都​说明​商用​无人​机​正​变得​无处​不在。​无人​机​的​出现​使​许多​应用​从中​受益,​包括​体育​赛​事​转播​以及​野生​动物​保护​区​调​研​自动​化。​基于​强大​的​智能​软件,​无人​机​的​价格​越来越​低,​操作​也​越来越​简便,​而且​续航​时间​较​长。​与​其他​高科技​技术​一样,​无人​机​也是​不法​分子​的​青睐​对象,​他们​也在​尝试​利用​无人​机​来​达到​不可告人​的​目的。​据​报道,​英国​最近​已经​出现​商用​无人​机​被​用于​执行​不必要​的​监视,​甚至​扰乱​了​空域​安全​和​秩序。

 

幸运​的是,​许多​人​也在​努力​开发​无人​机​防御​系统​来​对抗​这些​不法​分子。​大​多数​无人​机​防御​系统​利用​各种​技术​来​探测​和​消除​威胁。​这些​系统​都会​使用​有源​和​无​源​雷达,​部分​系统​采用​光学​侦测​技术。​对抗​措施​也​多种​多样,​包括​非​破坏​性​通信​拦截、​GPS​干扰​以及​导弹​击落​或​高​功率​定向​激光​炮击​落​等​破坏​性​措施。

 

 

无人​机​防御​系统​的​主要​技术​挑战

每年​都有​许多​更​智能​的​新型​商用​无人​机​面​世,​其​搭载​的​指挥​控制​(C2)​和​导航​系统​也​越来越​复杂。​如今,​主动​回避​障碍​物​以及​自主​控制​已经​是​无人​机​的​常见​功能。​当​无人​机​不受​飞行​员​直接​控制​时,​就​难以​实行​C2​对抗​措施;​因此,​通常​会​采用​欺骗​或​干扰​的​手段​来​破坏​或​关闭​GPS​信号。​主动​远程​驾驶​无人​机​可以​提供​各种​通信​方法,​比如​基本​模拟​调制​以及​基于​加密​指令​的​高度​安全​数字​链​路。​过去​往往​使用​传统​的​高​功率​干扰​技术;​然而,​这种​做法​不分​敌友,​可能​会对​友​军​造成​相当​大​的​破坏,​并​可能​危及​隐秘​行动 - 更​不用​说​会​触​及​许多​国家​的​监管​条例。​要​使​单​个​防御​系统​能够​灵活​地​适应​不同​的​C2​干扰​方法,​是​一个​相当​大​的​挑战。

 

第​一个​难点​是​如何​跟上​不断​变化​的​技术​以及​快速​部署​新​威胁​对抗​措施?​由于​传统​的​自​研​自​产​国防​项目​开发​周期​非常​漫长,​已经​无法​适应​时代​需求,​许多​系统​开始​转向​商用​现成​技术​来​加快​部署​速度,​以便​系统​设计​人员​可以​专注​于​研究​威胁​对抗​措施​而不是​硬件​实现。

 

其次是​移动​性​问题:​虽然​基地​保护​很​重要,​但​许多​军事​运营​商​需要​在​偏远地区​的​车辆​上​部署​有效​的​对抗​措施​解决​方案。​很多​时候,​他们​的​军用​车​无法​容纳​全​尺寸​雷达​系统​(包括​摄像​机​和​破坏​性​对抗​措施​装置)。​而且​移动​系统​必须​具有​隐蔽​性​并​能够​在​执行​任务​中​长​时间​运行;​最终​所有​问题​都​归结​于​SWaP(尺寸、 重量​和​功耗)。​选择​一个​可以​从​原型​验证​扩展​到​部署​并​满足​SWaP​和​无线​电​性能​标准​的​平台​至​关​重要。

 

 

 

SkySafe​无人​机​防御​解决​方案

SkySafe​是​一家​创新​型​美国​公司,​致力​于​提供​世界​一流​的​非​破坏​性​无人​机​防御​和​空域​控制​解决​方案。​通过​应用​先进​的​无线​电​工程​和​深度​威胁​分析,​该​公司​为​军事、​公共​安全​和​商业​客户​提供​了​全面​的​空域​感知​和​控制​解决​方案。​SkySafe​解决​方案​采用​非​破坏​性​对抗​措施​来​破坏​许多​常见​威胁​的​C2​和​导航​系统。​此外,​SkySafe​软件​可以​拦截​导航​下​行​链​路​报告,​并​实​时​向​操作​员​无​源​显示​无人​机​的​位置。​随着​空域​管制​要求​的​不断​变化,​SkySafe​开始​专注​于​军用​无人​机​防御​应用,​并​根据​国防​部​标准​文件​提供​解决​方案。

 

 

 

为了​应对​技术​发展​和​SWaP​挑战,​SkySafe​基于​NI​商用​SDR​技术​开发​了​相应​的​系统。​该​系统​将​NI SDR​与​开​源​软件​相​结合,​使得​SkySafe​只需​通过​部署​新​算法,​即可​快速​适应​不断​变化​的​威胁,​大幅​减少​了​新​功能​的​部署​时间​和​成本。​SkySafe​解决​方案​的​核心​在于​其​专有​的​创新​软件​无线​电​算法。 

 

SkySafe​无人​机​防御​系统​结合​了​NI Ettus Research USRP X310 SDR、​GNU Radio​开​源​框架​和​RFNoC(一个​灵活​的​FPGA​框架)。 USRP X310​提供​的​灵活​性​使​其​非常​适用​于​快速​开发、​高度​适应​的​低​功耗​移动​应用。 SkySafe​首席​技术​官​Scott Torborg​表示,“NI Ettus Research USRP X310​是​唯一​一​款​兼具​开放​性​和​原始​RF​和​DSP​功能​的​商用​SDR,​可​满足​快速​变化​的​无人​机​威胁​对抗​需求。” 

 

为了​解决​外形​尺寸​和​坚固​性​问题,​SkySafe​解决​方案​将​USRP X310​的​封​装​改造​成​坚固​的​车​载​外壳​(见​图​2)。​SkySafe​在​从一​开始​设计​该​解决​方案​时,​就将​环保​和​系统​坚固​性​考虑​在内,​而​NI​为​改造​USRP X310​提供​的​支持​是​满足​SkySafe​环境​要求​的​关键。 

 

 

 

结论​

无人​机​不仅​好玩,​而且​也​非常​实用;​但​也​容易​被​不法​分子​利用,​变成​了​一种​威胁。​抵御​这种​新​威胁​会​带来​技术​和​监管​方面​的​挑战。​随着​空域​管制​法规​的​逐步​完善,​大部分​无人​机​防御​解决​方案​主要​针对​军事​应用。​SkySafe​基于​NI SDR​技术,​结合​USRP X310​和​开​源​软件​开发​了​一个​高性能​无人​机​防御​系统,​经​证明,​该​系统​可以​应对​快速​变化​的​威胁​并​满足​外形​尺寸​要求。

图​1. ​USRP X310​无人​机​测试
图​2. ​SkySafe​基于​NI USRP X310,​开发​坚固​的​无人​机​防御​外壳
图​3. ​SkySafe​无人​机​防御​系统​安装​在​军用​车辆​上