低空非合作目标监视技术全解析：守护空域安全的多面盾牌

在低空领域，除合作目标外，非合作目标成为了潜在安全威胁的重要来源。近年来，“黑飞”事件频发，严重危害公众安全。为实现对低空飞行物的精细化管理，精确、及时地感知、定位和跟踪飞行器，多种监视技术应运而生，它们各显神通，共同构建起低空安全的防线。

一、雷达技术：低空探测的“千里眼”

雷达作为成熟的探测技术，由天线、发射机、接收机、信号处理机和显示器组成。其工作原理是发射电磁波，利用无人机机身对电磁波的反射来监测无人机，通过分析反射波获取目标的距离、高度、方位、速度等关键信息。

雷达技术类型丰富，主要包括相控阵雷达、毫米波雷达、激光雷达等。在军事领域，雷达是空中目标探测的主要手段，如今在民用低空探测领域也逐渐崭露头角，具备远距离探测、目标定位精确、反应效率高以及可全天候探测无线电静默状态无人机等显著优势。

• 相控阵雷达：近年来，相控阵技术在雷达领域发展迅猛。它通过馈电控制电磁波束电子扫描，实现多波束快速扫描探测，还能根据实际环境灵活调整波束形状。在反应速度、目标更新速率、多目标追踪能力、电子对抗能力等方面，相控阵雷达都远超机械雷达，成为雷达行业发展的重要方向之一。我国相控阵雷达主要应用于军事和气象领域。针对低小慢目标探测，一般选用X波段，也可通过多频段（如Ku、Ka、X、S波段）协同，以适应不同气象与电磁环境。相控阵雷达探测距离远、精度高、可靠性强，可对目标进行航迹跟踪，但也面临背景杂波影响大、虚警率高、近程探测存在盲区、安装要求高、单台成本高等挑战。[此处可插入相控阵雷达工作原理示意图]

• 毫米波雷达和激光雷达：激光雷达自2015年后随自动驾驶行业兴起，使用光波，精度达厘米级，多用于地形测绘和自动驾驶。目前主流的激光雷达发射光主要有905nm和1550nm两种波长，但受大气衰减限制。毫米波雷达工作在频率为30GHz - 300GHz的电磁波探测，凭借分辨率高、抗干扰性能强、探测性能好且尺寸较小等优点，成为汽车领域（自动驾驶、ADAS）系统里不可或缺的传感器。目前汽车毫米波雷达频率分为24GHz、77GHz、79GHz三种频段，其中，24GHz主要用于60m内的短距离，77GHz主要用于150 - 250m的长距离，79GHz用于中短距离。在低空场景下，毫米波雷达适用于城市环境低慢小目标短距离、高精度监测，激光雷达可用于高精度三维成像，在无人机监测中可识别目标外形特征，但需要克服大气衰减限制、城市环境复杂等挑战。[此处可插入毫米波雷达和激光雷达实物对比图]

近些年，部分针对无人机探测研发的新型雷达在雷达信号设计、信号处理算法、地杂波抑制等方面取得突破，提升了对无人机探测的性能，具备了实用价值。

二、5G - A通感一体技术：通信与感知的融合新生

5G - A即5G - Advanced，意为增强5G。2021年4月，3GPP正式确定其为5G下一阶段演进官方名称，从Rel - 18开始，全球5G发展迈入新阶段。5G - A不仅在原有eMBB（超宽带）、mMTC（大连接）和uRLLC（低时延高可靠）三个方向上进行增强，还新增通感一体能力。

通感一体是指在同一系统中通过频谱共享、硬件共享、信号共享等方式，在进行信息传递的同时感知目标物体的方位、距离、速度等信息，或者对目标物体、事件或环境等进行检测、跟踪、识别、成像等。对于目标检测，支持通感的基站像雷达一样，发射信号并接收由回波信号、噪声和其它干扰组成的混合信号，通过对信号分析判断目标是否存在，依据传播时间测距，通过多普勒效应推导目标速度，通过多波束回波相位差和强度差测定目标角度。

5G - A感知模式分为单站感知模式（单一基站内实现信号发射与接收）、双站感知模式（一个基站负责发射信号，另一个基站接收信号）和端网协作感知模式（用户设备（UE）作为感知辅助节点来增强感知能力）。与雷达相比，5G - A可结合多基站协同探测，利用多个基站的信号覆盖，通过信号的叠加和互补，有效减少盲区，实现更全面的区域覆盖。此外，5G - A可利用现有的通信网络基础设施，在部署成本和部署速度上优势明显，通过协同通感基站，运营商能按照现有的频谱分配和管理规则，更高效地利用频谱资源。目前，5G - A处于试商用阶段，区域试点规模不断扩大，大规模商用成熟度有待测试验证。[此处可插入5G - A通感一体技术原理及应用场景图]

三、无线电侦测技术：电波中的“追踪者”

无线电侦测设备通过被动接收目标反射的其他辐射源发出的电磁波信号或者目标自身发出的电磁波信号来进行探测、定位、跟踪和识别。它可以对防御区内的无线电环境进行监控，全天候不间断地采集防御区内的无线电信号，并将采集到的信号传送至信号处理单元，解调破解出无人机信号。

目前主流的无线电侦测技术包括TDOA、AOA、频谱解析等。

• TDOA（到达时差定位）：通过测量同一信号到达多个基站的时间差，结合信号传播速度（光速），计算目标位置。该技术可获取目标三维坐标，但需要至少3个基站组网，更适合城市级网格化监管。

• AOA（到达角定位）：利用天线阵列接收信号的相位差或波束成形技术，计算目标信号的入射角度，通过单站测向或多站三角定位确定位置。不过，此技术需高精度天线阵列，单站成本较高。

• 频谱解析：通过逆向破解无线电协议，与内置的识别数据库做对比，获取无人机厂家、型号、位置等数据，甚至能定位飞手位置和身份。另外，利用无人机的无线电“指纹信息”，可以创建无人机黑白名单实现对无人机的管控。

目前，业内主流厂家多采用频谱解析、TDOA、AOA多技术融合，以提升定位精度和扩展侦测功能。与雷达和5G - A相比，无线电侦测具有响应速度快、无电磁干扰，可定位飞手等优点，但其无法探测静默无人机，部署较复杂、组网成本较高等缺点。[此处可插入无线电侦测设备工作流程及技术原理示意图]

四、光电识别跟踪技术：视觉追踪的“卫士”

光电识别跟踪技术基于光电效应和信号处理，通过光学系统（如可见光、红外或激光）捕获目标的光学特征，并将其转换为电信号进行识别与跟踪。该技术一般需要探测发现设备做引导，获取目标的类型和位置等信息，再通过探测设备持续引导和AI视觉算法实现检测、识别和跟踪。

光电识别跟踪通过图像手段自动识别目标并录制视频取证，主要包括可见光识别跟踪及红外识别跟踪，结合激光测距技术和图像拼接技术等对监控区域无人机目标进行高速自主搜索。

• 可见光识别跟踪：利用可见光摄像机对目标无人机的视频图像进行检测，识别确认目标并对目标进行跟踪，可在白天使用，成本低且分辨率高，但受光照条件限制。

• 红外识别跟踪：利用红外摄像机对目标无人机的红外图像进行检测，识别电池和电机产生的热量，对无人机进行识别跟踪，可在夜间或低光照条件下工作，但分辨率相对较低。

光电识别跟踪技术可以全天候使用，具有可视追踪、图像取证能力，但受气象环境影响较为显著，在有物理遮挡情况下难以有效探测，可以在核心区域高点部署，作为探测手段的确认补充。[此处可插入可见光识别跟踪和红外识别跟踪设备及成像对比图]

五、声音监测技术：声波中的“预警器”

无人机飞行时会产生声学特征，不同的无人机具有不同的声学特征（如电机、旋翼、气流噪声等）。声学探测就是对这一声波进行接收、采集、分析，通过与已有声纹特征数据库里的信息进行智能匹配，实现对无人机的监测发现和型号识别。

声学传感器是被动传感器，不会主动发射信号而暴露自身位置，具有处理能力的麦克风阵列还可以利用声音抵达麦克风的时间差来确定飞机位置，精确度可达全球定位系统（GPS）水平，传感器成本较低，部署灵活，可穿透建筑物/植被遮挡。但是，由于声压会随着与声源距离的增加而衰减，因此声学探测系统的探测距离有限。与声源的距离每增加一倍，声压就会降低6分贝，对于低小慢目标的探测距离和效果有待验证。此外，用于探测小型无人机的声学探测系统在高噪音环境中往往无法奏效，并且很容易受到恶劣天气现象的干扰，以及无人机降噪技术的发展，都有可能进一步限制声学探测系统的实用性和有效性。[此处可插入声音监测技术原理及设备应用场景图]

六、总结分析

在当前的低空非合作目标监视领域，雷达探测和无线电监测是应用最广泛的探测手段，技术相对成熟；通感一体技术作为新兴技术，发展迅速，有望大规模商业化推广；声音监测手段因自身局限性较多，成熟度有待提升；光电识别跟踪则一般作为探测手段的确认补充。

从技术特点来看，单一侦测手段难以完全独立应对所有情况，无法高效准确地侦测到目标。因此，采用多手段组合探测成为目前比较主流的方式。市场上已有一些系统集成了不同的探测手段来提升探测能力，例如，系统以雷达或无线电作为探测手段，当探测到疑似无人机目标时，系统会调用光电设备进一步搜索确认，同时对雷达、无线电侦测设备、光电设备进行信息融合，实现对目标的高精度实时定位。

未来，为实现对无人机的全方位监控，多传感器数据融合技术至关重要。通过融合雷达、5G - A、无线电侦测、光电、声音、ADS - B和RemoteID等多种传感器的数据，能够提高目标识别的准确性和可靠性。数据融合技术可以整合不同感知技术的优点，形成更完整的无人机轨迹和行为分析，从而减少误报和漏报，提升系统的整体性能，为低空安全保驾护航。