近年來，隨著無人機技術(shù)的不斷革新，無人機制造成本不斷下降、性能不斷提升,其已逐漸從軍用和高端商用走向大眾市場。無論是京東、順豐使用無人機遞送包裹，還是奧運會滑雪項目啟用無人機自動跟拍，這一切都說明商用無人機正變得無處不在。無人機的出現(xiàn)使許多應(yīng)用從中受益，包括體育賽事轉(zhuǎn)播以及野生動物保護(hù)區(qū)調(diào)研自動化?；趶姶蟮?a target="_blank">智能軟件，無人機的價格越來越低，操作也越來越簡便，而且續(xù)航時間較長。目前無人機廣泛應(yīng)用于公共安全、醫(yī)療救援、安防監(jiān)控、森林防火、地質(zhì)勘探等行業(yè)。

USRP X310無人機測試

無人機帶來的風(fēng)險及威脅

在無人機技術(shù)日漸成熟、應(yīng)用越來越廣泛的同時,也暴露出嚴(yán)重的安全隱患和管理漏洞,對維護(hù)社會安全、社會穩(wěn)定和公共秩序構(gòu)成了現(xiàn)實威脅。

與其他高科技技術(shù)一樣，無人機也是不法分子的青睞對象，他們也在嘗試?yán)脽o人機來達(dá)到不可告人的目的。近年來已經(jīng)出現(xiàn)商用無人機被用于執(zhí)行不必要的監(jiān)視，甚至擾亂了空域安全和秩序。比如前段時間歐洲新聞媒體報道的機場入侵事件。這些事件引發(fā)了無人機防御需求，而隨著威脅事件發(fā)生頻率和復(fù)雜性的不斷增加，這一需求也在迅速增加。

目前，許多研究人員也在努力開發(fā)無人機防御系統(tǒng)來對抗這些不法分子。大多數(shù)無人機防御系統(tǒng)利用各種技術(shù)來探測和消除威脅。這些系統(tǒng)都會使用有源和無源雷達(dá)，部分系統(tǒng)采用光學(xué)偵測技術(shù)。對抗措施也多種多樣，包括非破壞性通信攔截、GPS干擾以及導(dǎo)彈擊落或高功率定向激光炮擊落等破壞性措施。

無人機防御系統(tǒng)的主要技術(shù)挑戰(zhàn)

每年都有許多更智能的新型商用無人機面世，其搭載的指揮控制（C2）和導(dǎo)航系統(tǒng)也越來越復(fù)雜。如今，主動回避障礙物以及自主控制已經(jīng)是無人機的常見功能。當(dāng)無人機不受飛行員直接控制時，就難以實行C2對抗措施；因此，通常會采用欺騙或干擾的手段來破壞或關(guān)閉GPS信號。主動遠(yuǎn)程駕駛無人機可以提供各種通信方法，比如基本模擬調(diào)制以及基于加密指令的高度安全數(shù)字鏈路。過去往往使用傳統(tǒng)的高功率干擾技術(shù)；然而，這種做法不分?jǐn)秤?，可能會對友軍造成相?dāng)大的破壞，并可能危及隱秘行動 - 更不用說會觸及許多國家的監(jiān)管條例。要使單個防御系統(tǒng)能夠靈活地適應(yīng)不同的C2干擾方法，是一個相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。

第一個難點是如何跟上不斷變化的技術(shù)以及快速部署新威脅對抗措施？由于傳統(tǒng)的自研自產(chǎn)國防項目開發(fā)周期非常漫長，已經(jīng)無法適應(yīng)時代需求，許多系統(tǒng)開始轉(zhuǎn)向商用現(xiàn)成技術(shù)來加快部署速度，以便系統(tǒng)設(shè)計人員可以專注于研究威脅對抗措施而不是硬件實現(xiàn)。

其次是移動性問題：雖然基地保護(hù)很重要，但許多軍事運營商需要在偏遠(yuǎn)地區(qū)的車輛上部署有效的對抗措施解決方案。很多時候，他們的軍用車無法容納全尺寸雷達(dá)系統(tǒng)（包括攝像機和破壞性對抗措施裝置）。而且移動系統(tǒng)必須具有隱蔽性并能夠在執(zhí)行任務(wù)中長時間運行；最終所有問題都?xì)w結(jié)于SWaP（尺寸、 重量和功耗）。選擇一個可以從原型驗證擴展到部署并滿足SWaP和無線電性能標(biāo)準(zhǔn)的平臺至關(guān)重要。

基于開源軟件無線電SDR 防御方案

為了應(yīng)對技術(shù)發(fā)展和SWaP挑戰(zhàn)， SkySafe公司基于NI SDR技術(shù)，結(jié)合USRP X310和開源軟件開發(fā)了一個高性能無人機防御系統(tǒng)，經(jīng)證明，該系統(tǒng)可以應(yīng)對快速變化的威脅并滿足外形尺寸要求。該系統(tǒng)將NI SDR與開源軟件相結(jié)合，使得SkySafe只需通過部署新算法，即可快速適應(yīng)不斷變化的威脅，大幅減少了新功能的部署時間和成本。SkySafe解決方案的核心在于其專有的創(chuàng)新軟件無線電算法。

SkySafe無人機防御系統(tǒng)結(jié)合了NI Ettus Research USRP X310 SDR、GNU Radio開源框架和RFNoC（一個靈活的FPGA框架）。USRP X310提供的靈活性使其非常適用于快速開發(fā)、高度適應(yīng)的低功耗移動應(yīng)用。 SkySafe首席技術(shù)官Scott Torborg表示，“NI Ettus Research USRP X310是唯一一款兼具開放性和原始RF和DSP功能的商用SDR，可滿足快速變化的無人機威脅對抗需求?！?/p>

USRP X310是一款高性能的，服務(wù)于下一代軟件無線電設(shè)計和開發(fā)的軟件無線電設(shè)備。在硬件架構(gòu)上結(jié)合了兩個擴展帶寬的子槽覆蓋DC - 6 GHz，具有高達(dá)120 MHz的基帶帶寬，多種高速接口選項（PCIe，萬兆口，千兆口），以及一個資源豐富，用戶可編程的Kintex-7 FPGA組成。除了提供最好的一流的硬件性能，USRP X310的開源軟件體系結(jié)構(gòu)提供了跨平臺的UHD驅(qū)動程序的支持，使得它擁有大量的開發(fā)框架，兼容的參考架構(gòu)，以及開源項目。

為了解決外形尺寸和堅固性問題，SkySafe解決方案將USRP X310的封裝改造成堅固的車載外殼。SkySafe在從一開始設(shè)計該解決方案時，就將環(huán)保和系統(tǒng)堅固性考慮在內(nèi)，而NI為改造USRP X310提供的支持是滿足SkySafe環(huán)境要求的關(guān)鍵。

NI完整的軟件無線電解決方案

2010年，NI（恩艾儀器）收購了Ettus，因為Ettus的USRP在開源界的名氣很高，所以一直作為NI的子品牌使用。在無線射頻、5G領(lǐng)域SDR系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用，很多公司都可以提供Massive MIMO相關(guān)硬件，但除了NI之外，很少有公司能夠提供一個Massive MIMO原型驗證平臺。因為硬件搭建容易，軟件調(diào)試需要大量時間。USRP由于其性價比和小尺寸，不光可用在6GHz以下的5G原型驗證、頻譜分享等應(yīng)用，在更廣的領(lǐng)域NI SDR硬件平臺還可以進(jìn)行毫米波的研發(fā)等應(yīng)用。除此之外，USRP在中國教育市場也頗受好評。

除USRP N310平臺此之外，NI也曾經(jīng)收購BEEcube，是基于開源BPS平臺的公司，為高性能FPGA原型開發(fā)提供的產(chǎn)品和部署方案。

隨著認(rèn)知無線電、AI技術(shù)、處理器技術(shù)的興起，無線電一定是變得越來越智能的，會出現(xiàn)自主的無線電傳輸平臺，與之配套的測試方案也要變得智能。作為平臺化供應(yīng)商，NI需要不斷地探索新的技術(shù)領(lǐng)域，通過集成不同軟硬件，幫助客戶創(chuàng)新未來。