“無人機地理圍欄”——無人機監管的無形利刃

近日，一則“美國支援以色列無人機調轉航向，奔向以指揮部”的消息刷爆網絡，該消息稱以色列無人機放飛出去不久，剛越過黎以邊境直接全部調轉航向，結果黎巴嫩真主黨沒打成，把自己遙控指揮部炸得一片狼藉。一頭霧水的以色列通過拆機發現所謂的“美國先進無人機”，竟然是換了殼子的二手“中國大疆”。不論這則消息的真實與否，我們都不能否定中國無人機在當今戰爭中發揮的重要作用。隨著無人機技術的發展進步和在地區沖突中的廣泛應用，我國的無人機也得到快速發展和戰場檢驗，無論是在俄烏戰場上頻頻出現的民用大疆，還是廣受中東國家喜愛的“彩虹”“翼龍”系列軍用無人機，都有著杰出的戰場貢獻和不斷地更新迭代，進一步推動了我國無人機事業的發展進步。然而隨著無人機使用的增多，新的問題也伴隨而來，如何確保出口無人機只在購買國家內使用，而不會在未來戰爭中倒戈將槍口對準我國領土；如何加強國內無人機管理，避免飛入軍事禁區，確保軍用領空安全成為新的時代話題。土耳其在一次演習中發現無論操縱者如何設置，都無法將打擊目標設定在中國境內，經破解內部參數后才發現，一旦無人機飛到中國邊境，就會立馬啟動自動返航程序，這便是我們今天要探討的無人機地理圍欄技術。

什么是無人機地理圍欄

無人機地理圍欄概念最早是由“棱鏡門”事件揭露，美國CIA為確保出口武器不會用來襲擊美國領土，在所有武器瞄準系統中都裝備有特殊的加密芯片，可以使武器在瞄準美軍或其盟友時啞火或者瞄準系統失靈。隨著無人機技術的發展和各類違規使用無人機現象的頻頻出現，無人機地理圍欄作為規范無人機使用，保障機場凈空區、政府重要部門、軍事基地空域安全的一項技術得到廣泛應用。今年1月1日正式施行的《無人駕駛航空器飛行管理暫行條例》明確規定“實施飛行活動前做好安全飛行準備，檢查無人駕駛航空器狀態，并及時更新電子圍欄等信息”。今年3月1日正式實施的《民用無人機地理圍欄數據技術規范》，從國家層面對民用無人機地理圍欄數據要求、數據管理、數據有效性、數據安全以及使用等指標進行規范，同時針對無人機生產廠家所使用的無人機地理圍欄數據是否符合要求設置了相關的安全測試。無人機地理圍欄（簡稱地理圍欄）也稱電子圍欄，是指為保障區域安全，在相應地理范圍中以電子信息模型畫出其區域邊界，在無人機系統或無人機運行相關系統中，使用電子信息模型防止無人機飛入特定區域的軟硬件系統。目前，隨著我國出口無人機效能的增加和數量的不斷增多，這一技術同樣應用在出口無人機上，今年7月31日，商務部、海關總署、中央軍委裝備發展部聯合發布“關于優化調整無人機出口管制措施的公告”，進一步強化對無人機出口的管制。針對加裝地理圍欄的出口無人機，當其企圖越過我國邊境時，系統會自動觸發電子反制措施，使無人機自動返航或銷毀。中國在無人機出口中采取的這一技術保護措施，不僅確保了技術不被濫用，同時維護了我國的國土和領空安全。

無人機地理圍欄的工作原理

地理圍欄的工作原理主要是在無人機的控制系統中植入特殊控制芯片。在獲得權威來源發布的地理圍欄數據后，將空域劃分為可用空域和禁飛空域，由四維的水平邊界、垂直高度以及限制時間組成。在水平方向上，可以構建由若干頂點構成的多邊形，垂直方向上則以海拔高度為參考，以地面高度為基準，時間參考系采用協調時間時UTC。總體可以概括為地理圍欄是為限制無人機飛行空域、判斷無人機是否有越界風險進而采取控制措施的空域保護機制。首先在無人機規劃航線階段，限制任務規劃系統在禁飛空域內進行航點設置，通過對航線的推算和無人機速度的控制，確保無人機不會出現剎車不及時誤入禁飛區的情況；其次在飛行過程中，當無人機臨近禁飛區一定距離時，觸發報警系統，提醒飛行員前方即將進入禁止飛行范圍，并執行懸停和返航操作；若無人機繼續靠近禁飛區邊界，則觸發地理圍欄防御機制，限制無人機飛行方向，原地懸停或者自動返航。對于出口無人機，當其企圖越過我國邊界時，可以采取返航操作或啟動自毀程序。為實現上述功能，無人機地理圍欄主要依靠以下三類關鍵技術。

穩定可靠的高精度導航系統

地理圍欄的實現首先依賴于高精度的定位技術。目前，無人機常用的定位技術為全球組合導航系統（GNSS），常用的包括全球定位系統（GPS）、北斗衛星導航系統（BD）等，同時為進一步加強導航精度，通常采用慣導/BD、慣導/GPS等組合。這些技術能夠為無人機提供穩定可靠、實時精準的位置信息，確保地理圍欄系統能夠準確判斷無人機的飛行狀態。

實時準確的信號探測識別系統

無人機通常通過無線電信號與地面進行遙控和通信，且使用的頻率一般是固定不變的，因此可以通過在地理圍欄邊界范圍內架設地面監測站，對監測到無人機信號的類型、來源以及特征等信息進行識別和處理，為后續的控制決策提供依據。

智能優化決策控制算法

為實現對無人機航線規劃、實時位置、飛行狀態以及地理圍欄邊界等要素進行判斷分析和綜合決策，地理圍欄系統需采用智能優化決策控制算法，準確判斷無人機是否接近或進入了禁飛區。一旦判斷無人機處于危險狀態，則立即采取發出警告、使無人機懸停、自動返航或者啟動自毀程序等控制措施以防止其進一步侵入。

無人機地理圍欄技術挑戰與未來展望

盡管地理圍欄技術已經取得了顯著的進展，并在國內外成功應用，但其仍面臨一些技術挑戰和問題。例如，即使加裝了地理圍欄系統，仍有不少黑客利用技術手段進行攻擊破解，在近期國內多起“黑飛”事件中，飛手都是通過“翻墻”獲得國外破解軟件來解除地理圍欄限制；在地理圍欄發揮作用的過程中，主要依靠的是無人機高精度定位技術，如果將定位裝置屏蔽、或者通過程序改寫定位，則可以通過人工操控破解禁飛區限制；在定位精度不夠高以及信號易受干擾的的情況下，增大了無人機“無意”進入禁飛區的可能性等，這些都是地理圍欄技術在發展過程中需要思考和解決的問題。另外如何進一步科學細化地理圍欄邊界提升系統準確性，如何優化決策控制算法提高系統智能化水平，如何簡化使用流程并加強系統安全性來推動系統的廣泛應用等，都需要我們在未來的研究和實踐中不斷探索和解決。展望未來，目前我國無人機事業正處于快速發展階段，無論是國內的民用無人機，還是出口的各型無人機，都在使用中展現出卓越的性能和極致的性價比，受到了國內外用戶一致好評。但在發展過程中，無人機的安全飛行和有效管理成為不可避免的話題，地理圍欄技術也將因此迎來更加廣闊的應用前景。一方面，隨著導航定位技術、信號探測技術和人工智能技術的不斷發展，地理圍欄系統將為用戶提供更加方便快捷和安全穩定的操作環境；另一方面，隨著法規政策不斷完善和加密手段不斷增強，地理圍欄系統將進一步保證國內禁飛區的穩定可靠和出口無人機的安全可控。因此，加強地理圍欄技術研究勢必會在伴隨無人機事業的發展過程中發揮更加重要的作用，為無人機事業的發展提供更加有力的保障。