基于分布式光纤声波传感(DAS)的无人机入侵探测技术与应用

一、背景概述

随着无人机技术的普及,其在航拍、巡检、物流等领域发挥积极作用的同时,也带来了"低空入侵"与"非法飞行"等安全隐患。在机场、军事设施、能源基础设施及重要园区等重点区域,传统的雷达、视频或无线电监测手段在低空、隐身性、小目标**场景下仍存在一定局限。

分布式光纤声波传感系统(Distributed Acoustic Sensing,DAS)作为一种被动式、长距离、连续监测的感知技术,为无人机入侵预警提供了新的技术路径。

二、DAS 在无人机入侵监测中的基本原理

DAS 系统利用相干光时域反射原理,将普通通信光纤转化为沿线连续分布的振动与声波传感单元。当无人机在目标区域低空飞行、起降或悬停时,会在地面及周围结构中产生可被感知的物理扰动,包括:

  • 旋翼气流引起的地面微振动

  • 无人机起降过程中的冲击与共振

  • 低空飞行产生的特征性声波信号

这些信号通过光纤传导至 DAS 主机,经过高速采集与数字信号处理,可实现实时感知与精确定位

三、无人机入侵场景下的 DAS 监测模式

1. 周界与重点区域低空入侵监测

在机场周界、军事禁区、变电站、油气管线沿线等区域,光纤可沿围栏、地下或既有管道敷设。

当无人机进入监测范围时,DAS 系统能够:

  • 实时感知异常振动与声学特征

  • 沿光纤定位无人机活动区域

  • 对入侵行为进行时间与空间标记

相较于视频监控,DAS 不依赖光照条件,且不存在视场盲区。

2. 无人机起降行为识别

非法无人机往往需要在目标区域附近完成起飞或降落动作。

DAS 对此类场景尤为敏感,可通过分析信号特征实现:

  • 起飞 / 降落振动模式识别

  • 短时高能量声振信号捕获

  • 与人员行走、车辆行驶等事件的有效区分

这类能力在无人机"快速起飞---短时侦察---迅速撤离"的场景中具有重要价值。

3. 与反无人机系统的协同应用

DAS 本身并不主动发射任何信号,具备高度隐蔽性,可作为反无人机系统的前端感知层:

  • DAS 提供早期被动预警

  • 指引雷达、光电或无人机反制系统进行定向跟踪

  • 降低主动探测系统的工作负载与误报率

通过多系统协同,可显著提升整体反无人机系统的可靠性。

四、DAS 在无人机入侵监测中的技术优势

  1. 被动式监测,安全隐蔽

    系统不产生电磁辐射,适合高安全等级场景部署。

  2. 长距离、连续覆盖

    单套系统可实现数十公里范围内的连续感知,适用于大尺度防护区域。

  3. 高空间定位精度

    米级定位能力可为后续处置提供明确坐标信息。

  4. 抗复杂环境能力强

    不受雨雾、黑夜、电磁干扰等因素影响。

  5. 算法可针对无人机特征优化

    通过频谱分析、时频特征提取与模式识别,可逐步建立无人机特征库,提高识别准确率。

五、工程化实现与系统能力

在实际工程应用中,DAS 系统通常需要具备高采样率、高动态范围及实时处理能力,以适应无人机相关信号的快速变化特性。

以上海锟联科技提供的分布式光纤声波传感系统为例,其在硬件平台和算法架构上,针对高频振动与弱信号检测进行了优化设计,可满足复杂场景下的连续监测与实时分析需求,为无人机入侵感知提供稳定的数据基础。

六、发展趋势与展望

随着低空安全需求的不断提升,单一探测手段已难以满足复杂场景要求。

未来,DAS 将更多地与:

  • 雷达系统

  • 光电识别系统

  • AI 智能分析平台

进行深度融合,形成**"被动感知 + 主动识别 + 智能决策"**的综合反无人机解决方案。

在这一体系中,DAS 将持续扮演稳定、可靠的底层感知角色,为低空安全防护提供坚实支撑。

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