淨空無阻,穩定無擾
精準細緻的反無人機技術
近年來,隨著商用現成無人機(COTS drones)的普及,無人機的使用方式迅速改變。過去僅限於大型組織與政府單位使用的工具,如今已成為具備實際商業潛力的消費性產品。這股趨勢帶來了許多好處。例如,無人機的應用讓環境調查與基礎設施檢測變得更加便利,同時也被全球各地的緊急救援單位廣泛納入搜救程序中。
然而,和任何新技術一樣,快速普及的同時也伴隨著挑戰,特別是在安全層面。雖然大多數商用無人機都能被安全地使用,但它們也可能對核心場域造成威脅,例如機場。世界各地曾發生多起因無人機闖入,因這類型的場域是需要精準、不間斷通訊的空域,而這樣的原因會導致跑道關閉、航班取消,甚至發生事故。.
因此,市場極需一套既能有效應對無人機威脅,又能減少對其他系統干擾的反無人機(Counter-UAV, C-UAV)解決方案。有鑑於此,有一家公司便採用了研揚科技的EPIC-TGH7,打造出更細緻且兼顧平衡的應用方案。
平衡效能與安全方案
在部署反無人機(C-UAV)系統時,有多項因素需要考量,其中最核心的是系統所採用的技術是否適合實際應用環境。也因此,常見的解決方式是結合多種技術來進行無人機的偵測與防制。以下是幾種常見的技術手段:
雷達(Radar)
透過發射無線電波並接收反射訊號,可精準偵測無人機的位置、距離、速度與飛行軌跡,適合進行大範圍監測。
無線電頻率掃描(RF Scanning)
能掃描大範圍內的無人機通訊協議,並根據其無線電訊號特徵,區分授權與未授權的無人機。
無線電頻率干擾(RF Jamming)
藉由發射與未授權無人機相同頻率的訊號,干擾其通訊與導航,切斷無人機與操作者之間的連線。
GPS 干擾(GPS Spoofing)
向入侵無人機發送虛假的 GPS 訊號,誤導其導航,使其無法進入限制區域,並迫使其降落或返回預設位置。不過,在機場環境中使用此方法,可能影響授權無人機及航空器的導航系統。
反制無人機侵擾(Kinetic UAV Mitigation)
依靠物理手段處理無人機,例如:
•高功率微波(HPM)系統:透過發射電流,讓無人機內的電壓敏感元件過載失效。
•捕捉系統:以捕捉網或其他裝置直接攔截無人機。
打造適用於機場的反無人機解決方案
由於既有反無人機技術在機場應用上存在干擾或安全風險,研揚科技的客戶因此研發出一種全新的防制方式,專門用於限制區域內的無人機管理。
在偵測層面,該系統仍採用雷達掃描與無線電頻率偵測等被動式技術。但在防制層面,則引入了一種更精細的策略——協議操控(Protocol Manipulation)。不同於無線電干擾、GPS 偽裝或物理性反制,協議操控透過專用 RF 發射器來監測並解碼無人機與操控器之間的無線電傳輸結構,進而利用商用無人機通訊協議中的弱點進行控制。
藉由此方法,系統不僅能取得無人機的品牌、型號、序號,甚至能追蹤其操控者的最後已知位置;更能直接接管無人機與操控器的控制連線,注入指令,強制無人機「自動返航」或在指定區域安全降落。
啟動方案: EPIC-TGH7
在規劃反無人機系統的核心元件時,客戶的需求不僅僅是能夠整合多種感測器,還必須具備足夠的運算效能,來即時處理感測器回傳的大量資料。同時,系統必須具備高速資料交換的能力,才能縮短從偵測與追蹤,到下達控制指令並執行防制措施的整體反應時間。
最終,客戶選擇了研揚科技的 EPIC-TGH7作為整個反無人機解決方案的核心硬體。這款單板電腦在效能、耐用性與連線能力 之間取得了良好的平衡,成功滿足了系統在嚴苛場域下的各項需求,並成為專案落地的關鍵基礎。
強大效能的 Intel Xeon 處理能力
EPIC-TGH7配備 45W Intel® Xeon® W-11865MRE 處理器,擁有 8 核心與 16 執行緒的運算效能,足以應付來自多組 RF 接收器與雷達感測器的大量資料串流。
同時,平台整合了 Intel® AVX2 與 Intel® AVX-512 等晶片級技術,不僅能加速多重數位訊號處理,能把複雜的原始訊號轉換成有用的資訊。這些資料進一步用於分析無人機與操控器之間的無線電傳輸模式,從而有效區分授權與未授權的無人機。
這款主板搭載的 Intel® Xeon® W-11865MRE 處理器,具備高時脈與平行運算能力,讓它能更高效地與EPIC-TGH7上的 M.2 2280 M-Key NVMe 模組進行資料交換。在此架構下,CPU 可直接透過 PCIe 將 NVMe 指令傳送至 SSD 控制器,有效降低大量資料處理的延遲,例如擷取原始 RF 訊號、儲存無人機識別資料,以及記錄高解析度感測器影像。
客製化四網路埠介面
客戶原本使用EPIC-TGH7內建的雙 LAN 介面,分別連接 RF 接收器與雷達感測器。但隨著系統需要額外的 RF 發射器,連線數量已不足。為此,客戶透過研揚的客製化服務,利用 FPC 連接器加裝雙 LAN 模組,讓系統擁有四個網路埠,可同時支援更多感測器與發射器。
由於多個感測器需要同時回傳資料,時間同步成為關鍵。EPIC-TGH7 內建的網路控制器支援 IEEE 1588 精密時間協定(PTP),確保不同感測器與接收端之間的資料都能維持一致,提升整體可靠性。
動態擴充能力
客戶的反無人機系統能在本地端完成辨識與防制任務,因此可以獨立運作。但在商用機場等場域,與中央指揮中心保持安全通訊同樣至關重要。
為此,客戶利用EPIC-TGH7的擴充能力,在 M.2 3052 B-Key 插槽加裝 LTE 模組,在 mPCIe 插槽安裝 Wi-Fi 模組,讓系統同時具備雙重無線連線。
在實際應用上,LTE 模組可即時回傳無人機序號、GPS 位置與威脅警報至機場中央指揮中心;而 Wi-Fi 則能在分散式感測網路中發揮作用,透過 Mesh 架構讓多套系統共享偵測數據,提升整體協作效率。
應用架構
專案成果——多種技術、更安全的商用反無人機系統
這種做法不僅能保護商用機場免受干擾,還能同時蒐集入侵無人機的序號、位置等關鍵資訊,供後續取證分析使用。這些資訊既能幫助執法人員追查濫用者,也具有嚇阻效果。
更重要的是,該應用證明反無人機系統能在機場等高敏感度場域中安全運作,而不會影響日常營運。這不僅提升了安全性與防護力,也帶來商業上的積極效益。