无人机侦测技术系列2:Remote ID定位无人机

技术团队

Remote ID是无人机远程身份识别技术。本文简要介绍其来历、标准和技术原理,让你了解如何通过广播信息定位无人机。

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Remote Identification(简称Remote ID或者Rid)是无人机广播自己身份和飞行状态信息的一种技术。Rid通常使用Wifi、蓝牙来广播,而且是不加密的。普通人或监管机构都可以接收和解码,来获知附近是否存在无人机。监管机构通过Rid可以找到飞手位置,甚至通过无人机唯一序列号可以从UOM系统内查询无人机登记的信息。

一、Remote ID发展历史

2013年大疆无人机就开始流行起来,无人机闯入政府大楼和侵犯公众隐私的事件层出不穷。人们开始讨论给无人机上牌照。

2019年11月13日,DJI大疆创新于在加拿大蒙特利尔举办的国际民用航空组织(International Civil Aviation Organization)第三届无人机发展大会上,公开演示了一套通过公开的Wi-Fi技术直接连接无人机和移动终端设备的远程ID方案,实现本地化的无人机远程识别。该方案旨在为欧美航空监管机构提供技术支持,共同打造安全空间。与会者成功使用智能手机接收大疆御 Mavic Air无人机和御Mavic 2 行业版无人机发出的无线广播信号。

2020年8月,Intel公司公布他们Open Drone ID方案,采用的是蓝牙广播,其实与wifi方案类似。

DJI和Intel的方案最后均被标准采纳,相比其它方案具有明显优势。第一,不需要给无人机增加额外的电子模块,一般无人机都自带wifi或蓝牙(因为需要连热点向手机app传视频和照片)。第二,手机也自带wifi和蓝牙只需要装个app就能接收到Rid广播,普通公众无需购买特殊设备。第三,其它个别方案需要用到运营商网络会产生费用。

大疆演示手机接收Wifi Rid

Intel的蓝牙open drone ID方案

手机App探测无人机

二、标准和规定

美国的无人机远程识别(Remote ID)标准主要由美国联邦航空管理局(FAA)发布,其核心法规 14 CFR Part 892020年12月 正式公布。2022年6月 – ASTM发布 F3586-22,作为符合FAA Remote ID要求的实施标准,进一步细化技术合规方法。

要么购买自带Rid功能的无人机,要么给无人机加装Rid模块,没有Rid广播功能的无人机只能在视距范围内飞,且不能飞越人群和其它禁飞区域。

ASTM标准规定的三种合规飞行

不同Rid模块

欧洲的无人机远程识别(Remote ID)标准主要由《欧盟无人机系统条例》(EU 2019/947)规定,该条例于 2020年12月30日 正式生效。欧盟的Remote ID规则与美国的FAA Remote ID标准(2020年12月发布)同步推进。欧洲Rid技术标准与美国基本类似,除使用频段和个别字段不同之外。

大疆无人机支持Rid的机型

欧洲ASD-STAN和美国ASTM标准不同之处

中国于2023年发布了《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》、《民用无人驾驶航空器运行安全管理规则》、GB42590-2023 《民用无人驾驶航空器系统安全要求》、《民用微轻小型无人驾驶航空器运行识别最低性能要求(试行)》。其中,都规定了必须通过蓝牙或wifi实现远程识别功能。

三、技术原理

1. 字段定义

Rid报文字段

2. 分类

蓝牙Rid广播分为蓝牙4和蓝牙5(超长距离),Wifi广播分为Wifi NAN和Wifi Beacon。覆盖范围、发射功率和手机接收兼容性见下表。

不同Rid物理层参数

3. 蓝牙Rid广播

主要是在beacon帧的保留字段中插入广播字段。蓝牙只在2.4G频段发射,在37、38、39频道广播。

蓝牙广播信道

蓝牙4 Beacon帧插入open drone id

蓝牙5 Beacon帧插入open drone id

蓝牙4广播的Rid被手机App收到

4. Wifi NAN

Wifi Nan(Wi-Fi Neighbor Awareness Networking),又称Wi-Fi Aware,中文一般叫做wifi感知技术。2015年出现该技术,其实是wifi的一种协议创新,主要功能是wifi可以在不建立连接的情况下给周围的wifi发送信息。主要应用,比如智能家居连接,比如早上步行经过面包店,面包店的wifi感知到新的wifi进入可以给你的手机推送广告。

大疆无人机一般使用wifi NAN技术来广播Rid。如果手机的wifi芯片比较老,可能不支持接收wifi Nan信息。

  • 2.4G只使用6信道(2.437 GHz);
  • 设备只支持5G低频(5.150 – 5.250 GHz)时使用44信道(5.220 GHz);
  • 设备只支持5G高频(5.725 – 5.825 GHz)时使用149信道(5.745 GHz);
  • 设备5G高低频都支持时使用149信道(5.745 GHz);

wifi NAN服务插入open drone id字段

大疆无人机广播的wifi Nan Rid被手机App接收

5. WiFi beacon

wifi beacon是热点广播的信标,用来告诉周围的wifi来连接我。每次打开手机要连接wifi,能搜出来一堆热点,其实就是接收的beacon信标。Wi-Fi 信标帧通常以最低支持的速率发送(因为速率越低要求的信噪比越低),以确保所有潜在的接收设备都能接收到这些重要的信息,一般调制方式都是BPSK。

Parrot无人机一般使用beacon来广播Rid,信道2437M。

wifi beacon帧结构

wifi beacon帧在Frame Body中加入Rid

派诺特无人机广播的wifi Beacon Rid被手机App接收

限于篇幅,下篇介绍使用侦测模块探测Rid,以及影响Rid探测距离的因素。

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