專打“小慢低”漫談反無人機(jī)系統(tǒng)

陳思許

關(guān)于未來戰(zhàn)爭的特點(diǎn)，不同領(lǐng)域、不同立場、不同層面有著不同的理解，涌現(xiàn)出了諸如“太空戰(zhàn)”、“網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)”、“無人戰(zhàn)”、“信息戰(zhàn)”等解讀。然而，從當(dāng)前相關(guān)技術(shù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)來看，“無人”無疑是最“明確”的一個(gè)特點(diǎn)——近年來，無人平臺(tái)及其應(yīng)用已經(jīng)遍布陸、海、空、天、網(wǎng)絡(luò)空間、電磁頻譜等所有域。

近20年以來，眾多無人平臺(tái)中又以無人機(jī)發(fā)展最為迅速。通過搭載各種各樣的載荷，無人機(jī)能夠承擔(dān)多種任務(wù)——監(jiān)視（雷達(dá)、光電等）、情報(bào)收集（圖像、信號(hào)情報(bào)等）、電子偵察（通信偵察、雷達(dá)偵察、光電偵察等）、指控與通信（主要充當(dāng)通信中繼節(jié)點(diǎn)）、組網(wǎng)（主要充當(dāng)空中網(wǎng)關(guān)）、電子攻擊（干擾、欺騙、定向能攻擊等）、火力打擊等。

軍用無人機(jī)可搭載光電吊艙、火力打擊武器、核生化武器、高能激光武器等載荷，能對(duì)軍事基地、巡邏部隊(duì)、軍用設(shè)備、軍用基礎(chǔ)設(shè)施、各類軍用平臺(tái)等實(shí)施情報(bào)偵察（戰(zhàn)略/戰(zhàn)術(shù)偵察）、軟硬殺傷打擊等。民用無人機(jī)特別是消費(fèi)類四旋翼無人機(jī)因?yàn)槠涞土膬r(jià)格和獨(dú)特靈活的轉(zhuǎn)向能力等特性，簡單改裝便可搭載爆炸物、核生化武器、激光器、干擾機(jī)等載荷。

而這場“無人機(jī)熱”終于也引發(fā)了一場“反無人機(jī)熱”：近幾年反無人機(jī)裝置、技術(shù)不斷涌現(xiàn)。反無人機(jī)裝備可以從兩個(gè)階段來分類：從偵察階段來看，可分為探測、分類與識(shí)別類裝備；從打擊階段來看，可分為軟殺傷裝備和硬殺傷裝備兩類。

探測、分類與識(shí)別類裝備

探測、分類與識(shí)別類裝備的作用是綜合利用各種傳感器來“發(fā)現(xiàn)”或“找到”粗略的威脅目標(biāo)，在其基礎(chǔ)上，通過對(duì)探測階段采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以便將真實(shí)的目標(biāo)從海量、復(fù)雜的背景數(shù)據(jù)中區(qū)分出來。

這類裝備主要通過對(duì)目標(biāo)無人機(jī)的光學(xué)特性（如可見光成像）、熱學(xué)特性（如紅外成像）、射頻特性（如電臺(tái)輻射信號(hào)）、聲學(xué)特性（如發(fā)動(dòng)機(jī)聲學(xué)特性）、磁學(xué)特性（如感應(yīng)磁場）等進(jìn)行測量，以找出目標(biāo)并對(duì)其進(jìn)行分類與識(shí)別。

在光電探測方面，據(jù)報(bào)道，2015年9月23日，歐洲空客防御與太空公司宣布，已研發(fā)出可遠(yuǎn)距離探測無人機(jī)非法入侵的反無人機(jī)系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用紅外攝像機(jī)、測向儀等設(shè)備，識(shí)別5～10千米外的無人機(jī)并評(píng)估其潛在風(fēng)險(xiǎn)。

該系統(tǒng)會(huì)根據(jù)威脅資料庫的信息以及無人機(jī)控制信號(hào)的實(shí)時(shí)分析結(jié)果，使用干擾發(fā)射機(jī)中斷無人機(jī)和操縱人員或其導(dǎo)航之間的聯(lián)系。此外，測向儀將會(huì)跟蹤到這架無人機(jī)操作者的位置，隨后執(zhí)法部門即可采取行動(dòng)。該系統(tǒng)應(yīng)用的是空客公司研發(fā)的智能響應(yīng)性干擾技術(shù)，干擾發(fā)射機(jī)只會(huì)對(duì)目標(biāo)無人機(jī)的頻率發(fā)出干擾信號(hào)不會(huì)影響周邊其它無人機(jī)的操作。除了包括接收和發(fā)射功能外，干擾技術(shù)還包含更復(fù)雜的功能，例如遠(yuǎn)程控制分類、GPS欺騙。因此，該系統(tǒng)可以在有效、精確的方式下“捕獲”無人機(jī)。

在雷達(dá)探測方面，為了應(yīng)對(duì)低空/超低空武器的空襲，歐美各國研制出多種軍用低空監(jiān)視雷達(dá)，如美國雷錫恩公司研制的MRSR雷達(dá)、法國泰萊斯公司與雷錫恩公司合作研制的AN/ MPQ-64“哨兵”系列雷達(dá)，以及瑞典薩博公司研制的“長頸鹿”（Giraffe）系列雷達(dá)等。2015年，薩博公司在代號(hào)“布里斯托15”的試驗(yàn)中，驗(yàn)證了“長頸鹿”捷變多波束（AMB）雷達(dá)對(duì)“低慢小”航空器的探測跟蹤能力?！伴L頸鹿”AMB雷達(dá)是用于地面和海洋的G/H波段被動(dòng)電子掃描陣列雷達(dá)，在提供海岸監(jiān)視能力的同時(shí)，還能對(duì)固定翼飛機(jī)、直升機(jī)、地面目標(biāo)等進(jìn)行分類與跟蹤。在“布里斯托15”試驗(yàn)期間，“長頸鹿”AMB雷達(dá)從周圍的地面雜波中識(shí)別出100多架雷達(dá)散射截面積（RCS）低至0.001平方米的無人機(jī)。

此外，由于“低慢小”航空器種類繁多、飛行機(jī)動(dòng)靈活，單一手段很難對(duì)其進(jìn)行精準(zhǔn)探測，因此歐美國家也在大力發(fā)展多元傳感器協(xié)同探測技術(shù)。比如，2015年5月，英國Blighter公司等聯(lián)合研制出反無人機(jī)防御系統(tǒng)（AUDS）。AUDS系統(tǒng)集成了Ku波段電子掃描防空雷達(dá)，光電指示器（可見光/紅外相機(jī)和目標(biāo)跟蹤軟件）與定向射頻抑制/干擾系統(tǒng)，能夠?qū)?千米范圍內(nèi)的無人機(jī)進(jìn)行探測、跟蹤、識(shí)別、干擾和制止。AUDS團(tuán)隊(duì)表示，這種技術(shù)已經(jīng)在朝韓邊界韓國一側(cè)長達(dá)250千米的軍事?；鹁€地區(qū)進(jìn)行了廣泛的測試。2015年3月，AUDS團(tuán)隊(duì)參與了法國政府主辦、在卡普蒂厄舉行的多供應(yīng)商試驗(yàn)測試。在此次試驗(yàn)中，AUDS系統(tǒng)在探測與制止一系列微型/緊湊型/標(biāo)準(zhǔn)型固定翼和旋翼無人機(jī)方面取得了巨大的成功。

關(guān)于AUDS反無人機(jī)系統(tǒng)的工作流程是：首先由一臺(tái)掃描角度為180°，作用距離為8千米，能跟蹤上百個(gè)目標(biāo)的雷達(dá)偵測飛行物，之后一臺(tái)高動(dòng)態(tài)掃描攝像機(jī)協(xié)助發(fā)現(xiàn)那些不懷好意的無人機(jī)，最后由無線干擾器使用多種手段干擾無人機(jī)的GPS信號(hào)和通信鏈路，使無人機(jī)迫降或者返回。

上述的裝備都包含以下一些關(guān)鍵技術(shù)。

無源光學(xué)成像技術(shù)。包括紫外成像、可見光成像、近紅外光譜成像等技術(shù)。該類技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)包括成本低、可用商用現(xiàn)貨充足、視場靈活性較高；缺點(diǎn)是受雜波影響嚴(yán)重、夜間效果差（需要主動(dòng)照射），受天氣影響嚴(yán)重。

無源熱成像技術(shù)。包括短波紅外成像、中波紅外成像、長波紅外成像等技術(shù)。該類技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)為雜波影響小、夜間效果好、受天氣影響程度低；缺點(diǎn)是需要大范圍搜索模塊配合使用，因?yàn)榇蟛糠值臒o人機(jī)的熱學(xué)特征都不很明顯。

有源飛行時(shí)間測量技術(shù)。包括激光雷達(dá)、距離門成像技術(shù)等。該類技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)包括可在很遠(yuǎn)距離上（數(shù)千米）實(shí)現(xiàn)非常精確的距離測量、幾乎不受天氣影響、日間與夜間效果均很好；缺點(diǎn)是成本高、半球掃描周期長、安全性差（由于主動(dòng)輻射信號(hào)）。

聲學(xué)傳感技術(shù)。這類技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)包括成本低、安全性好（無源）；缺點(diǎn)是探測距離難確定、識(shí)別能力差（需事先建立目標(biāo)聲學(xué)特征庫）、復(fù)雜環(huán)境下的虛警問題嚴(yán)重、探測距離受風(fēng)的影響嚴(yán)重。

射頻輻射感知技術(shù)。該類技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)包括成本相對(duì)較低、作戰(zhàn)對(duì)象充足（大多數(shù)無人機(jī)都會(huì)輻射各種各樣容易檢測的射頻信號(hào)）；缺點(diǎn)是無法感知處于電磁靜默狀態(tài)下的無人機(jī)。

雷達(dá)技術(shù)。該類技術(shù)能夠在數(shù)千米距離上探測并跟蹤各種尺寸的目標(biāo)、半球掃描周期適中、技術(shù)成熟度高；缺點(diǎn)主要是識(shí)別性能差，因?yàn)楹芏酂o人機(jī)的雷達(dá)截面積未知，無法僅通過雷達(dá)實(shí)現(xiàn)識(shí)別。

殺傷類裝備

殺傷類裝備是綜合采取各種行動(dòng)來拒止作戰(zhàn)目標(biāo)，作用方式包括軟殺傷、硬殺傷等。

在硬殺傷手段方面，歐美等國較為青睞激光攔截技術(shù)，并取得了長足的進(jìn)步。

2016年8月，波音公司發(fā)布了緊湊型激光武器系統(tǒng)（CLWS）。通過發(fā)射10千瓦的激光束，該系統(tǒng)可以立即摧毀35千米外的無人機(jī)。CLWS可拆分成四部分，可由兩人運(yùn)送，15分鐘內(nèi)就可以在野外組裝部署完畢。

2016年1月有報(bào)道透露，在2015年美國國防部組織的代號(hào)為“黑刺”（Black Dart）的反無人機(jī)演習(xí)中，波音公司演示了CLWS的反無人機(jī)能力。在演習(xí)中它用持續(xù)時(shí)間為10秒的激光擊落了一架微型無人機(jī)。外國網(wǎng)站將此次試驗(yàn)形容為“用昂貴的放大鏡烤一只螞蟻”。

高能激光武器、高功率電磁武器等技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是效能“確定”，可對(duì)目標(biāo)實(shí)施不可逆的硬摧毀，且效能投遞速度非常高（光速量級(jí)），此外，該技術(shù)還可以在低功率情況下實(shí)現(xiàn)干擾效果；缺點(diǎn)是受限于前期傳感器對(duì)目標(biāo)的探測、跟蹤、識(shí)別、引導(dǎo)能力，效能受目標(biāo)性狀、材料、距離影響較大，且成本高。

美國陸軍基于反火箭、火炮和迫擊炮（C-RAM）的“擴(kuò)展區(qū)域防御與生存能力”（EAPS）項(xiàng)目，也在推進(jìn)反無人機(jī)系統(tǒng)的研究，主要依靠50毫米口徑機(jī)關(guān)炮發(fā)射指令制導(dǎo)炮彈攻擊無人機(jī)，利用精確追蹤雷達(dá)、射頻收發(fā)系統(tǒng)、火控計(jì)算機(jī)實(shí)施瞄準(zhǔn)和彈道控制。EAPS項(xiàng)目于2015年成功進(jìn)行了2次反無人機(jī)試驗(yàn)。首次試驗(yàn)成功攔截了一架巡航無人機(jī)，第二次試驗(yàn)采用改進(jìn)的火控系統(tǒng)，提高了攔截距離，成功攔截了2架無人機(jī)。試驗(yàn)表明，EAPS項(xiàng)目所采用的火炮技術(shù)已具備反無人機(jī)能力，一旦軍方提出需求，便可進(jìn)入生產(chǎn)部署階段。

這種傳統(tǒng)火力打擊技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是成本低，效能“確定”，可對(duì)目標(biāo)實(shí)施不可逆的硬摧毀；缺點(diǎn)是受限于前期傳感器對(duì)目標(biāo)的探測、跟蹤、識(shí)別能力，且效能投遞速度低。

除了利用激光武器和傳統(tǒng)火力等對(duì)無人機(jī)進(jìn)行“硬殺傷”外，美、英等國對(duì)無線電干擾技術(shù)等“軟殺傷”手段的研究也方興未艾。上文提到的AUDS和空客防御與太空公司反無人機(jī)系統(tǒng)都具有無線電干擾功能。

美國巴特勒（BATTELLE）國家安全研究與發(fā)展公司在2015年10月公布“無人機(jī)防御者”（DroneDefender）無線電射線步槍。使用者只需將槍身上的光學(xué)瞄具瞄準(zhǔn)目標(biāo)，然后扣動(dòng)扳機(jī)，“無人機(jī)防御者”就能發(fā)射一束30°的圓錐輪廓無線電脈沖，中斷對(duì)方無人機(jī)的通信系統(tǒng)。該槍重4.5千克，冷啟動(dòng)時(shí)間為 0.1秒，反應(yīng)十分迅速，在攜帶備用電源的情況下，步槍可連續(xù)工作5小時(shí)。巴特勒公司表示，操作這款步槍不需要經(jīng)過特殊訓(xùn)練，稍加培訓(xùn)就可靈活掌握。

電子干擾技術(shù)（包括通信干擾技術(shù)、雷達(dá)干擾技術(shù)、光電干擾技術(shù)、導(dǎo)航干擾技術(shù)等）總的來說技術(shù)含量相對(duì)較低，成本較少。目前市面上大多數(shù)無人機(jī)均采用GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)/慣性導(dǎo)航系統(tǒng)/超聲波雷達(dá)相結(jié)合的導(dǎo)航方式。要想讓GPS信號(hào)受到干擾并不難，反無人機(jī)系統(tǒng)只需向目標(biāo)無人機(jī)發(fā)射一定功率的定向射頻即可，無人機(jī)GPS信號(hào)受到干擾后無法獲得精確的自身坐標(biāo)數(shù)據(jù)，就會(huì)在一定程度上失控以至于作業(yè)失敗。這種方式也是諸多“圍剿”無人機(jī)技術(shù)中最溫和的一種，不一定會(huì)讓無人機(jī)墜落，是一種通過干擾降低無人機(jī)“有害目的性”的方式，缺點(diǎn)是難以應(yīng)對(duì)高復(fù)雜度無人機(jī)，附帶損傷和電磁誤傷問題嚴(yán)重。

反無人機(jī)系統(tǒng)發(fā)展趨勢

反無人機(jī)技術(shù)尚處于探索階段，基于不同原理的各型反無人機(jī)系統(tǒng)層出不窮，但反無人機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)戰(zhàn)化尚需一段時(shí)間。通過前面的關(guān)鍵技術(shù)特點(diǎn)分析不難看出，單一的偵察與打擊手段很難達(dá)到較好的反制效果，因此，發(fā)展一型具有普遍適應(yīng)性的實(shí)戰(zhàn)化反無人機(jī)系統(tǒng)迫在眉睫。

同時(shí)，反無人機(jī)技術(shù)的難度也正不斷增加。伴隨微機(jī)電技術(shù)和隱身技術(shù)的發(fā)展，無人機(jī)向小型化、微型化、隱身化方向發(fā)展，這種趨勢增加了對(duì)其進(jìn)行探測跟蹤和預(yù)警的難度。伴隨無人機(jī)開放式架構(gòu)的發(fā)展，有效載荷已經(jīng)實(shí)現(xiàn)模塊化，無人機(jī)在發(fā)揮ISR（情報(bào)，電子監(jiān)視，偵察）功能的同時(shí)，可發(fā)揮打擊作用，即飛行中的無人機(jī)對(duì)地面威脅實(shí)時(shí)偵察，一旦發(fā)現(xiàn)威脅，可實(shí)施打擊，這種趨勢增加了空防系統(tǒng)的壓力。此外，伴隨無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈技術(shù)的發(fā)展，使得無人機(jī)的閉環(huán)控制成為可能，通信效率和抗干擾能力增加，通過電子干擾技術(shù)干擾無人機(jī)的難度加大。未來，無人機(jī)與反無人機(jī)的較量還會(huì)持續(xù)下去。