反無人機裝備與技術(shù)發(fā)展新趨勢

李雅瓊/北方科技信息研究所，北京市 海淀區(qū) 100089

導(dǎo) 讀：無人機在對地偵察、對海偵察、反恐等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。作為“矛與盾”的另一面，在未來作戰(zhàn)需求和技術(shù)發(fā)展雙重推動下，反無人機裝備與技術(shù)在防空、反恐方面將發(fā)揮越來越重要的作用，可能會影響到未來防空裝備體系的發(fā)展。

反無人機屬于新興的作戰(zhàn)領(lǐng)域，隨著無人機大量參與實戰(zhàn)，反無人機裝備與技術(shù)發(fā)展受到廣泛關(guān)注，從拓展現(xiàn)有防空系統(tǒng)功能，到采用新技術(shù)研發(fā)新裝備，國外開展了一系列工作，為反無人機作戰(zhàn)打下了堅實的基礎(chǔ)。未來，在作戰(zhàn)需求和技術(shù)發(fā)展雙重推動下，反無人機裝備與技術(shù)將在防空、反恐方面發(fā)揮越來越重要的作用，可能會影響到未來防空裝備體系的發(fā)展。

反無人機裝備技術(shù)發(fā)展面臨的新需求

無人機結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、隱蔽性好、易于使用，既可用于軍事領(lǐng)域的情報監(jiān)視偵察，也可被用來作為恐怖襲擊的工具，加之作戰(zhàn)門檻的不斷降低、集群戰(zhàn)術(shù)的不斷創(chuàng)新、自身防護能力的不斷提升，派生的軍事威脅愈加嚴(yán)重。

無人機的作戰(zhàn)門檻不斷降低

無人機已經(jīng)非常普及，不僅軍用型號種類在不斷增長，商業(yè)渠道獲取也更加方便，低成本無人機的技術(shù)、戰(zhàn)術(shù)、生產(chǎn)工藝及流程已從“伊斯蘭國”蔓延至北非和阿富汗，武裝分子能夠自行制造或改裝現(xiàn)有無人機，遂行作戰(zhàn)任務(wù)。自2016年至今，已發(fā)生多次無人機自殺式襲擊事件。如2018年初，俄羅斯駐敘利亞基地遭到13架無人機襲擊，這些無人機配置簡易(由輕木、泡沫板、塑料和鋁型材制成) 且均攜帶炸彈。

無人機集群攻擊難以應(yīng)對

無人機集群戰(zhàn)術(shù)是戰(zhàn)法上的創(chuàng)新，集群攻擊可使防空系統(tǒng)的探測、跟蹤和攔截能力迅速飽和，且少量無人機的損失不會影響無人機群的整體作戰(zhàn)能力。高度智能化的無人機群能夠根據(jù)戰(zhàn)場形勢，自行組織作戰(zhàn)計劃，自主分配進攻任務(wù)，攜帶多種類型彈藥，聯(lián)合進行電磁壓制、網(wǎng)絡(luò)空間戰(zhàn)、釋放假目標(biāo)、多角度多方向打擊，防御難度極大。

無人機自身防護能力不斷提升

反無人機裝備與技術(shù)的發(fā)展使得無人機開始重視加強自身防護，防止被干擾或摧毀。國外已開始從軟件強化和硬件升級兩方面，提升無人機防護能力。美軍正通過為無人機地面控制站加裝保護飛行控制系統(tǒng)和視頻鏈路傳輸系統(tǒng)的性能增強軟件，使無人機的正常飛行和數(shù)據(jù)收發(fā)能夠不受敵反無人機裝備電子干擾和網(wǎng)絡(luò)攻擊的影響。同時，美軍還在研究為無人機加裝可抵御激光照射的保護涂層，在受到激光攻擊時，涂層燒蝕蒸發(fā)，但下方的無人機不會造成嚴(yán)重損害。

反無人機關(guān)鍵技術(shù)取得的新進展

國外已發(fā)展出多種不同類型的反無人機裝備(表1) ，但為應(yīng)對無人機技術(shù)水平的不斷提升，正通過尋求新思路新方法，力爭在探測、跟蹤、識別、控制等關(guān)鍵技術(shù)方面取得突破，獲得更大的戰(zhàn)術(shù)優(yōu)勢。

通過多傳感器協(xié)同、多節(jié)點聯(lián)動實現(xiàn)全面跟蹤與監(jiān)視

無人機探測有多種技術(shù)手段(表2) ，但小型低空無人機與鳥的有效散射面積幾乎相同，在城區(qū)環(huán)境下尤其難以區(qū)分。因此，國外正通過兩種手段來提高探測效能，一是結(jié)合使用多種傳感器，如：美國“無人機防御者”系統(tǒng)利用聲學(xué)、光學(xué)和紅外傳感器來實時探測與識別來襲無人機；歐洲空客反無人機系統(tǒng)使用雷達、熱像儀、定向儀來探測無人機；洛克希德·馬丁公司“伊卡魯斯”系統(tǒng)利用射頻、聲和圖像傳感器來探測無人機。二是多節(jié)點聯(lián)動全面跟蹤與監(jiān)視，如美國“空中搜索網(wǎng)”項目，尋求由系留式或無人機載傳感器組成網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)視節(jié)點，對大型城市中300m以下高空進行持久廣域監(jiān)視，持續(xù)更新通用作戰(zhàn)圖，顯示監(jiān)視區(qū)域內(nèi)無人機的地理航跡，并標(biāo)記敵友。

利用人工智能技術(shù)有效降低虛警并減少人在回路需求

當(dāng)前反無人機系統(tǒng)發(fā)展面臨的一項重要挑戰(zhàn)是需要集成強大的目標(biāo)識別和驗證能力，使其能夠自主確定潛在目標(biāo)是否構(gòu)成威脅，以降低對人工判斷的依賴程度，而人工智能技術(shù)正是解決這一問題的有效途徑。美國黑睿技術(shù)研制的UAVX反無人機系統(tǒng)利用多普勒雷達、晝用和紅外攝像機等多種不同技術(shù)來探測、識別和跟蹤無人機，并利用人工智能技術(shù)來對無人機目標(biāo)自動分類，有效降低虛警并減少人在回路需求。

表1 國外反無人機裝備性能對比

表2 無人機探測技術(shù)對比

利用賽博技術(shù)重新配置無人機信號并實施接管和控制

利用網(wǎng)絡(luò)漏洞掌握無人機通信協(xié)議后，可通過重新配置來完全控制無人機。澳大利亞D13公司的“幻術(shù)師”無人機捕捉裝置采用“協(xié)議處理”開放軟件技術(shù)，可捕捉并解碼原始遙感數(shù)據(jù)，進而定位無人機，獲知無人機基站或控制器，甚至獲取視頻、加速度計、磁力計以及其他機載系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，隨后，系統(tǒng)將切斷無人機與其控制器之間的鏈路，并將數(shù)據(jù)包發(fā)送到無線傳輸協(xié)議中，接管無人機。系統(tǒng)有效作用距離為5km，傳輸功率不超過1W，并非全面壓制無人機，只是重新賦予其信息、命令和任務(wù)。系統(tǒng)可以進行編程，可在規(guī)避己方無人機目標(biāo)信號的同時繼續(xù)防御潛在威脅。

將無線電干擾與激光武器技術(shù)相結(jié)合，發(fā)展集軟硬殺傷于一體的綜合型反無人機裝備

綜合型反無人機系統(tǒng)可在不明確無人機是否構(gòu)成威脅時先進行非動能干擾，在明確無人機攜帶武器構(gòu)成威脅后則將目標(biāo)移交給激光模塊，針對無人機載荷或機身進行硬殺傷。這種系統(tǒng)大大增加了可應(yīng)對無人機的種類，有效提高了反無人機能力。以色列已研制出“無人機穹”和“空鎖”兩種集成了無線電干擾與激光武器攔截模塊的綜合型反無人機系統(tǒng)，二者均能探測2km外的小型無人機，并利用主動干擾技術(shù)阻斷其通信信號，或在數(shù)秒內(nèi)發(fā)射激光實施攔截和壓制。其中，“空鎖”系統(tǒng)由能同時探測最多200個目標(biāo)的360°雷達、可晝夜探測和識別2.5km距離處無人機的光電系統(tǒng)、8根探測用全向高增益天線和3根用于干擾的定向天線、功率為1kW的連續(xù)波摻鐿光纖激光器組成，可根據(jù)目標(biāo)類型通過電子干擾或激光武器實施攔截，最大干擾距離15km，激光攔截距離800m。

改裝傳統(tǒng)武器和彈藥，在現(xiàn)有裝備基礎(chǔ)上實現(xiàn)反無人機能力

在現(xiàn)有裝備基礎(chǔ)上增加反無人機模塊，或改裝已有口徑彈藥，可以最小的成本迅速形成戰(zhàn)斗力。美國雷聲公司結(jié)合“郊狼”巡飛彈和Ku波段有源相控陣?yán)走_為美國陸軍研制了“咆哮者”新型反無人機系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，“郊狼”巡飛彈配裝導(dǎo)引頭和戰(zhàn)斗部，與雷達(捕獲并精確跟蹤各種尺寸無人機) 配合使用，識別和摧毀無人機目標(biāo)。在對抗蜂群無人機的作戰(zhàn)中，士兵可以通過部署多架無人機來應(yīng)對，該系統(tǒng)已于2019年6月交付陸軍，并具備初始作戰(zhàn)能力。

加拿大“無人機子彈”系統(tǒng)，結(jié)合導(dǎo)彈和四旋翼無人機技術(shù)，其設(shè)計、飛行特性、飛行速度與導(dǎo)彈類似，同時結(jié)合多旋翼設(shè)計，可實現(xiàn)傳統(tǒng)導(dǎo)彈無法實現(xiàn)的停止、著陸、從頂部或底部攻擊、改變位置等作戰(zhàn)效果。該系統(tǒng)起飛重量為910g，長269mm，直徑160mm，最大飛行距離3km，飛行高度3km，續(xù)航時間10min，攻擊速度可達150～200km/h，俯沖攻擊速度可達300km/h。系統(tǒng)除具備快速攻擊、命中即毀優(yōu)勢為外，核心技術(shù)是具備末制導(dǎo)能力，通過人工智能自主識別、跟蹤目標(biāo)并決定是否應(yīng)對。

圖1 “空鎖”反無人機系統(tǒng)

以色列“斗牛犬”反無人機超輕型遙控武器站(僅重70kg) ，集成傳感器和射頻模塊，可安裝在各種有/無人地面(包括全地形車等超輕型車輛) 、空中和海上平臺上，探測和干擾無人機。新加坡新型40mm反無人機槍榴彈在戰(zhàn)斗部內(nèi)裝填飄帶，可由市場上常見的槍榴彈發(fā)射器發(fā)射，并在空中布撒飄帶纏繞無人機使其降落。丹麥“斗牛士”反無人機干擾器可穿戴在單兵作戰(zhàn)服上，干擾無人機信號的同時保持自身通信，作用距離1km。

利用定向能技術(shù)應(yīng)對無人機群

圖2 Dynetics公司團隊的激光武器系統(tǒng)效果圖

高能激光武器能精確毀傷無人機的某一部位，高功率微波武器能毀傷使進入波束內(nèi)的所有無人機電子元器件，二者均能較好地應(yīng)對集群無人機。美國陸軍已授權(quán)Dynetics公司及其團隊研制100kW級激光武器系統(tǒng)演示樣機，該團隊將最終確定激光器的設(shè)計，研制系統(tǒng)并將其集成到6×6中型戰(zhàn)術(shù)車輛上，最終將納入陸軍間瞄火力防護能力“增量”2中，用于防御無人機等目標(biāo)。美國陸軍還計劃2020財年前為4輛“斯特賴克”裝甲車配裝50kW激光武器。美國空軍正在研制“戰(zhàn)術(shù)高功率微波作戰(zhàn)響應(yīng)”系統(tǒng)，系統(tǒng)可360°旋轉(zhuǎn)，還可上下移動發(fā)出高功率、短脈沖微波，使敵無人機電子設(shè)備失效。

圖3 基于“斯特賴克”的反無人機系統(tǒng)

此外，國外還在試驗利用高功率微波和高能激光兩種定向能武器共同完成反無人機任務(wù)。美軍已在相關(guān)試驗中擊落45架無人機，其中高功率微波武器和高能激光武器分別擊落33架和12架。目前，高能激光武器功率水平達到10～60kW，作用距離數(shù)千米，高功率微波武器功率水平達到吉瓦，作用距離近1km。

不斷優(yōu)化非動能干擾系統(tǒng)性能，提升作戰(zhàn)效率

非動能干擾系統(tǒng)也稱作射頻干擾系統(tǒng)，技術(shù)較為成熟，已裝備部隊。此類系統(tǒng)能對400MHz～5.8GHz范圍內(nèi)的特定操控頻段實施干擾，破壞無人機與操控人員之間的控制與通信鏈路或GPS信號，使其失去作戰(zhàn)能力。國外已陸續(xù)發(fā)展了多種不同型號的非動能干擾系統(tǒng)，最大有效距離從數(shù)百米到數(shù)十千米不等。這種系統(tǒng)操作簡單，是當(dāng)前反無人機裝備的發(fā)展主流，國外正在不斷優(yōu)化和完善系統(tǒng)性能，并通過實戰(zhàn)試驗進一步驗證反無人機作戰(zhàn)能力。英國的反無人機防御系統(tǒng)可在晝夜各種天氣下探測10km距離上的無人機，阻斷控制無人機的無線電信號，整個探測、跟蹤和對抗過程耗時8～15s。該系統(tǒng)技術(shù)成熟度已達到9級，參與了12次軍隊和政府機構(gòu)組織的試驗，成功應(yīng)對過1500架次、60余型無人機，已被美軍采購并正式部署。

表3 典型非動能反無人機系統(tǒng)

圖4 美軍反無人機作戰(zhàn)體系

反無人機能力水平提升帶來新啟示

體系化協(xié)同是全面有效防御無人機的必要手段

綜合完成反無人機任務(wù)需要兩個層面的協(xié)同，一是從探測、識別、干擾到壓制的應(yīng)對流程協(xié)同，二是從高空至低空、由遠及近的立體化協(xié)同。理想情況下，無人機應(yīng)在起飛前被擊落，其次是防區(qū)外，再其次是近距離。構(gòu)建體系化協(xié)同的分層防御網(wǎng)，可以形成完整保護鏈，有效防御無人機。美軍已經(jīng)開始研究類似的反無人機作戰(zhàn)體系。

新手段探索是不斷提升反無人機能力的重要保障

伴隨著無人機向小型化、智能化和隱身化方向發(fā)展，會使反無人機的難度不斷增加，例如無人機的小型化會增加探測跟蹤和預(yù)警的難度；控制程序和通信鏈路的升級會增加網(wǎng)絡(luò)空間攻擊和電子干擾的難度；加裝防激光材料會增加激光毀傷的難度。因此，需進一步探索相應(yīng)的反無人機技術(shù)與手段。 ■