反低慢小無(wú)人機(jī)系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

中國(guó)華陰兵器試驗(yàn)中心 袁春興 李 岡 蘇東初

低小慢無(wú)人機(jī)體積小、質(zhì)量輕、攜帶方便、操作簡(jiǎn)單，可在機(jī)身上加裝各種小型設(shè)備，如導(dǎo)航設(shè)備、通信設(shè)備和紅外攝像設(shè)備等，以拓展其功能，可完成多種任務(wù)。同時(shí)由于“低、慢、小”無(wú)人機(jī)的技術(shù)門(mén)檻及成本相對(duì)較低，國(guó)內(nèi)外多家公司都在研究生產(chǎn)該類(lèi)型無(wú)人機(jī)，它們?cè)诿裼密娪檬袌?chǎng)得到了大量的使用。低慢小無(wú)人機(jī)的易于采購(gòu)和使用，對(duì)軍事與民用構(gòu)成越來(lái)越大的威脅，無(wú)論是機(jī)場(chǎng)等民用環(huán)境還是軍事用途，都必須發(fā)展低慢小無(wú)人機(jī)的反制技術(shù)。

1 低慢小無(wú)人機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

通常將飛行高度100～500m稱(chēng)為低空，100m以下稱(chēng)為超低空；飛行速度小于200km/h稱(chēng)為慢速，雷達(dá)反射面積小于2m2稱(chēng)為低小慢無(wú)人機(jī)。

表1為國(guó)內(nèi)外主流廠商的一些低小慢無(wú)人機(jī)產(chǎn)品的指標(biāo)參數(shù)。

表1 國(guó)內(nèi)外主流低小慢無(wú)人機(jī)產(chǎn)品參數(shù)

低空無(wú)人飛行器在方便大眾的同時(shí)，也給犯罪分子、恐怖分子和敵對(duì)勢(shì)力有可乘之機(jī)，對(duì)國(guó)家安全、軍事安全、航空安全、公共安全等領(lǐng)域產(chǎn)生了巨大的威脅。

2 低慢小無(wú)人機(jī)威脅分析

2.1 擅闖核心敏感區(qū)域、威脅政府和軍事基地

無(wú)人機(jī)能搭載攝像頭/麥克風(fēng)、火力打擊武器、核生化武器等載荷，可對(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(lèi)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，對(duì)國(guó)家政府要地和重大活動(dòng)場(chǎng)所也造成了重大安全隱患。

2014年6月，我海軍某軍用機(jī)場(chǎng)出現(xiàn)了無(wú)人機(jī)非法入侵事件；2015年1月，一架小型無(wú)人機(jī)失控墜入白宮，引發(fā)白宮安全恐慌；2015年1月，小型無(wú)人機(jī)出現(xiàn)在保護(hù)嚴(yán)密的駐扎著四艘核潛艇法國(guó)布列塔尼海灣；2015年4月，一架小型無(wú)人機(jī)墜落至日本首相官邸屋頂，無(wú)人機(jī)攜帶一個(gè)攝像頭、一只塑料瓶以及發(fā)煙筒裝置，上有核輻射標(biāo)志，引發(fā)使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行恐怖襲擊的擔(dān)憂。2018年1月6日，恐怖分子對(duì)俄羅斯在敘利亞境內(nèi)的赫梅米姆空軍基地和塔爾圖斯補(bǔ)給站共發(fā)動(dòng)了13個(gè)小型無(wú)人機(jī)的襲擊。

2.2 威脅公共安全領(lǐng)域

消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)不僅能用于運(yùn)輸、偵察，還可被改裝成具有殺傷力的攻擊平臺(tái)，近幾年無(wú)人機(jī)走私、無(wú)人機(jī)恐怖襲擊屢有報(bào)道。

2017年1月，極端組織“伊斯蘭國(guó)”的武裝人員在摩蘇爾使用廉價(jià)的“精靈”系列四軸無(wú)人機(jī)投擲手榴彈大小的爆炸物；2017年2月，IS把無(wú)人機(jī)改裝為“轟炸機(jī)”，搭載榴彈向政府軍投擲，據(jù)稱(chēng)這款無(wú)人機(jī)已經(jīng)執(zhí)行了上百次轟炸，執(zhí)行的任務(wù)偵察、打擊等任務(wù)；2017年10月，敘利亞存放在體育場(chǎng)的彈藥庫(kù)被極端武裝的無(wú)人機(jī)偵察到，并用無(wú)人機(jī)攜帶炸彈炸毀。如圖1所示。

圖1 無(wú)人機(jī)對(duì)公共安全的威脅

2.3 軍事戰(zhàn)術(shù)威脅

日益復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境要求提高單兵的綜合作戰(zhàn)能力。隨著人工智能、傳感技術(shù)、運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的快速發(fā)展，世界各國(guó)都開(kāi)始競(jìng)相開(kāi)發(fā)研制遙控式、半自主式或自主式的單兵可攜帶的微小型無(wú)人機(jī)，并逐步裝備部隊(duì)。未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)面臨小型/微型/納米無(wú)人機(jī)進(jìn)行抵近偵察、干擾、火力引導(dǎo)等戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)層面威脅。

2014年12月，國(guó)外媒體公布的一組照片顯示，烏克蘭政府軍在東部地區(qū)作戰(zhàn)時(shí)，大量使用了一款多旋翼無(wú)人機(jī)進(jìn)行戰(zhàn)場(chǎng)偵察。經(jīng)過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，該機(jī)屬于中國(guó)大疆公司生產(chǎn)的“精靈”無(wú)人機(jī)系列。

綜上所述，為了應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)重的低慢小無(wú)人機(jī)的軍事與民用威脅，適應(yīng)未來(lái)的戰(zhàn)場(chǎng)的無(wú)人設(shè)備智能化、信息化發(fā)展趨勢(shì)，必須發(fā)展和建立低慢小無(wú)人機(jī)反制技術(shù)體系。

3 反低慢小無(wú)人機(jī)系統(tǒng)需求分析

誘騙式反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)是基于“區(qū)域保衛(wèi)、快速部署、自主防御”的技術(shù)體系，能夠適應(yīng)多種場(chǎng)景的低慢小無(wú)人機(jī)反制，實(shí)現(xiàn)在某一區(qū)域的無(wú)人機(jī)監(jiān)視及管控。

系統(tǒng)具體技術(shù)需求如下：

3.1 自動(dòng)化管控

自動(dòng)化管控指的是誘騙式反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)具有無(wú)人值守、自主防御能力，即當(dāng)無(wú)人機(jī)入侵系統(tǒng)防御區(qū)域后，可自主發(fā)現(xiàn)目標(biāo)無(wú)人機(jī)，并根據(jù)敵情自主判斷采取何種處置策略對(duì)敵方無(wú)人機(jī)實(shí)施攻擊。

3.2 適應(yīng)多種場(chǎng)景

目前，反無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)場(chǎng)景有軍事要地防御、機(jī)場(chǎng)防御、城市要地防御等。這些作戰(zhàn)場(chǎng)景均有不同的作戰(zhàn)需求，因而針對(duì)不同的反無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)場(chǎng)景需要采取不同的無(wú)人機(jī)處置策略，以適應(yīng)各種反無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)場(chǎng)景。

3.3 高針對(duì)性

反無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)場(chǎng)景往往周邊存在大量民用信息基礎(chǔ)設(shè)施，因而誘騙式反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的導(dǎo)航干擾區(qū)域需要精準(zhǔn)可控，需要精準(zhǔn)識(shí)別非法入侵目標(biāo)與合法飛行目標(biāo)，從而避免因?qū)Ψ欠ㄈ肭值臒o(wú)人機(jī)管控而誤傷周邊信息基礎(chǔ)設(shè)施。

4 反低慢小無(wú)人機(jī)管控流程示例

該示例主要了實(shí)現(xiàn)對(duì)低空慢速小目標(biāo)威脅對(duì)象的偵測(cè)告警、跟蹤定位、態(tài)勢(shì)分析、攻擊處置。其中，偵測(cè)告警的主要實(shí)現(xiàn)途徑是電子偵察、聲學(xué)偵測(cè)和雷達(dá)探測(cè)。攻擊處置手段包括火炮、電子干擾、導(dǎo)航干擾、激光毀傷和網(wǎng)捕。處置流程示例如圖2所示。

圖2 管控反制處置流程示例

在實(shí)際應(yīng)用中，攻擊處置比較有效的手段為導(dǎo)航干擾和遙測(cè)鏈路干擾。這兩種處置方式在經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)難度、可操作性及對(duì)抗集群上具有明顯優(yōu)勢(shì)。

5 反低慢小無(wú)人機(jī)系統(tǒng)國(guó)外發(fā)展情況

總體上，國(guó)外在反無(wú)人機(jī)領(lǐng)域重視裝備功能復(fù)合集成，側(cè)重電磁對(duì)抗軟殺傷和物理摧毀硬殺傷多種手段的組合應(yīng)用，下面介紹廣泛關(guān)注的幾款產(chǎn)品。

5.1 英國(guó)“AUDS-brochure”系列裝備

“AUDS-brochure”作為典型的反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)裝備。主要由紅外預(yù)警、無(wú)線信號(hào)預(yù)警、電磁干擾、指揮顯控四部分組成，如圖3所示。

圖3 英國(guó)AUDS-brochure反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)

該系統(tǒng)具備預(yù)警、識(shí)別、鎖定、追蹤、處置等功能。工作過(guò)程包括：?jiǎn)?dòng)偵察、紅外識(shí)別、電子探測(cè)、信號(hào)特征鎖定。經(jīng)目標(biāo)確認(rèn)后啟動(dòng)處置設(shè)備，發(fā)射高功率電磁脈沖信號(hào)阻斷無(wú)人機(jī)與控制端鏈路，并切斷導(dǎo)航鏈路。最終實(shí)現(xiàn)對(duì)入侵的無(wú)人機(jī)的有效處置，電磁干擾頻帶范圍涵蓋了800MHz～6GHz。

5.2 ApolloShield反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)

以色列阿波羅盾公司開(kāi)發(fā)的ApplloSheild反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，能夠探測(cè)、識(shí)別和對(duì)抗無(wú)人機(jī)。該系統(tǒng)由“阿波羅賽博盒”（Apollo CyberBox）和基于掌上電腦的“阿波羅指揮中心”兩個(gè)子系統(tǒng)組成，前者利用聲、光和無(wú)線傳感器來(lái)探測(cè)無(wú)人機(jī)，并迫使未經(jīng)許可的無(wú)人機(jī)著陸，后者供操控人員控制“阿波羅賽博盒”的功能。該系統(tǒng)可識(shí)別無(wú)人機(jī)的類(lèi)型，采用7×24h不間斷工作方式，實(shí)現(xiàn)了對(duì)非法入侵無(wú)人機(jī)的全天候自動(dòng)監(jiān)測(cè)和防御，單站防護(hù)面積近80km2。

5.3 Dedrone系列

美國(guó)Dedrone公司研制了小型化的多途徑的反無(wú)人機(jī)產(chǎn)品。該產(chǎn)品具備光學(xué)偵察、聲波偵察、無(wú)線鏈路偵察三個(gè)功能。產(chǎn)品輕便小巧、便于攜帶。如圖4所示。

圖4 美國(guó)Dedrone系列裝備示意圖

5.4 歐洲空客集團(tuán)反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)

空中客車(chē)防務(wù)及航天公司研發(fā)了一種反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，能夠采用干擾技術(shù)對(duì)目標(biāo)信號(hào)工作頻段進(jìn)行針對(duì)性干擾。該系統(tǒng)具備信號(hào)分析技術(shù)和干擾功能，并配有雷達(dá)、紅外相機(jī)和定向儀，可以偵察到5～10km范圍內(nèi)的無(wú)人機(jī)，還可對(duì)無(wú)人機(jī)的威脅性做出判斷，并且能使用定向儀追蹤無(wú)人機(jī)操作人員的具體位置，便于實(shí)施抓捕行動(dòng)。

5.5 瑞典“長(zhǎng)頸鹿”雷達(dá)系統(tǒng)

據(jù)報(bào)道，瑞典薩博公司在蘇格蘭的西弗瑞械（West Freugh）靶場(chǎng)演示驗(yàn)證了其“長(zhǎng)頸鹿”捷變多波束AMB雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)低空、低速小型目標(biāo)的探測(cè)能力。此次試驗(yàn)名為“布里斯托15”，顯示了該雷達(dá)對(duì)低空、低速小型目標(biāo)強(qiáng)大的探測(cè)能力（ELSS），雷達(dá)散射截面精確到0.001m2。

結(jié)論：綜上所述，反無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)的發(fā)展思路為自動(dòng)化、系統(tǒng)化，即無(wú)人值守，偵擾一體；通常采用雷達(dá)、無(wú)線電偵測(cè)、光電探測(cè)等手段，對(duì)低慢小無(wú)人機(jī)進(jìn)行偵測(cè)，發(fā)現(xiàn)無(wú)人機(jī)位置，通過(guò)偵測(cè)設(shè)備引導(dǎo)干擾設(shè)備對(duì)低慢小無(wú)人機(jī)實(shí)施干擾；無(wú)人機(jī)干擾方面通常采用衛(wèi)星導(dǎo)航干擾，遙測(cè)信號(hào)干擾。國(guó)外在反無(wú)人機(jī)方面已擁有了數(shù)款成熟產(chǎn)品，我國(guó)的反低慢小無(wú)人機(jī)系統(tǒng)也迫切需要在這些方面進(jìn)行研究并盡快獲得技術(shù)突破。