高功率微波車輛迫停技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及前景展望

張洪 李其祥 陳旭輝 黃迎

摘 要：隨著微波技術(shù)的快速發(fā)展，其逐漸進(jìn)入更多領(lǐng)域，得到更廣應(yīng)用。其中，高功率微波車輛迫停技術(shù)作為一種典型的電子對(duì)抗系統(tǒng)，以定向發(fā)射高功率微波束，通過(guò)與車輛行車電腦系統(tǒng)發(fā)生耦合，產(chǎn)生非核電磁脈沖效應(yīng)，直接攻擊車輛關(guān)鍵部件，癱瘓車輛電子設(shè)備?？梢钥焖?、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地實(shí)現(xiàn)車輛迫停，在非接觸、非暴力手段下完成對(duì)目標(biāo)車輛的快速控制，在國(guó)防、行政執(zhí)法和安保等領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：高功率微波；車輛迫停；應(yīng)急安保；執(zhí)法攔截

高功率微波車輛迫停技術(shù)是向不合作車輛定向發(fā)射峰值功率超過(guò)100MW、中心頻率在300MHz～300GHz的強(qiáng)電磁脈沖輻射。電磁波束通過(guò)“前門”或者“后門”耦合至目標(biāo)車輛，擾亂或損傷其車載電腦或者電子傳感器，使元器件產(chǎn)生狀態(tài)反轉(zhuǎn)、擊穿，出現(xiàn)誤碼、記憶信息抹掉等，或通過(guò)大脈沖功率超過(guò)敏感元器件的額定值，設(shè)備會(huì)因過(guò)載而造成永久性毀傷，從而達(dá)到迫停不合作車輛的目標(biāo)。該技術(shù)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品后，主要由初級(jí)能源、高壓電源、脈沖調(diào)制器、初級(jí)激勵(lì)微波源、電真空微波管、輻射天線等部件組成，應(yīng)用上主要具有四個(gè)特性，一是低烈度，在微波作用時(shí)不會(huì)對(duì)車輛和人員造成永久傷害，能有效避免在沖突中發(fā)生人員傷亡等嚴(yán)重情況。二是隱蔽性，其無(wú)聲、無(wú)光、無(wú)色、無(wú)味，悄無(wú)聲息地達(dá)到迫停目的，而對(duì)方無(wú)法察覺(jué)，實(shí)現(xiàn)無(wú)痕攻擊。三是速度快，具有光速攻擊、所見(jiàn)即所得的優(yōu)點(diǎn)。四是精準(zhǔn)性，攻擊面為一定區(qū)域，對(duì)波束范圍內(nèi)的對(duì)象均有效，可防止誤傷和攻擊范圍不可控。

1國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀分析

1.1國(guó)外同類技術(shù)應(yīng)用情況

高功率微波車輛迫停技術(shù)是美國(guó)國(guó)防部非致命計(jì)劃署的重點(diǎn)研究方向，美國(guó)陸軍實(shí)驗(yàn)室、海軍實(shí)驗(yàn)室等單位先后開(kāi)展了高功率電磁脈沖對(duì)車輛的效應(yīng)試驗(yàn)，主要測(cè)試不同目標(biāo)的敏感頻率及迫停所需的功率密度。美國(guó)陸軍實(shí)驗(yàn)室研制的窄帶射頻車輛迫停系統(tǒng)，采用峰值功率為50MW的虛陰極后加速管Reltron，脈沖寬度0.5～1μs，重復(fù)頻率1～300Hz。德國(guó)在微波技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位，其中德國(guó)迪爾（DIEHL）軍工集團(tuán)長(zhǎng)期致力于微波車輛迫停技術(shù)研究，于2014年6月在法國(guó)巴黎防務(wù)展上推出了名為“car stop”的高功率電磁輻射系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用寬譜高功率微波技術(shù)體制，被集成至Jeep越野車內(nèi)部，可在3至15米距離范圍迫停目標(biāo)車輛，并且已經(jīng)應(yīng)用于奧運(yùn)會(huì)等重大集會(huì)的安保工作。此外，英國(guó)、俄羅斯、以色列、瑞典等國(guó)家也開(kāi)展了車輛迫停的研究工作。

1.2國(guó)內(nèi)同類技術(shù)應(yīng)用情況

從技術(shù)需求看，近年來(lái)，汽車暴力恐怖襲擊時(shí)有發(fā)生，如2013年10月金水橋事件，2014年5月烏魯木齊早市汽車爆炸，2016年中國(guó)駐馬里維和基地以及駐吉爾吉斯斯坦大使館汽車自殺式襲擊事件。行政執(zhí)法人員遭遇嫌疑車輛暴力抗法的事件也屢見(jiàn)不鮮，如2017年11月廣東中山、2020年3月河南新鄉(xiāng)、2020年6月山東青島等地發(fā)生的車輛沖撞執(zhí)法人員案件。上述事件和恐怖犯罪活動(dòng)，造成惡劣的社會(huì)影響和人員傷亡，迫切需要一種有效手段進(jìn)行高效處置。從技術(shù)應(yīng)用看，我國(guó)正在加強(qiáng)車輛迫停技術(shù)的探索和研究。中國(guó)工程物理研究院研制了基于寬譜高功率微波技術(shù)的微波車輛迫停系統(tǒng)，對(duì)典型車輛的作用距離可達(dá)15m，體積約1m3，重量約200kg。中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán)開(kāi)展微波車輛迫停技術(shù)及相關(guān)裝備研究，先后完成了基于寬譜高功率微波技術(shù)體制的固定站式、機(jī)動(dòng)式微波車輛迫停系統(tǒng)研發(fā)，對(duì)車輛迫停距離可達(dá)15m，載荷重量97kg，功耗小于1kW，經(jīng)過(guò)迭代改進(jìn)，在系統(tǒng)工作可靠性、小型化、系統(tǒng)效率等方面達(dá)到了較高水平。中船701所電磁兼容室通過(guò)國(guó)防973等項(xiàng)目開(kāi)展了高功率微波源小型化、遠(yuǎn)場(chǎng)無(wú)衍射傳輸、智能頻譜管控等相關(guān)基礎(chǔ)技術(shù)研究，取得了一定突破。目前，該技術(shù)已轉(zhuǎn)化為初級(jí)產(chǎn)品，通過(guò)加載于車輛平臺(tái)，以動(dòng)態(tài)部署方式，可實(shí)現(xiàn)天安門等重要警衛(wèi)目標(biāo)防車輛沖撞襲擊任務(wù)，隨著產(chǎn)品不斷改進(jìn)升級(jí)，有望實(shí)現(xiàn)批量列裝。

2亟待突破的關(guān)鍵技術(shù)

2.1車輛目標(biāo)綜合效應(yīng)研究及攻擊波形優(yōu)化技術(shù)

研制技術(shù)成熟、性能可靠的車輛迫停系統(tǒng)，以滿足不同任務(wù)場(chǎng)景的需求，需要研究高功率微波是怎樣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)電子系統(tǒng)內(nèi)部，耦合通道以及在敏感器件端口或電路上所感應(yīng)脈沖的特征參數(shù)，需要起效的電磁波閾值以及效應(yīng)現(xiàn)象。核心是通過(guò)對(duì)微波反車輛的綜合作用機(jī)理開(kāi)展深入研究，重點(diǎn)關(guān)注微波對(duì)目標(biāo)電子系統(tǒng)相互作用的過(guò)程、起效的機(jī)理和對(duì)應(yīng)效果，從而發(fā)現(xiàn)其中共性的作用規(guī)律，分析歸納對(duì)目標(biāo)普適性較強(qiáng)的電磁波特征，如有效作用頻段、所需的脈沖重復(fù)頻率、輻射電場(chǎng)和功率密度閾值等關(guān)鍵參數(shù)，指導(dǎo)后續(xù)微波迫停系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研制。

2.2緊湊型兆瓦級(jí)脈沖調(diào)制技術(shù)

研制性能穩(wěn)定、便攜輕量的大功率發(fā)射裝置是科研過(guò)程中的核心問(wèn)題，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的遠(yuǎn)距離迫停，系統(tǒng)微波源所需的功率量級(jí)在數(shù)兆瓦量級(jí)，考慮到效率，則要求調(diào)制器為微波源提供的饋入能量不小于數(shù)十兆瓦，該功率已經(jīng)完全超出了傳統(tǒng)發(fā)射機(jī)調(diào)制器設(shè)計(jì)范圍，因此需要針對(duì)微波源技術(shù)參數(shù)，開(kāi)展準(zhǔn)方波型兆瓦級(jí)高功率脈沖調(diào)制研究，具體的需要研究工作電流可達(dá)數(shù)十千安的大功率開(kāi)關(guān)、長(zhǎng)壽命高壓儲(chǔ)能電容、脈沖形成網(wǎng)絡(luò)等。同時(shí)考慮系統(tǒng)應(yīng)用，還應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注系統(tǒng)的體積和重量，提高脈沖調(diào)制系統(tǒng)的緊湊型，便于搭載在各種輕型作戰(zhàn)平臺(tái)。

2.3底盤高功率電磁兼容及防護(hù)技術(shù)

由于搭載高功率微波迫停系統(tǒng)的車載平臺(tái)自身包含各類復(fù)雜電子設(shè)備，而系統(tǒng)輸出的輻射電場(chǎng)極高，很有可能在執(zhí)行任務(wù)過(guò)程中對(duì)底盤自身產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾，所以車載平臺(tái)的電磁兼容性設(shè)計(jì)是系統(tǒng)集成后亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。

3應(yīng)用前景展望

由于高功率微波車輛迫停系統(tǒng)研發(fā)周期較長(zhǎng)、技術(shù)還不夠成熟，目前多作為科研樣機(jī)試用，未成建制配備使用。隨著技術(shù)不斷成熟、產(chǎn)品設(shè)計(jì)不斷優(yōu)化迭代，微波迫停技術(shù)有望發(fā)揮更遠(yuǎn)距離、更高效率、更低耗能的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用前景非常廣闊。

3.1多領(lǐng)域應(yīng)用

高功率微波車輛迫停技術(shù)突破傳統(tǒng)車輛攔截方式，是一種車輛迫停的顛覆性技術(shù)手段。隨著技術(shù)和應(yīng)用的不斷成熟，其良好的適應(yīng)性、安全性和費(fèi)效比將受到各個(gè)領(lǐng)域的廣泛青睞。在安保領(lǐng)域，執(zhí)勤防護(hù)、反恐處突、要員警衛(wèi)、固定目標(biāo)守衛(wèi)、機(jī)動(dòng)目標(biāo)伴隨護(hù)衛(wèi)等任務(wù)中可確保目標(biāo)不受車輛沖撞襲擊。在執(zhí)法領(lǐng)域，可用于防范車輛或駕駛?cè)司軝z、酒（醉）駕以及肇事逃逸、闖關(guān)沖卡等突發(fā)事件的處置。由于該系統(tǒng)的使用涉及電磁頻譜資源、個(gè)人權(quán)益等方面的問(wèn)題，執(zhí)法領(lǐng)域使用的合法性，以及相關(guān)審批、監(jiān)管等一系列工作還有待進(jìn)一步論證。

3.2多功能融合

該系統(tǒng)在車輛迫停方面展現(xiàn)出的優(yōu)越性，還不能完善適應(yīng)任務(wù)的需要。由于車輛高速狀態(tài)下的沖撞襲擊，會(huì)在秒級(jí)時(shí)間內(nèi)完成，從發(fā)現(xiàn)到處置的時(shí)間差慢于這個(gè)時(shí)間，就會(huì)導(dǎo)致反襲擊任務(wù)的失敗。出于系統(tǒng)的適用性和實(shí)戰(zhàn)性考慮，僅有“處置”的能力是不夠的，還需要集成“預(yù)警”能力，在偵察、處置等方面進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)，增加保底手段和系統(tǒng)可靠性。比如，在系統(tǒng)原型機(jī)上集成測(cè)速雷達(dá)、紅外感應(yīng)等終端實(shí)現(xiàn)對(duì)沖撞車輛的快速感應(yīng)和預(yù)警，集成強(qiáng)光、強(qiáng)聲設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)嫌疑人非致命打擊，集成快速收放式阻車設(shè)備、車釘拋灑裝置等實(shí)現(xiàn)對(duì)沖撞車輛的物理阻截，集成擴(kuò)音設(shè)備對(duì)嫌疑人展開(kāi)政策宣傳、心理疏導(dǎo)和輿論引導(dǎo)等，達(dá)到一機(jī)多能、一裝多用的目的。

3.3多樣式部署

根據(jù)不同任務(wù)需要對(duì)原理樣機(jī)進(jìn)行改進(jìn)研制，生成不同型號(hào)、大小、形態(tài)和用途的迫停系統(tǒng)，通過(guò)科學(xué)化編配和組合化使用，形成多種部署樣式。比如，固定與動(dòng)態(tài)部署相結(jié)合，通過(guò)將迫停系統(tǒng)安裝在固定臺(tái)站特種車輛上，實(shí)現(xiàn)對(duì)可疑目標(biāo)的跟進(jìn)監(jiān)測(cè)和控制；區(qū)域與定點(diǎn)部署相結(jié)合，通過(guò)在大型任務(wù)現(xiàn)場(chǎng)部署廣域覆蓋的大型迫停系統(tǒng)，在重點(diǎn)敏感部位部署高靈敏度、高可靠性的小型迫停設(shè)備，實(shí)現(xiàn)任務(wù)區(qū)域安防工作萬(wàn)無(wú)一失；設(shè)備與系統(tǒng)相結(jié)合，將單體設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)，并進(jìn)行智能化擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)多個(gè)迫停系統(tǒng)一體運(yùn)轉(zhuǎn)、功能互補(bǔ)和人機(jī)協(xié)同，以信息化的提升促進(jìn)高功率微波車輛迫停能力的發(fā)揮。