國外反無人機系統發展動態與趨勢分析

蔡亞梅， 姜宇航， 趙 霜

(1．中國航天科工集團8511研究所，江蘇 南京 210007； 2．西安電子科技大學通信工程學院， 陜西 西安 710126)

國外反無人機系統發展動態與趨勢分析

蔡亞梅1， 姜宇航2， 趙 霜1

(1．中國航天科工集團8511研究所，江蘇 南京 210007； 2．西安電子科技大學通信工程學院， 陜西 西安 710126)

隨著無人機技術的迅速發展，高空、高速、隱身、長航時無人機，高超聲速無人作戰飛機以及微型無人機在戰爭中扮演著越來越重要的角色，對原有的國家防空體系構成了極大挑戰。不少國家都已經意識到這個問題，相繼提出了反無人機需求和計劃，相關工業部門和軍事部門都在積極研究反無人機技術和系統。對國外反無人機技術/系統的發展現狀和動態進行了跟蹤，提出反無人機技術的發展趨勢。

無人機；對抗；防空體系

0 引言

無人機作戰系統已成為空襲作戰中不可替代的新發展方向，高空、高速、隱身、長航時無人機，高超聲速無人作戰飛機以及微型無人機在戰爭中都將扮演重要的角色，對軍事行動產生重大的影響。無人機未來發展有以下幾個趨勢：1)體積趨向兩極端：微型化、大型化；2)成為全軍數據鏈成員：網絡化，成為陸?？仗煲惑w化作戰體系的一部分；3)更具攻擊性和隱蔽性：低雷達有效截面積(RCS),智能化，武器更先進。

隨著大量無人機參與實戰，反無人機作戰體系建設越來越迫切，無人機對抗策略及武器研究漸漸提上了日程。美陸軍將無人機列為“五大威脅平臺”中最具有破壞力的空中威脅之一，將其作戰功能向隱身突防、通信中繼、空中格斗等全方位擴展，認為無人機將對作戰全過程構成威脅，重要性倍增。

2002 年以來，美國防情報局每年都要秘密地進行1 次名為“黑色飛鏢”(Black Dart)的反無人機試驗。在美國國內，反無人機能力更是國防部、國土安全部和能源部的共同關切點。2003年伊拉克戰爭前夕，一架伊拉克飛機擊落了美空軍的一架“捕食者”無人機；2006年，以色列的一架F-16在海法灣擊落了真主黨游擊隊的一架無人機；2008年，格魯吉亞的“赫爾墨斯”-450無人機在邊境巡邏時被俄“米格”-29戰斗機擊落；伊拉克和阿富汗武裝分子曾使用諸如AK47S的小型武器擊落了美軍BAU Herti無人機;2011年，伊朗俘獲一架美軍RQ-170“哨兵”無人偵察機;2012年，伊朗在海灣水域“捕獲”一架侵入伊朗領空的美國“掃描鷹”無人機。所有這些事件表明，各國的反無人機計劃正在悄悄地進行著。英國政府將反無人機技術作為在2016 年公布的有關無人系統戰略的一部分，代號為COI4 的反無人機信息中心目前正在調查政府重點關注的無人機不當使用問題。法國政府也在關注無人機問題，開展了一項名為“全球反無人系統技術和方法的分析與評估”的計劃。2016年2月，Markets&Markets市場研究機構(全球第二大市場研究公司)首次發布反無人機市場報告，預測2017—2022年間，反無人機市場將以每年約24%的速度增長，到2022年，市場總額將達到11.4億美元。Dedrone公司是該領域的領軍者。所有這些表明，反無人機已經成為一種必然趨勢。

1 無人機對抗措施

常規的對抗無人機威脅的方法有空中攔截/地面火力打擊、通信/導航系統干擾、信號入侵等。

1)空中攔截/地面火力打擊

無人機飛行路線為預先規劃，更改航跡需要一定的時間，加上多數偵察型無人機飛行速度較慢，因此在機動性能方面的軟肋使得其容易受到有人機或地面小型武器的攻擊。一旦發現來襲無人機，可由航空兵地面部隊和海軍艦艇防空兵力共同反擊，嚴密協同，合理安排打擊次序，給來襲無人機以毀滅性打擊。針對無人機的空中截擊早已發生過多次,如伊拉克飛機擊落“捕食者”無人機、F-16擊落真主黨游擊隊無人機、“米格”-29戰斗機擊落“赫爾墨斯”-450無人機等。然而，小型無人機空中目標特征較小，戰斗機難以發現目標；掠地飛行不易被地面人員瞄準，因此獨立的火力打擊手段存在局限性。

2)通信/導航系統干擾

無人機在偵察作戰使用中要依靠傳感器等機載電子設備進行非實時和實時信息情報的收集，并通過視距/衛通測控鏈路與地面控制站交換信息。若實施電子干擾，將使無人機機載探測設備及數據傳輸與處理受到影響甚至失靈，特別是小型偵察無人機要通過地面控制站采用無線電傳輸實時遙控和獲取戰場信息，對其實施電子干擾更有望達到作戰效果。如：伊朗俘獲RQ-170、“掃描鷹”等無人機。

3)信號入侵

高度智能化的無人系統往往接入計算機網絡中，為破解其關鍵密碼或協議創造了機會。視距或衛通鏈路信號很容易被接收，只要截獲的數據樣本足夠大，在一段時間后總能夠被破解。此外，無人機的控制站計算機往往防護不嚴密，使用鍵盤記錄器之類的木馬軟件就可以截獲無人機操作規律，分析出有用的信息。如：2009年12月，伊拉克的一些什葉派武裝分子使用一些諸如Sky Grabber的網絡售價約26美元的軟件侵入了“掠奪者”無人機的視頻系統，提前掌握美軍可能攻擊目標的重要情報。

然而，針對“蜂群”無人機作戰模式的發展，采用常規的反無人機方法是不可行的。這是因為采用蜂群戰術的編隊無人機群來襲時，留給作戰人員及系統的反應時間極短。目前，除了采用傳統方法外，還大力開展通過電子戰、網絡戰、無人機、激光武器等技術執行反無人機任務的研究。通過電子戰反無人機的最常用方法是GPS干擾；通過網絡戰手段可以使無人機喪失執行任務的能力，甚至可以反制無人機；通過無人機攜帶的武器系統在雷達探測并定位對手無人機后對其實施攻擊；激光武器具有快速、靈活、抗電磁干擾以及成本低廉等優點，可摧毀小型無人機。反無人機作戰過程如圖1所示。

2 國外反無人機系統發展動態

當前全球反無人機市場上主要研制商有：美國的波音公司和洛·馬公司、諾·格公司、荷蘭的空客集團、瑞典的薩博公司、英國的Blighter監視系統公司等。不少反無人機系統已經投入使用，還有更多的先進的反無人機系統正在研制當中。

1)美國

2007年，美國阿連特技術系統(ATK)公司展示了兩種新穎的新概念反無人機武器：①無人機快速捕捉與失能系統(RAP-CAP：Rapid Capture and Disablement of UAVs)是一種通過槍炮發射的彈藥，采用紅外制導，在接近無人機時就會爆炸，拋射出高性能的網和快速膨脹的泡沫。泡沫會將無人機包裹起來，同時電離分裂出的導電碳粒子使無人機的通信設備失效，從而達到不采用物理破壞手段就能對付無人機的目的。據介紹，RAP-CAP系統在非致命能力方面有突破性進展，可使美軍能準確地捕獲敵方無人機及其載荷，從而獲取敵方的相關情報。同時，當泡沫包裹的無人機墜落地面時，造成間接損傷的可能性很小。這一點對于在平民聚集的城市區域作戰時尤為重要。②新

概念反無人機武器，使用類似于“星球大戰”計劃中的光子“魚雷”的高能激光去擊落無人機。據稱，這種武器與傳統的高能激光發射器的工作方式不同。

美軍2012年開始提出制定反無人機戰略，計劃設計和建立一個可迅速應對無人機的有效防空體系。美軍每年都要進行反無人機演習(如“黑色標槍”，F-22和“捕食者”無人機參演)。

2015年，洛·馬公司公布了一臺用于探測和對抗無人機的新型地基系統——ICARUS，旨在通過一系列的傳感器和賽博工具探測、識別和截獲無人機。該系統通過無源成像、聲吶、射頻傳感器，根據型號和模型識別目標，跟蹤無人機軌跡。據稱，該系統可部署非動能賽博有效載荷，摧毀無人機的機載照相機，將無人機驅逐出相關空域，或使無人機失控。該系統已經進行試驗和演示。洛·馬公司還計劃改進陸軍TPQ-53火力對抗雷達，2018年部署，以提供反無人機能力。

2015年7月，諾·格公司開發的“毒液”(Venom)反無人機系統進行了驗證。在驗證期間，Venom接收“轉換提示”信息并鎖定和追蹤低空飛行的無人機，為火力支援提供了精確的目標坐標，展示了其確認并追蹤小型無人機系統的能力。

波音公司研制了多款反無人機激光武器。2015年8月，波音公司演示了“緊湊型激光武器系統”的反無人機能力，利用激光束照射無人機，將其擊落。波音Silent Strike激光反無人機系統如圖2 所示。

DARPA新啟動了“反無人機系統與兵力防護”(CFP)項目，該項目2017財年預算為900萬美元。CFP項目將審查對小型無人機、火箭推進榴彈、反坦克彈藥和其他威脅的探測、跟蹤與摧毀能力。為了克服在城市區域監視小型無人機的技術難題，DARPA還啟動了“空中搜索網”項目(Aerial Dragnet program)。

巴特勒公司正在研發第三代DroneDefender反無人機系統，如圖3所示，據稱在2016年年底完成研制。該系統通過干擾對手無人機的C2或GPS信號，從而阻止飛行中的無人機。

美陸軍啟動了基于反火箭、火炮和迫擊炮(C-RAM)的“擴展區域防御與生存能力”(EAPS)項目，推進反無人機系統研究，于2015年成功進行了兩次試驗，表明EAPS項目所采用的火炮技術已經具備反無人機能力。據稱，該系統使用一部作為傳感器的精密跟蹤雷達干涉儀、一部火控計算機以及一部射頻發射機和接收機，將射彈射入目標“球籃”。這一區域防護系統可以追蹤來襲威脅和攔截器，然后對攔截器進行恰當的彈道修正，最大限度地提高任務成功率。攔截器/射彈上的推進器負責軌跡修正；地面站在上傳機動和引爆指令的同時，接收下傳的評估數據；攔截器接收指令，并計算滾轉姿態方位、執行推進器和戰斗部引爆所需的時間；戰斗部擁有一個鉭鎢合金襯墊，能形成向前推進的侵徹彈丸，用于擊落目標，戰斗部還擁有對抗無人機的鋼體破片。2016年3月23日，美陸軍演示了用“賽博步槍”擊落一架無人機。該步槍利用現有信息和商用技術，采用一副天線、Wi-fi無線電和一臺廉價的“樹莓派”(Raspberry Pi)電腦組成。據報道，美陸軍正致力于開發一種能夠以低成本方式有效對抗商用無人機的“改變游戲規則的”能力，稱為反無人機移動集成能力(CMIC)。

為了應對日益增長的無人系統威脅，美海軍持續關注本土研制的“長釘”(Spike)導彈項目，從十多年前的首次試射，到2015年的尾翼折疊演示驗證試驗，目前該項目有了新的進展。2016年12月，美海軍空戰中心武器分布(NAWCWD)在加利福尼亞中國湖試驗了Spike微型輕量級精確制導導彈攔截空中無人機的能力。在試驗過程中，Spike導彈項目團隊兩次驗證了這種導彈擊中非法無人機的能力。Spike導彈是一個多任務系統，可從地面、空中發射、肩射，質量為2.26kg，可應對其他武器無法解決的新興威脅，如蜂群式無人系統威脅。

美空軍也在尋求反無人機技術。根據美空軍2016年1月發布的信息征集公告，美空軍正在尋求三類系統以打擊小型無人機，包括探測、識別和打擊系統，尤其強調摧毀飛機。

2)歐洲國家

英國在反無人機系統研發方面的進展卓有成效。2015年，英國布萊特監視系統公司、象棋動力公司和恩特普賴斯控制系統公司三家英國公司聯合開發出一種強大高效的、全集成反無人機防御系統(AUDS)，如圖4所示，旨在在城市或偏僻的邊境地區執行反無人

機任務，以應對日益增加的微型、小型及更大型惡意無人機的威脅。該系統由A400系列Ku波段電子掃描雷達、電光控制器、紅外日光攝像機和目標跟蹤軟件以及定向射頻抑制/干擾系統組成，在固定地點和移動平臺中均能操作，可探測、跟蹤、分類和破壞8 km范圍內的無人機，還能壓制無人機或使無人機失效。2015年3月，該反無人機防御系統成功探測并使各類微型固定翼和旋翼緊湊型標準無人機喪失功能。2015年5月，在英國蘇格蘭的西弗魯赫舉辦的“布里斯托15”反無人機測試中采用創新方法對反無人機系統進行了測試，對傳感器系統探測、跟蹤、識別和確定小型無人機數量等一系列功能進行了評估，同時對反無人機技術的效用也開展測試評估。

歐洲導彈集團(MBDA)德國公司將激光武器視為對抗微小型無人機的最好方式。激光武器功率可調，既可以對無人機發出警告，也可以將其直接擊毀。MBDA德國公司已經設計了一種激光武器系統，針對類似于以色列宇航公司在巴黎航展上展出的所謂的“自殺無人機”——“軌道器-IK”迷你無人機，該無人機可以攜帶2.2kg的炸藥以及攝像機，在發現目標后可以引爆。此外，德國萊茵金屬公司也在研發類似于MBDA的激光系統。

空客防務與航天公司在2015年英國國際防務展(DSEI 2015)展出新型無人機對抗系統，用于探測和攻擊無人機。該系統采用不同來源的傳感器數據，結合最新的數據融合、信號分析和干擾技術來探測并攻擊5～10 km距離內的無人機。系統采用SPEXER 500有源電掃陣列雷達、Z:NightOwl紅外照相機、MRD7測向儀對無人機進行識別并評估其威脅潛力，VPJ-R6干擾機采用超快速可升級多用途宇航雷達技術(SMART)響應式干擾對無人機進行干擾和攻擊。

意大利Selex ES公司(現Finmeccanica)在DSEI 2015防務展上展出了其“獵鷹盾牌”(Falcon Shield C-UAV)無人機對抗系統，如圖5所示，用于探測和攻擊微型/小型無人機。系統采用可升級的模塊化架構，便攜式或車載型號可以為任何規模的車隊及大型關鍵基礎設施和軍事基地提供保護。系統的傳感器可能包括Nerio系列先進遠程光電/紅外轉臺、“觀察員”(Observer)100組合雷達和光電/紅外可升降臺式感知系統、優勢架構(Vantage Framework)指控系統及人機接口、“地平線”(Horizon)高清熱成像照相機。

德國Dedrone公司在2016年3月22日披露，其下一代無人機預警系統DroneTracker2.0版能通過WLAN信號探測無人機。該系統采用了相機、聲波和超聲波傳感器，并升級了無線網絡傳感器，使其成為市場上最有效的無人機探測系統。

法國泰利斯公司正在推出一種由雷達、聲像探測器、定向儀、射頻和視頻定位器和激光掃描裝置組成的組合設備。對非法無人機的壓制任務由動能殺傷武器(高炮或狙擊步槍)完成，也可通過激光干擾、選擇性干擾、GPS 電子欺騙、電磁脈沖來完成，還可用另外一架裝備干擾設備的無人機進行攔截。泰利斯公司已針對四旋翼無人機和其他小型無人機進行過反無人機的技術試驗。

2015年，瑞典的薩伯公司進行了“長頸鹿”靈敏多波束地基監視、指揮控制和防空雷達的反無人機能力驗證。驗證結果表明，如圖6所示，該雷達具有“增強的低、慢、小”(ELSS)目標探測跟蹤功能，可發現超過100個、RCS小到0.001m2的空中目標，可將無人機從周圍的地面雜波中識別出來。雖然該雷達系統并不能清除威脅目標，但可與任意多個具備清除能力的武器系統鏈接。

以色列拉法爾先進防御系統公司在巴西里約國際軍警及防務展(LAAD)上披露了“無人機穹”(Drone Dome)無人機探測、跟蹤和壓制系統。該系統采用“端對端”系統設計，可提供有效空域防御，對抗敵微小型無人機，防止恐怖分子使用其進行空中攻擊、情報收集及其他恐怖行動。 該系統包括RADA公司的RPS-42戰術空中監視雷達和光電傳感器，可360°探測無人機，并對探測到的目標進行跟蹤和分類。系統可將收集到的數據進行綜合和相干分析，并對敵無人機操作員發出警告，還可根據預定義的C4I規則自動實施干擾或由操控人員手動操作。系統通過干擾全球導航衛星系統和射頻信號來對無人機實施干擾。IAI公司的ELTA系統采用3D AESA 雷達執行反無人機任務，如圖7 所示。

3)俄羅斯

據俄羅斯國防部網站公布，2020年前，俄在無人機領域的軍費預算高達130億美元，主要用于無人機作戰體系建設、加強軍用無人機和反無人機技術研發。

俄羅斯2015、2016年列裝超強單兵防空導彈系統——“柳樹”便攜式防空導彈系統，可對付無人機。該系統配備了全新的光學瞄準及自動制導彈頭，能同時且獨立在紫外線、近紅外線和中紅外線三種波段條件下工作，能迅速識別單個及多個空中目標，能向6km以內、高度在1～3500m不等的目標發起攻擊。整個發射裝置的質量為17.25kg。俄正在研發一種反無人機雷達，該雷達將能夠在3～8km范圍內探測100～300m高度飛行的無人機，對小型低速無人機的探測距離保障未來防空系統及時開火攻擊，反應時間僅需數秒。還正在研發用無線電技術偵察站探測小型無人機的手段。

俄研發的新型微波武器——超高頻微波炮對無人機的有效摧毀范圍為10km，能360°發射，主要通過摧毀或干擾無人機的無線電電子設備，使其無法定位。

為了應對微型無人機集群作戰模式，俄羅斯研制出了專門干擾、壓制微型無人機通信頻道的“驅蚊劑”電子戰系統。據稱，該系統質量為20t，安裝在軍用卡車上。

3 反無人機系統/技術發展趨勢分析

新型反無人機技術不斷涌現，如智能響應式干擾技術、多譜威脅感知與攻擊能力等。從上述發展現狀可以看出，反無人機系統/技術的發展趨勢為：

1)反無人機定向能武器

在“ 黑色飛鏢” 試驗中，1個功率為30kW的激光武器系統加裝到“龐塞”號船塢型兩棲運輸艦的舷側，擊落了1架“歹徒”無人機。此舉證明激光武器系統可以用來對付無人機和其他威脅。美國國防部正在推進幾個戰術激光武器項目，旨在利用其對抗無人機、炮彈、火箭彈和導彈。高能激光項目正在開發功率超過100kW的戰術激光器。據報道，印度很快將能研制出功率達10kW的軍用激光器，用來對付無人機和無人裝備。日前，印度在海得拉巴試驗場進行了10kW激光器測試，摧毀了800m以內的目標。預計將在這種激光器基礎上研制打擊無人機和輕型裝甲車輛的便攜式武器。2016年4月，美國陸軍演示了激光武器反無人機能力。

2)反無人機導彈

QinetiQ 和Sula系統公司的COUGAR (反無人機陸基防空附加模塊化要求) 研究項目，欲開發一種動能武器，可與未來陸基防空系統中的現代化超聲速導彈互補。低成本不冷卻長波紅外導引頭搜索并識別目標，然后制導導彈直接命中目標。盡管這種攔截導彈比較小, 長度為1.2m，翼展為1.1m，質量不到14kg，但其接近目標時的速度足以使其遭受嚴重的結構破壞，給予顯而易見的硬殺傷。由于沒有戰斗部、引信和保險系統，導彈的成本可降低到4.5萬美元。

在“ 黑色飛鏢” 試驗中，波音公司的1架AH-64“阿帕奇”攻擊直升機用1 枚加裝了近炸引信的AGM-114“ 海爾法” 導彈擊落了1 架“ 歹徒”(Outlaw)無人機?！按跬健笔且豢蠲裼脽o人機，翼展為4.1m。雷聲公司研制了FIM-92“毒刺”(Stinger)肩射地空導彈，以對抗目前的無人機威脅。

3)反無人機防御體系

以色列拉斐爾公司“鐵穹”反導系統2015年驗證了攔截無人機的能力。通過試驗“鐵穹”證明了其作為超近程防空系統的能力，“鐵穹”利用其雷達探測和跟蹤有人駕駛和無人駕駛飛機目標。該系統的Tamir攔截彈通過直接碰撞殺傷的方式，連續攔截高海拔和低海拔目標。系統設計者拉斐爾公司稱，近期系列試驗的亮點是攔截多個無人機目標。拉斐爾公司研制的Spyder防空系統是一種點/區域防空系統，使用了拉斐爾公司研制的“怪蛇”5(Python)近距空空導彈和“德比”(Derby)超視距空空導彈，也可對付無人機。

4)通信鏈路/GPS導航信號干擾

針對敵無人機電子設備的工作頻率、波長等實施電子干擾，將使其在復雜的環境下的使用受到極大限制，其機載探測設備及數據傳輸與處理也會受到影響，甚至失靈，從而達到切斷敵信息情報鏈，破壞甚至癱瘓其指揮、協調引導之目的。以色列拉斐爾公司的“無人機穹”反無人機系統可干擾全球導航衛星系統信號，使無人機無法知道自身位置，從而在失去控制后無法返回到起飛地點。

5)反無人機雷達

據2016年4月25日參考消息報道，俄羅斯已經研制出新型的全景監控雷達，可用于攔截無人機。這套系統包括“前哨”全景雷達站和“飛行-1”光電組件，可發現20km內的地面、水面和低空飛行的目標。

2015 年的“ 黑色飛鏢”試驗更多地強調尺寸比較小的無人機，即美國國防部所稱的“低慢小無人機”(LSSUAS)，也就是質量少于9kg、速度低于185km/h、飛行高度低于4570m的無人機。“黑色飛鏢”試驗表明，最有希望的反無人機方法就是使用組合式系統，也就是由雷達、光電傳感器、紅外傳感器、音響傳感器和其他探測器構成的警戒網?！昂谏w鏢”試驗不僅試驗過槍、炮、導彈和激光器，還試驗過高功率微波裝置以及GPS和無線電干擾裝置。不過，要擊落小型無人機需要及時發現，對付成群的無人機則是更為困難的問題。美海軍陸戰隊研發低成本機器人群以對抗無人機群攻擊。

韓國正在研究利用聲波反無人機新技術。已經對無人機中的一個關鍵組件——陀螺儀進行共振測試，輸出錯誤信息，從而導致無人機墜落。

4 結束語

反無人機作戰是未來戰場的重要作戰任務之一。反無人機技術是戰場反無人機作戰任務需求牽引下的必然產物，構建反無人機技術體系也是反無人機武器裝備體系發展的必然要求。當前，國內外都積極展開了對用于反無人機作戰的探測跟蹤和預警、直接利用火力對無人機實施硬毀傷、采用干擾技術對無人機實施軟毀傷等的武器裝備的相關研究。這些關于反無人機作戰的理論和技術研究雖然還比較零散，不成體系，但卻從理論上和技術上,為開辟與拓展反無人機專業技術領域，進而較快地形成反無人機技術體系打下了良好的基礎。■

[1] Huw W. Find and fix: counter-UAV solutions emerge to tackle latest challenges[J]． HIS Jane’s international defence review, 2016，49.

[2] 李建華.激光反無人機作戰需求分析[J].飛航導彈,2010(12):13-17.

[3] 楊勇，王誠，吳洋.反無人機策略及武器裝備現狀與發展動向[J].飛航導彈，2013(8)：27-31.

Development status and trend analysis of counter UAV systems

Cai Yamei1, Jiang Yuhang2， Zhao Shuang1

(1．No.8511 Research Institute of CASIC, Nanjing 210007,Jiangsu,China； 2．School of Telecommunications Engineering, Xidian University, Xi′an 710126, Shanxi, China)

With rapid development of UAV technologies, stealthy UAVs with high velocity, high-altitude, long-endurance,hypersonic UCAVs and small UAVs are playing more and more important role in current or future campaigns, resulting in great challenge to the former national air defence systems. The challenge has been realized. Counter-UAV (C-UAV) demands and programs have been proposed successively by many countries. Relative industrial departments and military departments have actively taken part in study of C-UAV technologies and systems. Development status of C-UAV technologies and systems are introduced. Development trend of C-UAV technologies is proposed.

UAV；C-UAV；air-defence system

2016-07-03；2016-08-16修回。

蔡亞梅(1971-)，女，高工，主要研究方向為電子對抗。

TN975

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