反無人機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)屬于新興的作戰(zhàn)領(lǐng)域，隨著無人機(jī)大量參與實(shí)戰(zhàn)，反無人機(jī)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(jī)作戰(zhàn)打下了堅實(shí)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(jī)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(jī)裝備技術(shù)發(fā)展面臨的新需求

無人機(jī)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(hù)能力的不斷提升，派生的軍事威脅愈加嚴(yán)重。

無人機(jī)的作戰(zhàn)門檻不斷降低

無人機(jī)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(jī)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(jī)，遂行作戰(zhàn)任務(wù)。自2016年至今，已發(fā)生多次無人機(jī)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(jī)襲擊，這些無人機(jī)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(jī)集群攻擊難以應(yīng)對

無人機(jī)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(jī)的損失不會影響無人機(jī)群的整體作戰(zhàn)能力。高度智能化的無人機(jī)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(jìn)攻任務(wù)，攜帶多種類型彈藥，聯(lián)合進(jìn)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(jī)自身防護(hù)能力不斷提升

反無人機(jī)裝備與技術(shù)的發(fā)展使得無人機(jī)開始重視加強(qiáng)自身防護(hù)，防止被干擾或摧毀。國外已開始從軟件強(qiáng)化和硬件升級兩方面，提升無人機(jī)防護(hù)能力。美軍正通過為無人機(jī)地面控制站加裝保護(hù)飛行控制系統(tǒng)和視頻鏈路傳輸系統(tǒng)的性能增強(qiáng)軟件，使無人機(jī)的正常飛行和數(shù)據(jù)收發(fā)能夠不受敵反無人機(jī)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(jī)加裝可抵御激光照射的保護(hù)涂層，在受到激光攻擊時，涂層燒蝕蒸發(fā)，但下方的無人機(jī)不會造成嚴(yán)重?fù)p害。

反無人機(jī)關(guān)鍵技術(shù)取得的新進(jìn)展

國外已發(fā)展出多種不同類型的反無人機(jī)裝備(表1) ，但為應(yīng)對無人機(jī)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(diǎn)聯(lián)動實(shí)現(xiàn)全面跟蹤與監(jiān)視

無人機(jī)探測有多種技術(shù)手段(表2) ，但小型低空無人機(jī)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(jī)防御者”系統(tǒng)利用聲學(xué)、光學(xué)和紅外傳感器來實(shí)時探測與識別來襲無人機(jī)；歐洲空客反無人機(jī)系統(tǒng)使用雷達(dá)、熱像儀、定向儀來探測無人機(jī)；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(jī)。二是多節(jié)點(diǎn)聯(lián)動全面跟蹤與監(jiān)視，如美國“空中搜索網(wǎng)”項(xiàng)目，尋求由系留式或無人機(jī)載傳感器組成網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)視節(jié)點(diǎn)，對大型城市中300m以下高空進(jìn)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(jī)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(jī)系統(tǒng)發(fā)展面臨的一項(xiàng)重要挑戰(zhàn)是需要集成強(qiáng)大的目標(biāo)識別和驗(yàn)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(jī)系統(tǒng)利用多普勒雷達(dá)、晝用和紅外攝像機(jī)等多種不同技術(shù)來探測、識別和跟蹤無人機(jī)，并利用人工智能技術(shù)來對無人機(jī)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(jī)裝備性能對比

表2 無人機(jī)探測技術(shù)對比

利用賽博技術(shù)重新配置無人機(jī)信號并實(shí)施接管和控制

利用網(wǎng)絡(luò)漏洞掌握無人機(jī)通信協(xié)議后，可通過重新配置來完全控制無人機(jī)。澳大利亞D13公司的“幻術(shù)師”無人機(jī)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(jìn)而定位無人機(jī)，獲知無人機(jī)基站或控制器，甚至獲取視頻、加速度計、磁力計以及其他機(jī)載系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，隨后，系統(tǒng)將切斷無人機(jī)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(jī)。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(jī)，只是重新賦予其信息、命令和任務(wù)。系統(tǒng)可以進(jìn)行編程，可在規(guī)避己方無人機(jī)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(jī)裝備

綜合型反無人機(jī)系統(tǒng)可在不明確無人機(jī)是否構(gòu)成威脅時先進(jìn)行非動能干擾，在明確無人機(jī)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(jī)載荷或機(jī)身進(jìn)行硬殺傷。這種系統(tǒng)大大增加了可應(yīng)對無人機(jī)的種類，有效提高了反無人機(jī)能力。以色列已研制出“無人機(jī)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(jī)系統(tǒng)，二者均能探測2km外的小型無人機(jī)，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(shí)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(dá)、可晝夜探測和識別2.5km距離處無人機(jī)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(shí)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(shí)現(xiàn)反無人機(jī)能力

在現(xiàn)有裝備基礎(chǔ)上增加反無人機(jī)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_(dá)為美國陸軍研制了“咆哮者”新型反無人機(jī)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(dá)(捕獲并精確跟蹤各種尺寸無人機(jī)) 配合使用，識別和摧毀無人機(jī)目標(biāo)。在對抗蜂群無人機(jī)的作戰(zhàn)中，士兵可以通過部署多架無人機(jī)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(jī)子彈”系統(tǒng)，結(jié)合導(dǎo)彈和四旋翼無人機(jī)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(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)導(dǎo)彈無法實(shí)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(dá)150～200km/h，俯沖攻擊速度可達(dá)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(jī)系統(tǒng)

以色列“斗牛犬”反無人機(jī)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(jī)。新加坡新型40mm反無人機(jī)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(jī)使其降落。丹麥“斗牛士”反無人機(jī)干擾器可穿戴在單兵作戰(zhàn)服上，干擾無人機(jī)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(jī)群

圖2 Dynetics公司團(tuán)隊(duì)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(jī)的某一部位，高功率微波武器能毀傷使進(jìn)入波束內(nèi)的所有無人機(jī)電子元器件，二者均能較好地應(yīng)對集群無人機(jī)。美國陸軍已授權(quán)Dynetics公司及其團(tuán)隊(duì)研制100kW級激光武器系統(tǒng)演示樣機(jī)，該團(tuán)隊(duì)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(hù)能力“增量”2中，用于防御無人機(jī)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(jī)電子設(shè)備失效。

圖3 基于“斯特賴克”的反無人機(jī)系統(tǒng)

此外，國外還在試驗(yàn)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(jī)任務(wù)。美軍已在相關(guān)試驗(yàn)中擊落45架無人機(jī)，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(dá)到10～60kW，作用距離數(shù)千米，高功率微波武器功率水平達(dá)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(duì)。此類系統(tǒng)能對400MHz～5.8GHz范圍內(nèi)的特定操控頻段實(shí)施干擾，破壞無人機(jī)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(jī)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(shí)戰(zhàn)試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證反無人機(jī)作戰(zhàn)能力。英國的反無人機(jī)防御系統(tǒng)可在晝夜各種天氣下探測10km距離上的無人機(jī)，阻斷控制無人機(jī)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(dá)到9級，參與了12次軍隊(duì)和政府機(jī)構(gòu)組織的試驗(yàn)，成功應(yīng)對過1500架次、60余型無人機(jī)，已被美軍采購并正式部署。

表3 典型非動能反無人機(jī)系統(tǒng)

圖4 美軍反無人機(jī)作戰(zhàn)體系

反無人機(jī)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(jī)的必要手段

綜合完成反無人機(jī)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(yuǎn)及近的立體化協(xié)同。理想情況下，無人機(jī)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(hù)鏈，有效防御無人機(jī)。美軍已經(jīng)開始研究類似的反無人機(jī)作戰(zhàn)體系。

新手段探索是不斷提升反無人機(jī)能力的重要保障

伴隨著無人機(jī)向小型化、智能化和隱身化方向發(fā)展，會使反無人機(jī)的難度不斷增加，例如無人機(jī)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(jìn)一步探索相應(yīng)的反無人機(jī)技術(shù)與手段。 ■