一種新型的生物反無人機技術

陳黎，徐悅，吳耕宇/中國航空研究院，北京市 朝陽區(qū) 100012

導 讀：對使用鷹等猛禽執(zhí)行反無人機任務的潛力、可行性、獨特優(yōu)勢以及當前面臨的主要問題進行了分析，同時介紹了國外相關領域的研究現狀。

隨著民用無人機產業(yè)的快速發(fā)展，無人機已經廣泛應用于世界各國經濟建設和社會生活的各個方面并發(fā)揮著越來越大的作用，但與此同時，各種不規(guī)范、違法使用無人機的事件也越來越常見，在一些場合下無人機甚至成為恐怖分子發(fā)動襲擊的工具。如何遏制日顯猖獗的無人機違法犯罪事件，必要時采取合適的手段將其捕獲、擊落，已經成為很多國家的執(zhí)法部門不得不認真面對的一大問題。但由于目前各種從事違規(guī)、不法活動的無人機，絕大多數都是體型重量非常有限、造價也相當低廉的民用消費級無人機，并且事發(fā)地往往人群密集、建筑物眾多、交通工具往返頻繁，如果使用傳統(tǒng)的反無人機手段來予以攔截、摧毀，不僅效費比很低，而且很可能會帶來較嚴重的附帶傷害。為此，近年來國外開始探討研究一種高效費比、低附帶傷害的反無人機解決方案——訓練鷹等猛禽(包括鷹、雕、鷲、鳶、隼等) 來抓捕無人機，并取得了初步成效。

鷹執(zhí)行反無人機任務的潛力和可行性

回顧歷史，人類訓練動物來參與執(zhí)法、甚至戰(zhàn)爭可以說由來已久，例如世界各國大量使用的警犬、軍犬。即使是以鷹為代表的猛禽，也早就有參戰(zhàn)的先例，例如二戰(zhàn)期間英國就曾訓練鷹來獵殺為德國傳遞情報的信鴿。因此，今后只要對鷹進行適當的訓練，利用其承擔部分場合下的反無人機任務，也同樣具有可行性。

作為一種兇猛的鳥類，鷹具備很多可用于執(zhí)行反無人機任務的潛力：視覺敏銳，其視力范圍最遠可達36km，并且可以在千米以上的高空準確地發(fā)現、辨認地面上的獵物；行動敏捷，飛行速度快，其最大飛行速度高達150nm/h(214km/h) ；力量強勁，其鋒利的爪子能夠牢牢地控制住獵物(其中甚至包括羚羊這類相對較大型的動物) 并飛行很遠距離。不僅如此，鷹在捕捉獵物過程中還具有“身手靈活”、“穩(wěn)準狠”、甚至“一擊必殺”等突出特點：美、英兩國科研人員曾將微型攝像機、GPS接收機等設備安裝在鷹身上，并以其它鳥類及無人機拖帶的誘餌為目標，對鷹襲擊目標的具體過程進行追蹤觀察，發(fā)現它們追捕獵物時的飛行特性與現代地空/空空導彈制導飛行中常采用的比例導引法非常接近，盡管鷹的飛行速度遠不如導彈，但是它們可以通過調整攻擊角度來進行彌補，由此可確保獵殺目標時的成功率(圖1、圖2)。

考慮到目前常見的民用消費級無人機均屬典型的“低、慢、小”目標，通常情況下其體型、重量均不會超過稍大型的地面動物，飛行速度、高度也不會超過快速飛行的鳥類，因此完全可歸集到鷹的獵殺目標范圍之內。對于鷹這種在鳥類中高居食物鏈頂端的“天空霸主”來說，只要進行有效的訓練，使其能充分發(fā)揮自身的先天優(yōu)勢，將捕食獵物的技能應用到反無人機領域，今后將完全具備搜索、抓捕無人機并迅速將其帶離事發(fā)地的能力。

使用鷹執(zhí)行反無人機任務的獨特優(yōu)勢及面臨的問題

對于目前技術條件下的各種反無人機手段來說，在用于對付非法無人機時，均存在不同程度的缺點，進而使其應用受到一定限制。使用高射槍/炮、防空導彈來對付無人機，不僅成本費用高昂，而且相關設備普遍體積重量較大，不便于機動靈活使用，更為嚴重的是，使用這類武器攔截無人機的過程中，各種彈片、殘骸墜落后還可能會帶來各種附帶傷害。各種反無人機干擾槍盡管較為輕便小巧，易于攜帶使用，但是其有效射程通常僅為數百米、上千米，導致單支干擾槍的控制范圍有限，而增大干擾槍的射程將會帶來體積重量、成本費用的急劇增加，并且干擾槍對非法無人機實施攔截、使其失控墜毀后，同樣可能會帶來附帶傷害。利用無人機、直升機拖帶捕捉網來對付非法無人機，盡管可以將后者拖曳到安全地帶，從而不會帶來附帶傷害，但是使用成本費用高，并且當事發(fā)地活動空間較為狹小時使用將非常不便。

圖1 正在高速俯沖的鷹

圖2 正在抓捕獵物的鷹

相比之下，使用鷹等猛禽來對付非法無人機，在使用方便靈活、反應速度快慢、成本費用高低、有無附帶傷害等方面將具有非常明顯的優(yōu)勢，因此可以說是一種效費比非常高的反無人機手段。不僅如此，對于一些布置在機場附近的反無人機猛禽來說，平時還可用于承擔機場驅鳥的任務，從而實現“一鳥多用”。

不過，利用鷹等猛禽來承擔反無人機任務，目前有待解決的問題也不少，其中最受外界關注的就是鷹在執(zhí)行任務過程中有可能會遭到傷害。盡管有訓練人員表示，對于天性機警并且經過后天訓練的鷹來說，將有能力判斷目標運動情況并及時避開無人機上高速旋轉的槳葉，但是一旦操作無人機的不法分子故意采取各種傷害鷹的措施，鷹將很難準確判斷現場態(tài)勢并及時躲避危險。更為嚴重的是，如果不法分子針對鷹的空中抓捕活動，專門制作具備自爆功能的無人機，鷹在執(zhí)行任務的過程中還將會有性命之憂。正是由于這樣的原因，使用鷹等猛禽來承擔反無人機任務，一直受到世界各地動物保護組織的質疑和反對。

此外，盡管鷹在鳥類中是最強大的捕食者，但畢竟也會受到自身的生理限制，因而只能用來對付較小型的無人機，隨著無人機體型、重量、飛行速度、飛行高度的增加，鷹將會越來越無能為力，最終只能“望機興嘆”。不僅如此，由于鷹無法分辨敵友，執(zhí)行任務時往往會對空中飛行的無人機不分青紅皂白地隨意抓捕，導致一些沒有違規(guī)、正常飛行的無人機也可能會受到殃及。

圖3 荷蘭警方訓練鷹抓捕無人機

圖4 法國空軍訓練鷹抓捕無人機

由于這些原因，加上要訓練出一只合格的鷹，將需要較長的訓練周期和不菲的成本費用，因此使用鷹等猛禽來承擔反無人機任務，盡管近年來受到部分國家軍方、警方的關注，但迄今為止仍沒能得到大規(guī)模推廣。

國外相關領域的研究現狀

目前在國外，法國空軍、荷蘭警方和俄羅斯警方都曾進行過使用鷹等猛禽來執(zhí)行反無人機任務的嘗試，并且均取得了一定的成效(圖3、圖4) 。

從法國、荷蘭等國透露的相關訓練計劃細節(jié)來看，訓練一只能承擔反無人機任務的鷹的周期普遍較長，將需要從雛鳥就開始訓練。鷹的雛鳥剛破殼而出，就被放置在無人機上進食，隨后哺養(yǎng)幼鳥的食物也一直由無人機運送，由此可讓鷹逐漸熟悉了解無人機的外形特點和飛行特性。待鷹長大并可以飛行后，再訓練其抓捕空中飛行的無人機，一旦鷹成功捕獲到無人機并帶回地面，將會獲得美食獎賞。經過這樣長時期的誘導訓練后，鷹一見到空中飛行的無人機，就會將其視作潛在的獵物并本能地去捕捉，隨后再將無人機帶到遠離事發(fā)地的安全區(qū)域，從而達到執(zhí)法目的。

法國空軍公布的相關視頻顯示，上述訓練方式的效果總體上來說還算不錯。對于一只在這樣訓練環(huán)境下長大的鷹來說，在空中只需一個漂亮的俯沖，就可以穩(wěn)穩(wěn)地捕獲飛行中的無人機，整個過程只需要幾秒鐘，其承擔反無人機任務的潛力得以充分展現。 ■