無(wú)人機(jī)反制技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展

劉施陽(yáng) 師 帥

武警工程大學(xué) 陜西 西安 710086

引言

隨著低空領(lǐng)域的開(kāi)放,以及智能化、無(wú)人化的興起,使無(wú)人機(jī)漸漸從軍用轉(zhuǎn)向民用,消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)已呈井噴式發(fā)展。無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)是近年來(lái)發(fā)展最迅猛的行業(yè)之一,據(jù)估算,未來(lái)十年其市場(chǎng)規(guī)模在全球范圍內(nèi)將達(dá)到673億美元[1]。正因?yàn)闊o(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)的磅礴發(fā)展與其相對(duì)應(yīng)的法規(guī)制度不匹配,導(dǎo)致無(wú)人機(jī)“黑飛”事件呈頻發(fā)高發(fā)態(tài)勢(shì),各類安全事故層出不窮,對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)秩序甚至人員安全都造成了一定程度的威脅。

當(dāng)前社會(huì)公眾還無(wú)法直面無(wú)人機(jī)帶來(lái)的安全隱患,公安機(jī)關(guān)對(duì)無(wú)人機(jī)犯罪也沒(méi)有完整的防范體系,無(wú)人機(jī)反制技術(shù)發(fā)展本身也滯后于無(wú)人機(jī)發(fā)展,種種原因?qū)е聼o(wú)人機(jī)反制能力達(dá)不到安全需求。基于此,總結(jié)現(xiàn)有反制技術(shù),針對(duì)無(wú)人機(jī)反制技術(shù)面臨的問(wèn)題,研究分析無(wú)人機(jī)反制技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì),摸索其發(fā)展脈絡(luò),使其滿足時(shí)代發(fā)展需要,才能夠未雨綢繆,在未來(lái)與無(wú)人機(jī)的對(duì)抗中獲取制勝主動(dòng)權(quán)。

1 無(wú)人機(jī)反制技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 軟攔截

軟攔截主要指通過(guò)一定技術(shù)或物理手段,在不破壞無(wú)人機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)信息的前提下達(dá)到攔截或者使其失去威脅方式的統(tǒng)稱,其中包括但不限于技術(shù)層面的捕捉和物理層面的攔截。

捕捉的方法最為直接,目前來(lái)講,主要可以分為馴服動(dòng)物捕捉、發(fā)射捕捉網(wǎng)捕捉兩類。

馴服動(dòng)物捕捉,顧名思義,就是通過(guò)馴服鷹、隼等猛禽,采用在成功捕獲目標(biāo)無(wú)人機(jī)后給予獎(jiǎng)勵(lì)的機(jī)制,從小培養(yǎng)其對(duì)無(wú)人機(jī)的捕捉意識(shí),進(jìn)而達(dá)到無(wú)人機(jī)反制的目的。2016年9月12日,荷蘭警方宣布稱訓(xùn)練鷹隼捕獲無(wú)人機(jī)以達(dá)到反制目的的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)成功,不久后就會(huì)投入使用,在重大節(jié)假日或需要重點(diǎn)保護(hù)的場(chǎng)合,一旦有不明無(wú)人機(jī)來(lái)犯,這些經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的獵鷹就可以隨時(shí)出動(dòng),解除威脅。但是,此種方法只是基于鷹隼等的條件反射,無(wú)法產(chǎn)生思維辨識(shí)[2],更何況無(wú)人機(jī)的外形或者環(huán)境因素從來(lái)都不是一成不變的,而這些變化都極有可能導(dǎo)致捕捉任務(wù)的失敗。

圖1 荷蘭警察訓(xùn)練鷹隼捕捉無(wú)人機(jī)

捕捉網(wǎng)捕捉可以分為捕網(wǎng)彈丸和掛載式捕網(wǎng)兩種,通過(guò)捕捉網(wǎng)對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行包裹,借此破壞其動(dòng)力裝置。由于捕捉網(wǎng)工作機(jī)制是對(duì)旋翼的纏繞,所以也只能局限于此,對(duì)于固定翼無(wú)人機(jī)只能望洋興嘆。

1.1.2 干擾

在無(wú)人機(jī)反制中,干擾無(wú)人機(jī)與飛手、衛(wèi)星之間的連接或者使無(wú)人機(jī)產(chǎn)生錯(cuò)誤認(rèn)知也是常用手段之一。根據(jù)無(wú)人機(jī)通信原理,采用信號(hào)干擾導(dǎo)致無(wú)人機(jī)射頻干擾自適應(yīng)抑制能力超過(guò)閾值,進(jìn)而切斷無(wú)人機(jī)與其他設(shè)備的聯(lián)系也不失為一條可行性較高的反制措施。2016年,北斗開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室發(fā)布了一套名叫ADS2000的誘騙式無(wú)人機(jī)反制系統(tǒng),填補(bǔ)了我國(guó)無(wú)人機(jī)反制領(lǐng)域的空白,該系統(tǒng)采用干擾、壓制、欺騙相結(jié)合的方式對(duì)低空無(wú)人機(jī)進(jìn)行偵測(cè)并實(shí)現(xiàn)捕捉,成功保護(hù)了無(wú)人機(jī)防護(hù)區(qū)域的目標(biāo)安全。

無(wú)人機(jī)反制系統(tǒng)持續(xù)發(fā)射干擾信號(hào),當(dāng)錯(cuò)誤信號(hào)成功壓制住真實(shí)信號(hào)并使來(lái)襲無(wú)人機(jī)的錯(cuò)誤碼率達(dá)到30%時(shí)就會(huì)切斷與飛手的連接。采用瞄準(zhǔn)式干擾、阻塞式干擾、相關(guān)干擾等不僅可以使無(wú)人機(jī)與飛手之間的上下行數(shù)傳和圖傳鏈路丟失,更能使其喪失全球?qū)Ш叫l(wèi)星信號(hào)。采用增設(shè)天線從地面向其發(fā)射虛假信號(hào)的方式,令其失去判斷能力或產(chǎn)生錯(cuò)誤判斷,如通過(guò)發(fā)射錯(cuò)誤位置信息,使無(wú)人機(jī)判定為禁飛區(qū),有很大可能觸發(fā)原地降落指令[2]。

1.2 硬摧毀

1.2.1 有形摧毀

有形摧毀指通過(guò)可見(jiàn)的方式,如撞擊、爆炸破壞、直接打擊等,對(duì)目標(biāo)實(shí)施摧毀。根據(jù)現(xiàn)有無(wú)人機(jī)反制武器來(lái)看,主要有特制無(wú)人機(jī)反制、火力打擊和激光打擊。通過(guò)我方無(wú)人機(jī)搭載爆炸物或直接撞擊的方式摧毀目標(biāo),雖然成功率較高,但如果發(fā)現(xiàn)目標(biāo)較晚,將無(wú)法及時(shí)處置險(xiǎn)情。利用常規(guī)火力如近防炮等進(jìn)行摧毀,不僅彈藥成本高,并且誤傷范圍也大。利用激光的高能量對(duì)目標(biāo)實(shí)施打擊,在能夠滿足所需能量的前提下,需要的設(shè)備將會(huì)是很大問(wèn)題,繁重的電源系統(tǒng)、降溫系統(tǒng)以及高精度的聚焦能力也就成為了制約其發(fā)展的主要因素。

隨著消費(fèi)者需求的不斷轉(zhuǎn)型升級(jí)和農(nóng)業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的持續(xù)加劇，加上農(nóng)業(yè)自然資源和生態(tài)環(huán)境的約束趨緊，高消耗、高污染和低效益的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)難以為繼，合作社需要大力發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)方能持續(xù)成長(zhǎng)。與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)不同，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)是廣泛應(yīng)用現(xiàn)代科技、現(xiàn)代工業(yè)提供的生產(chǎn)要素和科學(xué)經(jīng)營(yíng)管理方法進(jìn)行社會(huì)化生產(chǎn)的農(nóng)業(yè)形態(tài)[8]，需要高素質(zhì)的生產(chǎn)人員以及高層次的經(jīng)營(yíng)管理、專業(yè)技術(shù)以及營(yíng)銷策劃等人才的強(qiáng)力支撐。然而，由于黔南州農(nóng)村經(jīng)濟(jì)和文化教育發(fā)展水平相對(duì)落后，加上中國(guó)快速的工業(yè)化和城鎮(zhèn)化發(fā)展對(duì)農(nóng)村青壯年勞動(dòng)力的大力吸納，使得黔南州的農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力具有明顯“386199部隊(duì)”特征，導(dǎo)致合作社人力資本普遍不足，缺乏發(fā)展后勁。

1.2.2 無(wú)形摧毀

微波、聲波類武器屬于無(wú)形摧毀。微波武器通常利用衍射與電路耦合,導(dǎo)致無(wú)人機(jī)內(nèi)部傳感器或特定元件出現(xiàn)擊穿、反轉(zhuǎn)、誤碼、信息抹除等情況,只要微波功率超過(guò)特定元件的額定值,無(wú)人機(jī)內(nèi)部便會(huì)遭受毀滅性打擊。也正由于微波武器所帶來(lái)的強(qiáng)大輻射,在其覆蓋范圍內(nèi)的電磁環(huán)境將會(huì)不同程度的受到污染[2]。

利用同頻共振原理制造出的聲波武器,直接作用于無(wú)人機(jī)保持和調(diào)整飛行姿態(tài)不可缺少的陀螺儀,從這個(gè)角度看,聲波武器的發(fā)明更具有針對(duì)性。研究表明,無(wú)人機(jī)陀螺儀的固有頻率大部分位于低頻率,人耳可接收的頻段正好位于低頻段,由于低頻段聲波無(wú)法做到在空氣中定向傳播,僅僅通過(guò)提高發(fā)射功率來(lái)彌補(bǔ)聲波傳輸過(guò)程中的能量損耗的話,勢(shì)必會(huì)因?yàn)闊o(wú)差別攻擊影響到周?chē)h(huán)境。

2 無(wú)人機(jī)反制技術(shù)面臨的問(wèn)題

2.1 發(fā)展滯后

無(wú)人機(jī)反制武器向來(lái)都是針對(duì)性研發(fā),即針對(duì)無(wú)人機(jī)武器發(fā)展進(jìn)而形成的反制手段,無(wú)法擁有良好的前瞻性和可操作性。隨著現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的多元化發(fā)展以及更加廣泛地被應(yīng)用于軍事戰(zhàn)爭(zhēng)領(lǐng)域,部分無(wú)人機(jī)已經(jīng)能夠擺脫人們所認(rèn)知的“低慢小”固有觀念,向更快、更小、更高、更能載重方向發(fā)展。在當(dāng)前所應(yīng)用的無(wú)人機(jī)反制系統(tǒng)中,卻始終沒(méi)能很好的做到有效應(yīng)對(duì)。當(dāng)然,這是在能夠發(fā)現(xiàn)的前提下,更何況是具備了隱身能力的高端無(wú)人機(jī)呢?放眼我國(guó)現(xiàn)階段無(wú)人機(jī)反制領(lǐng)域,除了一些需要重點(diǎn)保護(hù)的場(chǎng)所,如機(jī)場(chǎng)、重要設(shè)施等配備了較為有效的反制設(shè)備,多數(shù)情況下還只是應(yīng)用了一些落后設(shè)備,再加上會(huì)使用者的缺乏,暫且不說(shuō)能否反制,單從重視程度和應(yīng)用廣度來(lái)看,一旦有無(wú)人機(jī)對(duì)我方目標(biāo)實(shí)施打擊,能夠成功保護(hù)目標(biāo)的可能性可以說(shuō)是微乎其微。

2.2 效費(fèi)比低

無(wú)論做任何事,性價(jià)比都是不得不考慮的關(guān)鍵,如何研制出既能達(dá)到反制效果,又能盡可量耗資少的反制設(shè)備是當(dāng)前階段無(wú)人機(jī)反制技術(shù)最需要解決的問(wèn)題。無(wú)論采用哪種反制技術(shù),人力、物力、財(cái)力等投入都是巨大的,反觀無(wú)人機(jī)的造價(jià)卻少的可憐,便宜的也不過(guò)就幾千元,市面上一些消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)造價(jià)更是少的可憐,而部署一套反制武器動(dòng)輒需要百萬(wàn)元[3],即便如此,反制效果也往往不盡人意。除去部署反制武器需要的開(kāi)銷,培養(yǎng)大量相關(guān)專業(yè)人才更是難如登天。

2.3 次生危害

當(dāng)前無(wú)人機(jī)反制技術(shù)的研究大部分還只停留在實(shí)現(xiàn)反制目的階段,對(duì)于因反制所可能導(dǎo)致的次生危害只是形成了初步認(rèn)識(shí),并沒(méi)有行之有效的解決辦法。使用常規(guī)火力進(jìn)行直接打擊,雖然技術(shù)難度較低,奈何彈藥成本高、誤傷范圍廣,導(dǎo)彈爆炸后的碎片也容易形成附帶危害。激光武器雖然不會(huì)有以上問(wèn)題,但是因激光灼燒所形成的明火也一樣會(huì)對(duì)墜落范圍形成二次危害[3]。

2019年4月19日,也門(mén)胡塞武裝的防空系統(tǒng)擊中一架中國(guó)制造的翼龍無(wú)人機(jī),無(wú)人機(jī)在空中墜落并持續(xù)燃燒。2021年6月21日,據(jù)俄羅斯媒體報(bào)道,當(dāng)?shù)貢r(shí)間20時(shí),美國(guó)的一架“掃描鷹”無(wú)人偵察機(jī)被也門(mén)胡塞武裝導(dǎo)彈擊中并爆炸,在公布的視頻中,無(wú)人機(jī)在被擊中后瞬間變成火球,冒著黑煙急速墜落。

據(jù)新聞報(bào)道,2021年10月1日,在河南鄭州高新區(qū)舉行的一場(chǎng)無(wú)人機(jī)表演中,多架表演無(wú)人機(jī)突然失控,由數(shù)十米的高空落向前來(lái)參觀的人群,好在并未造成人員傷亡。

微波武器和聲波武器特點(diǎn)就更加突出,長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)作和高能量的輸出不僅增加成本,這種無(wú)差別攻擊不僅會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境產(chǎn)生較大污染,甚至?xí){到人民群眾的生命安全。

2.4 認(rèn)識(shí)缺失

對(duì)于社會(huì)公眾來(lái)說(shuō),無(wú)人機(jī)的使用為日常生活帶來(lái)了便利,為完成特定任務(wù)降低了風(fēng)險(xiǎn),如外賣(mài)、快遞、航拍、噴灑農(nóng)藥、遠(yuǎn)程巡控等,卻全然沒(méi)能認(rèn)識(shí)到對(duì)自身隱私、財(cái)產(chǎn),乃至生命產(chǎn)生的威脅。即便是有相關(guān)部門(mén)已然認(rèn)識(shí)到了無(wú)人機(jī)使用的兩面性,但采取的防控和管制措施還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。政府部門(mén)從北京奧運(yùn)會(huì)開(kāi)始才真正對(duì)無(wú)人機(jī)安全問(wèn)題提起重視,個(gè)別省份如廣東、四川、安徽等也相繼出臺(tái)了管控規(guī)章,但也都是些關(guān)于無(wú)人機(jī)規(guī)格、禁飛區(qū)的設(shè)立以及飛行規(guī)則等內(nèi)容,即便是今年1月份出臺(tái)的《“十四五”民用航空發(fā)展規(guī)劃》也多是偏向鼓勵(lì)使用性的相關(guān)規(guī)定和研究。總的來(lái)說(shuō),我國(guó)在全社會(huì)范圍內(nèi)對(duì)于無(wú)人機(jī)的防范認(rèn)識(shí)性對(duì)薄弱,相關(guān)部門(mén)也沒(méi)能將其作為一項(xiàng)重點(diǎn)工作來(lái)抓,不得不引起對(duì)未來(lái)無(wú)人機(jī)反制領(lǐng)域的擔(dān)憂,無(wú)人機(jī)的普遍使用以及本身功能的持續(xù)強(qiáng)大,使得低空安全面臨的漏洞也愈發(fā)增多,利用無(wú)人機(jī)實(shí)施恐怖襲擊、偷拍、造勢(shì)等違法犯罪活動(dòng)也只會(huì)更加猖獗,對(duì)于反制技術(shù)的發(fā)展缺乏相應(yīng)認(rèn)識(shí)勢(shì)必會(huì)造成未來(lái)應(yīng)對(duì)各類低空事件的被動(dòng)局面。

3 發(fā)展趨勢(shì)

3.1 5G網(wǎng)絡(luò)加持

5G網(wǎng)絡(luò)有三大明顯特點(diǎn):1、速率高。眾所周知,5G網(wǎng)速率高出4G網(wǎng)速率超過(guò)10倍;2、時(shí)延低。5G網(wǎng)絡(luò)反應(yīng)速度已然超過(guò)人類,時(shí)延僅有幾十毫秒;3、連接廣。同一條件下,5G網(wǎng)絡(luò)擁有4G網(wǎng)絡(luò)無(wú)法比擬的連接上限,在保證正常使用前提下,可以實(shí)現(xiàn)比4G網(wǎng)絡(luò)更加廣泛地連接,再搭配以其他技術(shù)的支撐,萬(wàn)物互聯(lián)指日可待[4]。

借助5G網(wǎng)絡(luò)以上三個(gè)特點(diǎn),反制系統(tǒng)也將會(huì)有更遠(yuǎn)的偵測(cè)范圍,更準(zhǔn)確地偵測(cè)精度,并且還能夠?qū)Χ鄠€(gè)目標(biāo)同時(shí)實(shí)施壓制。基于這一點(diǎn),我們不僅能夠更早的發(fā)現(xiàn)由無(wú)人機(jī)引發(fā)的各類案件,還可以有時(shí)間選擇和構(gòu)建更加完備的攔截措施,規(guī)避實(shí)施攔截時(shí)可能出現(xiàn)的系列風(fēng)險(xiǎn),進(jìn)而更好的保護(hù)目標(biāo)安全,減小甚至避免損失。

2020年6月5日,中國(guó)聯(lián)通使用兩架搭載了5G終端“彩虹1號(hào)”的無(wú)人機(jī)對(duì)安陽(yáng)進(jìn)行了4K超高清直播,飛行期間無(wú)人機(jī)的5G傳輸速率竟達(dá)到20Mbps。伴隨著5G技術(shù)的高速發(fā)展和應(yīng)用,利用無(wú)人機(jī)所實(shí)施的各類犯罪和作戰(zhàn)體系也會(huì)更加高端,這就使得5G+無(wú)人機(jī)反制系統(tǒng)變得極其重要。

3.2 裝備精簡(jiǎn)高效

這里所說(shuō)的簡(jiǎn)化不是舍棄功能,而是通過(guò)減少耗材、體積等達(dá)到輕量化、可攜帶、易操作的目的,更小、更快、更準(zhǔn)才應(yīng)該是我們不懈的追求。波音公司于2016年8月發(fā)布了一款名叫LWS的激光武器系統(tǒng),該系統(tǒng)總重約295kg,可拆分為4部分,由兩人就可完成運(yùn)送,完成組裝部署也不過(guò)才15分鐘,但是性能卻十分強(qiáng)悍[3]。最高可達(dá)10KW的激光束不僅擁有“單次發(fā)射成本低”“攻擊次數(shù)無(wú)限制”等優(yōu)點(diǎn),還能夠根據(jù)任務(wù)需要調(diào)整功率輸出,更加廣泛地應(yīng)用于各類獲取、跟蹤、識(shí)別和摧毀任務(wù),炮彈、無(wú)人機(jī)等一旦進(jìn)入35公里防控范圍內(nèi),將會(huì)被立即摧毀。性價(jià)比的提高,不僅帶來(lái)了使用的便捷,更為推廣使用打下了基礎(chǔ)。

3.3 部署科學(xué)合理

針對(duì)各類反制技術(shù)特點(diǎn),充分考慮可能造成的次生危害,科學(xué)的部署反制武器,才能盡量減小實(shí)施反制造成的各種損失。相對(duì)來(lái)講,在人口密集區(qū)使用軟攔截更為合適,硬打擊所造成的聲光效應(yīng)、無(wú)人機(jī)墜毀更能夠引起公眾恐慌,反觀利用電子對(duì)抗干擾無(wú)人機(jī)導(dǎo)航、圖傳、數(shù)傳功能實(shí)施攔截,盡管在一定程度上會(huì)影響到其他設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn),經(jīng)濟(jì)損失和負(fù)面影響卻降到了最低。在重要軍事設(shè)施、重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象等人員稀少地帶,布設(shè)高性能反制武器,不僅能夠更快捷的保護(hù)目標(biāo)安全,還能帶來(lái)恐嚇效果,而無(wú)人機(jī)爆炸、墜毀的影響卻微乎其微。

3.4 加強(qiáng)社會(huì)認(rèn)知

社會(huì)大眾對(duì)于無(wú)人機(jī)的使用已經(jīng)非常普遍,對(duì)于無(wú)人機(jī)的妨害卻有失偏頗。筆者認(rèn)為,推動(dòng)無(wú)人機(jī)反制武器研究,首先要從改變社會(huì)認(rèn)知開(kāi)始,以宣傳教育為首選,以法治建設(shè)為助力。

使用新聞報(bào)道、條幅展板、公益廣告等方式,進(jìn)一步加強(qiáng)公眾對(duì)恐怖襲擊、墜落傷人、偷拍竊聽(tīng)等的認(rèn)知,不僅可以提高公眾防范危險(xiǎn)的意識(shí),更能加強(qiáng)對(duì)無(wú)人機(jī)“黑飛”現(xiàn)象的監(jiān)督舉報(bào)。人們防范意識(shí)上來(lái)了,下一步就是通過(guò)法規(guī)制度加以約束。當(dāng)遇到無(wú)人機(jī)對(duì)自己產(chǎn)生威脅時(shí),當(dāng)然是第一時(shí)間采取必要措施予以應(yīng)對(duì),如果防衛(wèi)過(guò)當(dāng)或因?yàn)檎J(rèn)知錯(cuò)誤導(dǎo)致不必要的誤會(huì),無(wú)人機(jī)發(fā)展必然會(huì)收到影響,反過(guò)來(lái)講,沒(méi)有相關(guān)法律的支持,畏首畏尾只能催發(fā)更多違法事件。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著5G技術(shù)的全面推廣,無(wú)人機(jī)反制領(lǐng)域所面臨的問(wèn)題也會(huì)更加棘手,世界各國(guó)都在緊密開(kāi)展無(wú)人機(jī)戰(zhàn)術(shù)和反制技術(shù)研究,如果我們還沉迷于“煙火世界”里,“列強(qiáng)”也一定會(huì)再次“飛”到我們面前并給予沉痛打擊,與其被動(dòng)挨打,不如主動(dòng)改變公眾思想,加緊技術(shù)研發(fā),扎實(shí)開(kāi)展實(shí)戰(zhàn)演練,積極研究應(yīng)對(duì)措施,掌握未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)中的主動(dòng)權(quán),方能在各類風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)中立于不敗之地。