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展會快訊
無人機反制技術裝備發展

隨著無人機技術的快速發展,無人機市場正在興起并擴大,無人機在軍用和民用領域均取得蓬勃發展。
民用領域,無人機在農林植保、搶險救災、物流運輸、安防巡檢等方面發揮了重要作用。軍用領域,無人機因擁有高空、高速、隱身、長航時等特性,在戰場監視、情報搜集、電子偵察、指控通信、電子攻擊、火力打擊等領域承擔起越來越重要的任務。與此同時,無人機的威脅和風險也逐漸顯露出來。
近幾年,在國外的軍事基地、核電站、油田等重點區域就出現了無人機攻擊或侵擾事件。
在戰場上,無人機也展現出極強的破壞力和精確的殺傷力。進攻之矛增長一分,防御之盾便加厚一寸。面對無人機的“凌厲攻勢”,世界各國紛紛加快研制發展反無人機技術。

什么是反無人機技術?反無人機技術是指能探測無人機并使之失效的手段或措施,主要通過整合或改進現有先進技術實現對無人機目標的檢測、跟蹤、識別、干擾、誘騙、控制或摧毀。
總體來說,反無人機是一項復雜的系統工程,一般分兩步實施:

①準確地檢測、跟蹤和識別無人機;

②根據實際情況,對無人機進行反制,以達到迫使其降落、返航或損毀的效果。

反無人機技術主要有哪些?
反無人機技術按照功能大致可以分為兩大類:一是無人機探測技術,二是無人機反制技術。
無人機探測技術首先我們來說說無人機探測技術。
無人機探測技術是綜合利用各種傳感器來“發現”或“找到”威脅目標,利用目標無人機的物理屬性( 如光學特性、熱學特性、聲學特性、磁學特性) 的不同,通過上述某些特性的測量來找到目標無人機并進行識別。

目前常見的無人機探測手段主要有雷達探測、無線電頻譜探測、光電探測以及聲波探測等,這些探測手段各有特點,適用場景也各不相同。

1.雷達探測

雷達探測是雷達系統通過發射電磁波,利用無人機機身對電磁波反射原理對無人機進行檢測和位置測量。通過接收分析反射的雷達波可以獲取無人機目標的信息。
雷達具有探測距離遠、定位較精確、反應速度快、受天氣影響較小、技術成熟度高等優勢。
在無人機的可探測性符合雷達的分辨率時,利用雷達可取得非常好的偵察探測效果。但雷達探測技術在使用的過程中存在著近距離盲區,且雷達探測技術難以探測出由塑料等非導體材料或具有透波性的金屬材料制成的無人機目標。

當無人機懸;蚵僖苿訒r,由于多普勒頻移較低,雷達也難以探測到無人機目標。

2.無線電頻譜探測

一般而言,在無人機飛行的過程中,內部的飛控系統與圖傳系統均會發出無線電信號。無線電頻譜探測就是通過對沒有做加密處理的操控以及圖傳信號進行監測,實現對目標無人機的精準定位。
與雷達探測技術相比,無線電頻譜探測設備成本更加低廉,且可以滿足大范圍的防御需求。但無線電頻譜探測技術對于經過加密處理的信號進行破解需要花費大量的時間,不利于提升跟蹤效率。
而且如果無人機處于自主巡航狀態或保持靜默航行而不發射信號,無線電頻譜探測技術將無法起作用。
3.光電探測

光電探測設備可以利用不同波段實現目標無人機圖像的采集,常見的波段除了有可見光波段、紅外波段之外,還有熱紅外、激光紅外等。

對這些波段的圖像進行分析處理可檢測、識別與跟蹤無人機目標,獲取其類型和位置等信息。

光電探測又有兩類主要技術:可見光探測和紅外探測。

可見光探測是利用了在可見光波段工作的各種成像設備對目標無人機的視頻圖像進行檢測,從而識別確認目標,并對目標進行跟蹤。

該技術適合在白天使用,其設備成本較低,相關技術較成熟,應用較普遍。

可見光的探測效果受天氣影響較大,當能見度低時其探測效果差。

紅外探測是利用背景與無人機目標之間的紅外輻射差進行目標監測的,先獲取目標及其背景圖像,然后通過一系列圖像處理技術對目標進行檢測、識別以及跟蹤。

事實上,一切溫度高于絕對零度的物體都在輻射紅外線,無人機在飛行過程中電池和電機會產生熱量,為紅外探測技術的應用提供了機會。

紅外探測易受各種熱源和陽光干擾,更適于夜晚使用。當無人機的距離較遠時,它在探測圖像中所占據的像素特別少,很難將無人機像素與噪聲點區別開來,因此在實際檢測時,難以有效平衡漏檢率與虛警率。另外,與可見光探測設備相比,紅外探測設備成本高,其應用受到了一定程度的限制。

4.聲波探測在航行過程中無人機的動力裝置和螺旋槳葉片會發出聲波,這些聲波可以看作目標無人機的“音頻指紋”,每一架無人機都具有其獨特的聲學特征。

聲波探測主要是通過采集聲音信號,并與數據庫中的無人機聲學特征進行對比,從而辨識出目標無人機的信息。
聲波探測僅被動地接收空中的聲波信號,不易被無人機發現,因此安全性高,而且成本低。
但是,聲波探測技術在使用中不能滿足遠距離目標無人機探測,且適用場景僅限于低噪聲環境。
根據美國巴德學院無人機研究中心的分析,無線電頻譜探測技術和雷達探測技術使用最多,緊隨其后的是基于可見光或紅外的光電探測技術,使用最少的是聲波探測技術。
不過,每一項技術手段均有其不足之處,單獨使用任何一項探測技術達到的效果都有限。
為了提升探測能力,可以集成兩種及以上的技術聯合探測。目前,已經有一些產品或系統集成了多種探測技術。

比如說,以色列推出的“無人機警衛”和“無人機穹”兩款反無人機系統,都系統集成了光電傳感器、探測雷達和專用電子攻擊系統,可對小型無人機進行探測、識別和干擾。

無人機反制技術
接下來我們再來說說無人機反制技術。
當探測到無人機后,就可以根據實際情況對無人機進行反制了。

目前,無人機反制技術手段豐富,常見的有捕網槍、無人機捕網、激光炮、微波槍、聲波干擾、操控信號干擾、無線電通信協議破解、衛星定位誘捕以及黑客技術等。這些技術手段總體上可以分為以下幾類:干擾阻斷類、直接捕捉類、打擊毀傷類、監測控制類。

1.干擾阻斷類無人機通常借助無線電信號來實現其衛星定位系統和飛控系統的通信,如果對應頻段的無線電信號被干擾,無人機就會啟動內置的自保機制,或被迫降落,或懸?罩,又或折回起飛地點。干擾阻斷類技術就是利用了這一機理,向無人機定向發射高功率無線電信號來干擾其定位系統和遙控系統,以切斷無人機與遙控平臺和定位衛星之間的聯系,使定位和飛控設備無法正常運行,以此達到驅逐或打擊無人機的目的。

干擾阻斷的方式主要有:衛星定位信號干擾、飛控信號干擾、聲波干擾等。

比如說, TRD新加坡公司在2020年新加坡航展上推出的新型Orion H+輕型反無人機系統就屬于干擾阻斷類。

該系統是一種便攜式反無人機系統,重量不到6公斤,可以連續運行60分鐘以上,或待機長達48小時。

該系統具有多達6個干擾模塊,能夠干擾六種無線電頻率,可以應對商用無人機、自制無人機,甚至軍用無人機,其對抗策略是在20秒內中斷無人機的通信鏈路,觸發其自動著陸或返回規則。

2.直接捕捉類
常見的捕捉類反制技術主要有網捕式和鳥捕式兩種。
比如說,由無人機攜帶抓捕網以及從地面發射抓鋪網捕捉,或者訓練鷹隼等大型飛鳥捕捉無人機。
利用捕捉類反制技術可將抓獲的無人機帶回指定區域,但是需要無人機在可視范圍內,因此對無人機的作用距離有限。3.打擊毀傷類
打擊毀傷類手段是指采用高射機槍炮、防空導彈等常規火力,采用激光、微波技術的新型武器,以及暴力競速無人機、格斗型無人機等多種方式對目標無人機進行攔截或摧毀。
摧毀類反制手段的打擊效果好,直接快速,且對干擾不敏感,但在實戰中對瞄準精度有較高要求,且費用開銷大,另外還可能引起無人機墜落,從而帶來其他安全隱患,常見于國防領域。

比如說以色列智能射手公司的SMASH輕武器火控系統就屬于打擊毀傷類。

SMASH輕武器火控系統能夠顯著提高小型武器的準確性和殺傷力,可以將來自雷達等多種傳感器的目標數據集成到突擊步槍上,也可以與其他C-sUAS系統相結合,從而提供適用于現代戰場的有效多層次反無人機解決方案。

4.監測控制類
監測控制類手段采用偽裝或誘騙等方式誤導非法入侵無人機,使其無法接收甚至接收到錯誤的信息,有效降低其執行任務的能力。監測控制的主要方式有:衛星定位信號欺騙、無線電信號劫持、黑客技術劫持等。

比如說由Citadel Defense公司與美國作戰人員和安全專家一起設計和開發的Titan反無人機系統就屬于監測控制類。

Titan反無人機系統可以為用戶提供實時信息,識別和分類接近的無人機或蜂群,并選擇性地應用精確的對抗措施,誘使無人機降落或返回其基地。

根據美國巴德學院無人機研究中心的分析,干擾阻斷類技術是最常用的無人機反制手段,其他對抗技術也各有所長,在反無人機的過程中往往搭配使用。

由于無人機威脅具有多樣性和多變性,反制無人機不存在“一招鮮吃遍天”的情況。尤其是在戰場上,情況更加復雜,必須要采用多樣化多層次的裝備和技術手段來應對威脅。

目前,已經有一些產品或系統采用了多種手段。

比如說,俄羅斯推出的ROSC-1反無人機系統采用的就是復合式壓制手段,可同時使用多種手段對抗無人機。

當發現接近的無人機后,該系統可使用特種手段屏蔽無人機控制信道,必要時還能對其實施迫降。


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