反無人機(jī)系統(tǒng)與技術(shù)發(fā)展綜述
2017年3月，美國《聯(lián)邦計(jì)算機(jī)周刊》披露，美國國土安全部科學(xué)技術(shù)局認(rèn)為小型無人機(jī)對人員和關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)成威脅，正在尋找能夠探測、識別和跟蹤小型無人機(jī)的技術(shù)。
4月，美國陸軍發(fā)布《反無人機(jī)系統(tǒng)技術(shù)》報(bào)告，指出近十年來，無人機(jī)系統(tǒng)及技術(shù)迅速發(fā)展和擴(kuò)散，對美陸軍作戰(zhàn)、聯(lián)合作戰(zhàn)、多國作戰(zhàn)產(chǎn)生重大威脅；應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)關(guān)注如何輔助機(jī)動(dòng)部隊(duì)防御低空慢速小型無人機(jī)；要把反無人機(jī)任務(wù)融入旅級及以下作戰(zhàn)部隊(duì)進(jìn)行訓(xùn)練。反無人機(jī)技術(shù)及其應(yīng)用已成為當(dāng)前發(fā)展熱點(diǎn)，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，取得諸多進(jìn)展。
一、國外反無人機(jī)系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀
按反制機(jī)理，國外發(fā)展的反無人機(jī)系統(tǒng)可分為干擾和毀傷兩類。前者采用光電對抗、控制信息干擾、數(shù)據(jù)鏈干擾等技術(shù)，使無人機(jī)自動(dòng)駕駛與控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)等失效，從而削弱其作戰(zhàn)能力；后者運(yùn)用導(dǎo)彈、高炮、激光、微波等手段摧毀無人機(jī)。
按武器形態(tài)，國外發(fā)展的反無人機(jī)系統(tǒng)可分為七類(見表1)，不同類型反無人機(jī)系統(tǒng)在成本、精度、適用作戰(zhàn)對象等方面各有優(yōu)點(diǎn)，也各有局限。
（一）傳統(tǒng)防空系統(tǒng)攔截距離遠(yuǎn)，但成本較高
火炮和防空導(dǎo)彈是傳統(tǒng)防空武器系統(tǒng)，也是最常用的反無人機(jī)武器，其優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟度高，不足是高炮攔截命中率較低、導(dǎo)彈攔截成本高，且不適合抵御大編隊(duì)無人機(jī)群。美國軌道—阿連特技術(shù)系統(tǒng)公司研制了使用50毫米鏈?zhǔn)脚诘姆揽障到y(tǒng)，發(fā)射彈道修正彈藥（內(nèi)含12枚爆炸成形子彈），可用于反無人機(jī)；美國陸軍通過“擴(kuò)展區(qū)域防御與生存能力”項(xiàng)目，于2015年成功進(jìn)行了2次反無人機(jī)試驗(yàn)，結(jié)果表明該項(xiàng)目研發(fā)的火炮技術(shù)可用來反無人機(jī)，并且一旦需要就可立即生產(chǎn)部署，用于反無人機(jī)作戰(zhàn)。俄羅斯“愷甲”-S1彈炮結(jié)合防空系統(tǒng)將防空導(dǎo)彈和高炮技術(shù)結(jié)合在一起，可攔截飛行速度低于500米/秒的無人機(jī)，導(dǎo)彈和高炮的最大射程分別為12千米和4千米。
（二）非動(dòng)能干擾系統(tǒng)已裝備部隊(duì)，技術(shù)較為成熟
“非動(dòng)能干擾系統(tǒng)”是美歐對射頻干擾系統(tǒng)的一種稱謂。非動(dòng)能干擾系統(tǒng)能對400兆赫~5.8吉赫范圍內(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(dòng)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。非動(dòng)能干擾系統(tǒng)操作簡單，且技術(shù)較為成熟，是當(dāng)前反無人機(jī)裝備的發(fā)展主流。英國的反無人機(jī)防御系統(tǒng)可在晝夜各種天氣下探測10千米距離上的無人機(jī)，阻斷控制無人機(jī)的無線電信號，整個(gè)探測、跟蹤和對抗過程耗時(shí)8~15秒。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。
（三）激光武器精確毀傷無人機(jī)的某一部位，功率有待提高
激光武器通過對目標(biāo)施加能量來破壞或摧毀目標(biāo)。試驗(yàn)表明，無人機(jī)在激光武器面前躲避攻擊的能力較低。激光武器具有精度高、使用成本低、瞄準(zhǔn)即摧毀等優(yōu)點(diǎn)，采用激光武器是反無人機(jī)系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)重要方向。2017年3月，美國陸軍在無人機(jī)硬殺傷挑戰(zhàn)賽中成功驗(yàn)證了2.0版“機(jī)動(dòng)型遠(yuǎn)征高能激光武器”( MEHEL 2.0 )的反無人機(jī)能力(圖1)。該系統(tǒng)安裝在“斯特賴克”裝甲戰(zhàn)車底盤上，首先利用雷達(dá)探測跟蹤目標(biāo)，隨后用5千瓦高能激光束成功打擊目標(biāo)。此外，洛克希德·馬丁公司為美國陸軍研制出58千瓦激光器，采用光纖激光器和光束合成技術(shù)，電光轉(zhuǎn)換效率超過43 %，將交付陸軍用于無人機(jī)防御。
（四）高功率微波武器燒毀電子元器件，可應(yīng)對無人機(jī)群高功率微波可以在數(shù)毫秒內(nèi)燒毀目標(biāo)內(nèi)部的電子元器件，使進(jìn)入微波束掃射面的無人機(jī)失效，特別適用于迅速毀傷無人機(jī)群。
美國陸軍正在試驗(yàn)利用雷聲公司“相位器”高功率微波武器(圖2)對抗無人機(jī)。該武器以柴油發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，可在搜索雷達(dá)的引導(dǎo)下跟蹤無人機(jī)，通過蝶形天線發(fā)射高功率微波，損毀無人機(jī)內(nèi)部的電子器件。俄羅斯聯(lián)合儀器制造公司研制的微波武器系統(tǒng)，通過發(fā)射超高頻微波，使無人機(jī)的通信系統(tǒng)失效，導(dǎo)致無人機(jī)失去控制，可應(yīng)對0.8千米范圍內(nèi)的無人機(jī)群。
（五）榴霰彈武器釋放破片硬殺傷無人機(jī)，效果優(yōu)于傳統(tǒng)防空系統(tǒng)
為提高反無人機(jī)作戰(zhàn)效果，俄羅斯正在研發(fā)“用于打擊小型目標(biāo)的榴霰彈武器”，并聲稱該武器將使俄軍反無人機(jī)能力出現(xiàn)“質(zhì)的飛躍”。榴霞彈在對抗小型無人機(jī)時(shí)具有天然的優(yōu)勢。作戰(zhàn)時(shí)，榴霞彈由口徑為30毫米或57毫米的發(fā)射器發(fā)射，在到達(dá)目標(biāo)附近時(shí)爆炸，釋放出上千枚破片，形成“彈片云”對目標(biāo)進(jìn)行殺傷，并可對抗無人機(jī)群，作戰(zhàn)效能明顯高于導(dǎo)彈等傳統(tǒng)防空系統(tǒng)。俄軍裝甲人員輸送車和步兵戰(zhàn)車的標(biāo)準(zhǔn)口徑為30毫米，升級后為57毫米，新型榴霞彈可以此為載具。
（六）捕捉網(wǎng)不損傷無人機(jī)，可作為安保系統(tǒng)
德國開放工廠工程公司研制出“天空墻" 100無人機(jī)槍，它利用壓縮空氣向來襲無人機(jī)發(fā)射捕捉器，捕捉器在抵達(dá)無人機(jī)前爆炸，撒開捕獲網(wǎng)，將無人機(jī)纏住，由降落傘載著無人機(jī)降落地面。該槍的作用距離為100米，已用作安保裝備。
二、反無人機(jī)技術(shù)的主要發(fā)展途徑
無人機(jī)作為一種空中目標(biāo)，一般而言，反無人機(jī)系統(tǒng)在技術(shù)上與傳統(tǒng)防空系統(tǒng)沒有根本區(qū)別。但因?yàn)榇蠖鄶?shù)無人機(jī)體積小、飛行高度低、飛行速度慢，用傳統(tǒng)防空偵測手段盲點(diǎn)大，加之微小型無人機(jī)不易與鳥類區(qū)分，小型無人機(jī)可以借助城區(qū)樓群隱蔽等，國外正在尋求新思路新方法，力爭提高對無人機(jī)的偵測效能。此外，人工智能技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)對抗技術(shù)的發(fā)展，也為發(fā)展新的反無人機(jī)技術(shù)提供了可能。
（一）采用多種探測技術(shù)構(gòu)建多層綜合探測系統(tǒng)
雷達(dá)、射頻、聲、視頻、MAC地址等不同的探測技術(shù)各有利弊(如表2)。綜合使用多種探測技術(shù)，構(gòu)建分層次的綜合探測系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對微小型無人機(jī)的無縫跟蹤監(jiān)視。美國巴特爾公司研制的“無人機(jī)防御者”(圖3)系統(tǒng)利用聲學(xué)、光學(xué)、紅外傳感器實(shí)時(shí)探測與識別來襲無人機(jī)；歐洲空客公司研制的新型無人機(jī)探測與壓制系統(tǒng)使用雷達(dá)、熱像儀、定向儀來探測無人機(jī)，由操作人員將所獲數(shù)據(jù)與威脅數(shù)據(jù)庫比對，實(shí)時(shí)分析確定目標(biāo)，能夠探測5~10千米外的潛在無人機(jī)威脅；美國洛克希德·馬丁公司研制的“伊卡魯斯”系統(tǒng)利用射頻、聲、圖像傳感器來探測無人機(jī)。
（三）采用人工智能技術(shù)有效降低虛警并減少人在回路需求
反無人機(jī)系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)重要方向是采用強(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)是解決這一問題的有效途徑。美國黑睿技術(shù)公司研制的UAVX反無人機(jī)系統(tǒng)（圖5）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、跟蹤無人機(jī)，用人工智能技術(shù)對無人機(jī)目標(biāo)自動(dòng)分類，有效降低了虛警并減少了人在回路需求。
(四)采用網(wǎng)絡(luò)攻擊技術(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)中潛在的漏洞可對無人機(jī)實(shí)施攻擊，通過安插“后門”程序甚至可以直接接管無人機(jī)的控制權(quán)。澳大利亞D13公司的“麥斯莫”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)基站或控制器位置，甚至獲取視頻、加速度計(jì)、磁力計(jì)以及其他機(jī)載系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。該裝置能接管至少10種無人機(jī)的信號，約占商用市場的近75%。