技经观察丨无人机防御技术概述

admin 2023年1月7日13:13:48IoT评论5 views4419字阅读14分43秒阅读模式

技经观察丨无人机防御技术概述


现代战争中,无人机技术突飞猛进,破坏力也越来越强,在激战正酣的俄乌冲突中表现的更加充分。同时,针对无人机的威胁,无人机防御技术也正在完善发展。


技经观察丨无人机防御技术概述

一、军用无人机威胁日益突出


自第二次世界大战期间美军首次将无人机作为靶机算起,无人机在军事中的应用已有70多年历史。21世纪以来,军用无人机装备在世界范围内迅速扩散,目前全球已有超过80个国家装备了军用无人机。


军用无人机作为集“侦、打、评、扰”于一体的高端武器装备,具有价格低廉、打击精确、战法灵活、伤亡率低等优势,已被广泛用于空袭作战。在2020年爆发的纳卡冲突中,阿塞拜疆利用多款无人机协同作战,不仅突破了亚美尼亚重金打造的S-300防空系统,还对坦克、装甲车、集结点和机动兵力给予精确杀伤,几乎将亚美尼亚地面重装力量完全消灭。此次俄乌冲突中,双方共出动无人机10余型、数百架。其中乌克兰在北约强力支持下,大量运用无人机参与作战,取得显著作战效果。在北顿聂茨河渡河战役中,由于俄军搭建浮桥时未实施对空警戒,乌军在使用1架小型多旋翼无人机侦察到俄军行动后,引导炮兵和航空兵实施精确火力打击,造成俄军地面力量大量伤亡。后续随着战争的演化,由北约援助的MQ-9、MQ-1C和“凤凰幽灵”等无人机将陆续投入战场,不断提高乌克兰的空中侦察和打击能力,推动俄乌战争持久化。


军用无人机装备的大量运用,打破了传统有人机主导的空中作战格局,逐步形成空天融合、有人无人协同的作战形态,形成以无人打有人的作战优势,不仅提高了打击效率,还将己方伤亡降至最低。种种迹象表明,无人机已经从单纯的侦察设备转变为集侦察、打击、信息中继等为一体的重要体系节点,可以预见,未来战争中,无人机的作用将会越来越突出,如果没有与之匹敌的反无人机防御系统,所有的地面集群都将成为敌方的活靶子。


技经观察丨无人机防御技术概述

二、无人机防御技术发展现状


现有的无人机防御技术主要包括五类:一是探测识别类,通过运用地面目视侦察装备、雷达、预警飞机、卫星等,实现对无人机的及时探测、识别、预警,为后续的反无人机作战提供信息情报支援;二是伪装欺骗类,使用光学伪装、热红外伪装、声学伪装和电子伪装等技术对己方目标进行伪装,使无人机接收虚假的目标信息,降低己方目标被无人机发现的概率;三是软杀伤干扰类,使用控制信息干扰技术、数据链干扰技术、卫星导航干扰技术和声波干扰技术等破坏无人机的控制链路、通信链路、导航链路和重要组件,使无人机失去控制,从而削弱无人机的作战能力;四是硬打击摧毁类,通常运用高能激光武器、高功率微波武器、反无人机导弹、格斗型无人机以及常规地面防空火力等手段打击无人机,使无人机丧失战斗力;五是追根溯源类,不直接对目标无人机本体进行杀伤,而是通过三角测量定位技术和神经网络分析技术对无人机进行反向溯源,从而找到其控制室和远程操作员进行釜底抽薪式打击。


(一)探测识别类


在探测识别方面,反无人机探测技术主要以雷达探测和光电探测为主。目前,对无人机探测的雷达主要以Ku波段为主,Ku波段雷达受地面杂波干扰较小、精度较高,更适于对低慢小无人机进行探测。如美国海军的SPG-60雷达,其工作在Ku波段,预警距离为5.12千米,提供的扇形波束覆盖了美军所需的整个垂直区域。土耳其的Retinar雷达,主要用于应对小型旋翼侦察无人机,可单兵携带,最长预警距离2.3千米。同时该雷达对地面目标也具备7千米的预警距离。


光电探测则分为可见光探测和红外探测。可见光探测技术成本较低,但是受天气、光线等因素影响较大。红外探测可以全天候连续工作,受环境影响小,缺点是设备成本较高。2021年俄罗斯研发的变色龙反无人机检测跟踪系统具备全天候检测和跟踪能力,可检测出无线电静默状态下入侵的无人机,能够在多个光谱范围内自动识别目标并跟踪目标,最长有效检测距离达9千米。


(二)伪装欺骗类


伪装欺骗类是针对探测跟踪和监控预警技术开发的一类反无人机技术,主要是在反无人机作战过程中,利用光学、热红、声学和电子等伪装欺骗技术对己方目标进行适当伪装,从而阻止或降低对方无人机的侦察监视效率和效果。以色列凸面(Convexum)公司研发的区域保护式反无人机系统能够对所要保护的目标区域起到安全拒止作用,实现区域内无人机禁飞效果。该系统主要通过无线电频率传感器自动检测可疑无人机,然后使用协议欺骗的方式实现对可疑无人机的干扰和控制,阻止无人机侵入目标区域甚至阻止目标区域内的可疑无人机起飞。该系统可保护的区域半径在1.5千米,可对80%~90%的无人机机型有效。


(三)软杀伤干扰类


目前无人机大多对其控制链路高度依赖,基于此,反无人机软杀伤手段主要包括电子干扰、电子诱骗、信号入侵三种方式。电子干扰是通过对无人机的导航系统进行干扰,使无人机迫降,悬停,或者返航。电子诱骗是通过伪造信号或阻塞无人机信号接收机的跟踪环路,使其接受错误的位置信息进而无法按正常导航路径飞行。信号入侵是利用网络技术,通过识别可疑无人机并向其发送特定指令,以实现入侵。


软杀伤干扰类是当前军用反无人机必备和主要手段之一,特别是对于小微型无人机效果最佳。美海军陆战队的四个陆基防空项目之一就是在北极星MRZA全地形车上安装电子干扰反无人机系统;俄罗斯开发了一系列电子干扰反无人机系统,其中杀虫剂-1可定向压制捕获30千米内的无人机。以色列更是研制出了能够实现接管无人机的Enforce Air反无人机系统和集探测、识别、干扰、打击于一体的无人机警卫(Drone Guard)、无人机穹顶(Drone Dome)系统。


(四)硬打击摧毁类


主流反无人机硬打击类武器包括高能激光武器和高能微波武器。其中高能激光武器系统是利用激光器产生的定向激光束对目标无人机进行毁伤,以固体激光器为主。具有快速、灵活、精确、作战效费比高等优点,但容易受天气变化影响,需要一定反应时间,跟踪瞄准系统易受到干扰。“分层激光防御”(LLD)是目前世界最强激光武器,由美国洛马公司设计制造,可用来对抗无人机系统和快速攻击艇,也可以用高分辨率望远镜跟踪空中威胁、支持作战识别,并对交战目标进行损伤评估。2022年2月,美国已完成了对LLD的测试。其它国家也在争相开发自己的激光武器,法国CILAS公司成功研制了一套系统,使用功率低于10千瓦的激光摧毁小型无人机。


高能微波武器是通过定向辐射的高功率微波束直接攻击目标,主要有单管高功率波技术和微波阵列合成技术两种。高能微波武器杀伤范围广、反应速度快、作战成本低和可全天候使用,适用于无人机蜂群等集群式攻击。但也存在体积庞大、作战半径有限的缺陷。美国Epirus公司研发的Leonidas固态微波武器,以圆锥形射向空中高功率短脉冲微波,作用距离300米。在其2021年向美国国防部展示中,一次击落66架无人机。俄罗斯声称已在乌克兰战场使用了基于微波原理的便携式“昏迷”(Stupor)电磁枪。“昏迷”电磁枪可以抑制无人机导航和传输通道,以及无人机光电范围内的照片和摄像机,射程达2公里。

除上述处置技术外,还包括火力杀伤、粘性拦截网等多种手段,目前技术成熟度低。以色列“斯凯洛克”公司在2022年2月展出一个形似导弹的无人机拦截器。这款拦截器头部装有网状薄橡胶条,能够“游弋”到小型旋翼无人机等目标附近,向目标持续释放橡胶条。多个橡胶条“扑向”旋翼并将其缠绕,最终令目标坠毁。


(五)追根溯源类


追根溯源式反无人机解决方案由以色列率先提出,这种方案不仅可以大大提高反无人机作战效率,还可以在面对无人机蜂群时有效节省防御成本。


2020年,以色列本·古里安大学研究人员开发出一种能够定位无人机控制室和操作员的溯源式反无人机系统。该系统利用远程操控人员在控制无人机飞行时对周边环境的反应数据,同时结合无人机的飞行路径以及无线信号的强弱来获取控制人员的位置信息。以色列溯源式反无人机系统在测试中的准确率高达78%,反应时间也相当迅速,是未来反制无人机的一大利器。


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三、总结


当前国际地缘政治冲突不断,中美竞争加剧,日趋复杂严峻的国际形势对国家安全提出了更高要求。提高自身防御能力,在反无人机领域实现“软硬结合”才能高效应对来势汹汹的无人机攻击。



参考文献:

[1]付鑫,赵然,梁延峰 & 李学亮.(2022).反无人机蜂群技术发展综述. 中国电子科学研究院学报(05),421-428.

[2]周末,孙海文,王亮,于邵祯,孟祥尧 & 李丹..国外反无人机蜂群作战手段现状研究. 指挥控制与仿真.

[3]杨近文.(2022).国外军用反无人机发展研究. 军事文摘(05),46-51.

[4]王书恒.(2022).国外反无人机系统的发展动态和未来趋势. 军事文摘(03),43-47.

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[9]朱孟真,陈霞,刘旭,谭朝勇 & 黎伟.(2021).战术激光武器反无人机发展现状和关键技术分析. 红外与激光工程(07),188-200.


作者简介

董蓉 国务院发展研究中心国际技术经济研究所研究五室,助理分析员

研究方向:先进制造领域前沿技术跟踪及产业、政策研究

联系方式:[email protected]



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编辑丨郑实


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