国外反无人机系统与技术发展综述

本文转载自无人机（ID：wurenji1）

来源：2017世界陆军装备技术发展报告

作者：李雅琼，中国兵器工业集团第二一〇研究所

2017年3月，美国《联邦计算机周刊》披露，美国国土安全部科学技术局认为小型无人机对人员和关键基础设施构成威胁，正在寻找能够探测、识别和跟踪小型无人机的技术。

4月，美国陆军发布《反无人机系统技术》报告，指出近十年来，无人机系统及技术迅速发展和扩散，对美陆军作战、联合作战、多国作战产生重大威胁；应当重点关注如何辅助机动部队防御低空慢速小型无人机；要把反无人机任务融入旅级及以下作战部队进行训练。反无人机技术及其应用已成为当前发展热点，从拓展现有防空系统功能，到采用新技术研发新装备，国外开展了一系列工作，取得诸多进展。

一、国外反无人机系统发展现状

按反制机理，国外发展的反无人机系统可分为干扰和毁伤两类。前者采用光电对抗、控制信息干扰、数据链干扰等技术，使无人机自动驾驶与控制系统、通信系统、动力系统等失效，从而削弱其作战能力；后者运用导弹、高炮、激光、微波等手段摧毁无人机。

按武器形态，国外发展的反无人机系统可分为七类(见表1)，不同类型反无人机系统在成本、精度、适用作战对象等方面各有优点，也各有局限。

（一）传统防空系统拦截距离远，但成本较高

火炮和防空导弹是传统防空武器系统，也是最常用的反无人机武器，其优点是技术成熟度高，不足是高炮拦截命中率较低、导弹拦截成本高，且不适合抵御大编队无人机群。美国轨道—阿连特技术系统公司研制了使用50毫米链式炮的防空系统，发射弹道修正弹药（内含12枚爆炸成形子弹），可用于反无人机；美国陆军通过“扩展区域防御与生存能力”项目，于2015年成功进行了2次反无人机试验，结果表明该项目研发的火炮技术可用来反无人机，并且一旦需要就可立即生产部署，用于反无人机作战。俄罗斯“恺甲”-S1弹炮结合防空系统将防空导弹和高炮技术结合在一起，可拦截飞行速度低于500米/秒的无人机，导弹和高炮的最大射程分别为12千米和4千米。

表1 国外反无人机系统对比

序号	武器系统	优缺点对比
成本	精度	附带毁伤	技术成熟情况	应对集群无人机效果
1	高炮	高	较低	大	高	差
2	防控导弹	高	高	大	高	差
3	非动能干扰系统	低	高	小	高	好
4	激光武器	低	高	小	低	较好
5	微波武器	低	高	小	低	好
6	榴霰弹	高	高	大	低	好
7	捕捉网	低	较高	小	高	差

（二）非动能干扰系统已装备部队，技术较为成熟

“非动能干扰系统”是美欧对射频干扰系统的一种称谓。非动能干扰系统能对400兆赫~5.8吉赫范围内的特定操控频段实施干扰，破坏无人机与操控人员之间的控制与通信链路或GPS信号，使其失去作战能力。国外已陆续发展了多种不同型号的非动能干扰系统，最大有效距离从数百米到数十千米不等。非动能干扰系统操作简单，且技术较为成熟，是当前反无人机装备的发展主流。英国的反无人机防御系统可在昼夜各种天气下探测10千米距离上的无人机，阻断控制无人机的无线电信号，整个探测、跟踪和对抗过程耗时8~15秒。该系统技术成熟度已达到9级，参与了12次军队和政府机构组织的试验，成功应对过1500架次、60余型无人机，已被美军采购并正式部署。

（三）激光武器精确毁伤无人机的某一部位，功率有待提高

激光武器通过对目标施加能量来破坏或摧毁目标。试验表明，无人机在激光武器面前躲避攻击的能力较低。激光武器具有精度高、使用成本低、瞄准即摧毁等优点，采用激光武器是反无人机系统发展的一个重要方向。2017年3月，美国陆军在无人机硬杀伤挑战赛中成功验证了2.0版“机动型远征高能激光武器”( MEHEL 2.0 )的反无人机能力(图1)。该系统安装在“斯特赖克”装甲战车底盘上，首先利用雷达探测跟踪目标，随后用5千瓦高能激光束成功打击目标。此外，洛克希德·马丁公司为美国陆军研制出58千瓦激光器，采用光纤激光器和光束合成技术，电光转换效率超过43 %，将交付陆军用于无人机防御。

图1“机动型远征高能激光武器”( MEHEL 2.0 ) 2.0版

（四）高功率微波武器烧毁电子元器件，可应对无人机群高功率微波可以在数毫秒内烧毁目标内部的电子元器件，使进入微波束扫射面的无人机失效，特别适用于迅速毁伤无人机群。

美国陆军正在试验利用雷声公司“相位器”高功率微波武器(图2)对抗无人机。该武器以柴油发动机为动力，可在搜索雷达的引导下跟踪无人机，通过蝶形天线发射高功率微波，损毁无人机内部的电子器件。俄罗斯联合仪器制造公司研制的微波武器系统，通过发射超高频微波，使无人机的通信系统失效，导致无人机失去控制，可应对0.8千米范围内的无人机群。

图2“相位器”高功率微波武器

（五）榴霰弹武器释放破片硬杀伤无人机，效果优于传统防空系统

为提高反无人机作战效果，俄罗斯正在研发“用于打击小型目标的榴霰弹武器”，并声称该武器将使俄军反无人机能力出现“质的飞跃”。榴霞弹在对抗小型无人机时具有天然的优势。作战时，榴霞弹由口径为30毫米或57毫米的发射器发射，在到达目标附近时爆炸，释放出上千枚破片，形成“弹片云”对目标进行杀伤，并可对抗无人机群，作战效能明显高于导弹等传统防空系统。俄军装甲人员输送车和步兵战车的标准口径为30毫米，升级后为57毫米，新型榴霞弹可以此为载具。

（六）捕捉网不损伤无人机，可作为安保系统

德国开放工厂工程公司研制出“天空墙" 100无人机枪，它利用压缩空气向来袭无人机发射捕捉器，捕捉器在抵达无人机前爆炸，撒开捕获网，将无人机缠住，由降落伞载着无人机降落地面。该枪的作用距离为100米，已用作安保装备。

二、反无人机技术的主要发展途径

无人机作为一种空中目标，一般而言，反无人机系统在技术上与传统防空系统没有根本区别。但因为大多数无人机体积小、飞行高度低、飞行速度慢，用传统防空侦测手段盲点大，加之微小型无人机不易与鸟类区分，小型无人机可以借助城区楼群隐蔽等，国外正在寻求新思路新方法，力争提高对无人机的侦测效能。此外，人工智能技术和网络对抗技术的发展，也为发展新的反无人机技术提供了可能。

（一）采用多种探测技术构建多层综合探测系统

雷达、射频、声、视频、MAC地址等不同的探测技术各有利弊(如表2)。综合使用多种探测技术，构建分层次的综合探测系统，可实现对微小型无人机的无缝跟踪监视。美国巴特尔公司研制的“无人机防御者”(图3)系统利用声学、光学、红外传感器实时探测与识别来袭无人机；欧洲空客公司研制的新型无人机探测与压制系统使用雷达、热像仪、定向仪来探测无人机，由操作人员将所获数据与威胁数据库比对，实时分析确定目标，能够探测5~10千米外的潜在无人机威胁；美国洛克希德·马丁公司研制的“伊卡鲁斯”系统利用射频、声、图像传感器来探测无人机。

图3 无人机防御者

表2 无人机探测技术对比

技术手段	原理	优点	缺点	最大作用距离
雷达	利用的多普勒技术获得无人机速度，利用电子滤波器来区分无人机和其他运动目标	距离远、精度高、几乎不受天气影响、昼夜效果均好	主动辐射信号会影响安全性	10千米
射频	接收、提取并分析侦测到的无线信号，分析确定无人机及其物理特征	成本低、容易实现	无法感知处于电磁静默状态下的无人机	数百米
声	采集声音信号、并同数据库中的无人机声学特征进行对比	成本低、安全性好	嘈杂城区环境下的虚警率高、探测距离受风影响严重	数百米
视频	用一部或多部摄像机采集视频，并对所获得图像进行分析	成本低、技术成熟、灵活性好	夜间需使用热像仪，但小型无人机产生的热量较少	160~250米
MAC地址	利用MAC地址并结合21235551和5555端口确定个体特征	成本低、安全性好	为避免探测，无人机会修改端口和MAC地址	数百米

（二）采用城区空中探测器网络跟踪与监视无人机

对进入城区的小型无人机进行持续跟踪监视的难度极大，最有效的办法是实施空中监视。按照这个思路。美国国防高级研究计划局（DARPA）设立名为“空中搜索网”（图4）的项目，旨在寻求创新的技术和方案，对进入大城市中飞行高度在300米以下的无人机进行持久广域监视。总体设想是采用装有探测器的系留式浮空器或无人机作为网络化监视节点，持续监视建筑物上方和建筑物之间的空域，并利用探测到的信息更新通用作战图，显示监视区域内无人机的地理航迹，并标记敌友。该技术将填补当前公共飞行空域以下空间监视的空白，并与反无人机系统形成互补，完善城区环境下的无人机防御能力。

图4 空中搜索网

（三）采用人工智能技术有效降低虚警并减少人在回路需求

反无人机系统发展的一个重要方向是采用强大的目标识别和验证能力，使其能够自主确定潜在目标是否构成威胁，以降低对人工判断的依赖程度。而人工智能技术是解决这一问题的有效途径。美国黑睿技术公司研制的UAVX反无人机系统（图5）利用多普勒雷达、昼用和红外摄像机等多种不同技术来探测、识别、跟踪无人机，用人工智能技术对无人机目标自动分类，有效降低了虚警并减少了人在回路需求。

图5 UAVX反无人机系统

(四)采用网络攻击技术重新配置无人机信号并实施接管和控制

利用网络中潜在的漏洞可对无人机实施攻击，通过安插“后门”程序甚至可以直接接管无人机的控制权。澳大利亚D13公司的“麦斯莫”无人机捕捉装置采用“协议处理”开放软件技术，可捕捉并解码原始遥感数据，进而定位无人机，获知无人机基站或控制器位置，甚至获取视频、加速度计、磁力计以及其他机载系统的数据。该装置能接管至少10种无人机的信号，约占商用市场的近75%。

三、结束语

反无人机技术研究及应用渐成热点，其装备发展呈多样化特征。与传统防空武器相比，通过电子战和网络战等非动能干扰系统与定向能武器等手段对抗无人机更具针对性，且具有快速、灵活、效费比高等优点。无人机的小型化和智能化，使反无人机的难度不断增加，如微小型无人机会增加探测跟踪和预警的难度；控制程序和通信链路的升级会增加网络攻击和电子干扰的难度。与装甲和反装甲技术的发展类似，反无人机技术也必将在与无人机技术的“矛盾之争”中不断发展和完善。

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