專打“小慢低”漫談反無人機系統

陳思許

關于未來戰爭的特點，不同領域、不同立場、不同層面有著不同的理解，涌現出了諸如“太空戰”、“網絡戰”、“無人戰”、“信息戰”等解讀。然而，從當前相關技術發展狀態來看，“無人”無疑是最“明確”的一個特點——近年來，無人平臺及其應用已經遍布陸、海、空、天、網絡空間、電磁頻譜等所有域。

近20年以來，眾多無人平臺中又以無人機發展最為迅速。通過搭載各種各樣的載荷，無人機能夠承擔多種任務——監視（雷達、光電等）、情報收集（圖像、信號情報等）、電子偵察（通信偵察、雷達偵察、光電偵察等）、指控與通信（主要充當通信中繼節點）、組網（主要充當空中網關）、電子攻擊（干擾、欺騙、定向能攻擊等）、火力打擊等。

軍用無人機可搭載光電吊艙、火力打擊武器、核生化武器、高能激光武器等載荷，能對軍事基地、巡邏部隊、軍用設備、軍用基礎設施、各類軍用平臺等實施情報偵察（戰略/戰術偵察）、軟硬殺傷打擊等。民用無人機特別是消費類四旋翼無人機因為其低廉的價格和獨特靈活的轉向能力等特性，簡單改裝便可搭載爆炸物、核生化武器、激光器、干擾機等載荷。

而這場“無人機熱”終于也引發了一場“反無人機熱”：近幾年反無人機裝置、技術不斷涌現。反無人機裝備可以從兩個階段來分類：從偵察階段來看，可分為探測、分類與識別類裝備；從打擊階段來看，可分為軟殺傷裝備和硬殺傷裝備兩類。

探測、分類與識別類裝備

探測、分類與識別類裝備的作用是綜合利用各種傳感器來“發現”或“找到”粗略的威脅目標，在其基礎上，通過對探測階段采集的數據進行分析，以便將真實的目標從海量、復雜的背景數據中區分出來。

這類裝備主要通過對目標無人機的光學特性（如可見光成像）、熱學特性（如紅外成像）、射頻特性（如電臺輻射信號）、聲學特性（如發動機聲學特性）、磁學特性（如感應磁場）等進行測量，以找出目標并對其進行分類與識別。

在光電探測方面，據報道，2015年9月23日，歐洲空客防御與太空公司宣布，已研發出可遠距離探測無人機非法入侵的反無人機系統。該系統利用紅外攝像機、測向儀等設備，識別5～10千米外的無人機并評估其潛在風險。

該系統會根據威脅資料庫的信息以及無人機控制信號的實時分析結果，使用干擾發射機中斷無人機和操縱人員或其導航之間的聯系。此外，測向儀將會跟蹤到這架無人機操作者的位置，隨后執法部門即可采取行動。該系統應用的是空客公司研發的智能響應性干擾技術，干擾發射機只會對目標無人機的頻率發出干擾信號不會影響周邊其它無人機的操作。除了包括接收和發射功能外，干擾技術還包含更復雜的功能，例如遠程控制分類、GPS欺騙。因此，該系統可以在有效、精確的方式下“捕獲”無人機。

在雷達探測方面，為了應對低空/超低空武器的空襲，歐美各國研制出多種軍用低空監視雷達，如美國雷錫恩公司研制的MRSR雷達、法國泰萊斯公司與雷錫恩公司合作研制的AN/ MPQ-64“哨兵”系列雷達，以及瑞典薩博公司研制的“長頸鹿”（Giraffe）系列雷達等。2015年，薩博公司在代號“布里斯托15”的試驗中，驗證了“長頸鹿”捷變多波束（AMB）雷達對“低慢小”航空器的探測跟蹤能力。“長頸鹿”AMB雷達是用于地面和海洋的G/H波段被動電子掃描陣列雷達，在提供海岸監視能力的同時，還能對固定翼飛機、直升機、地面目標等進行分類與跟蹤。在“布里斯托15”試驗期間，“長頸鹿”AMB雷達從周圍的地面雜波中識別出100多架雷達散射截面積（RCS）低至0.001平方米的無人機。

此外，由于“低慢小”航空器種類繁多、飛行機動靈活，單一手段很難對其進行精準探測，因此歐美國家也在大力發展多元傳感器協同探測技術。比如，2015年5月，英國Blighter公司等聯合研制出反無人機防御系統（AUDS）。AUDS系統集成了Ku波段電子掃描防空雷達，光電指示器（可見光/紅外相機和目標跟蹤軟件）與定向射頻抑制/干擾系統，能夠對8千米范圍內的無人機進行探測、跟蹤、識別、干擾和制止。AUDS團隊表示，這種技術已經在朝韓邊界韓國一側長達250千米的軍事停火線地區進行了廣泛的測試。2015年3月，AUDS團隊參與了法國政府主辦、在卡普蒂厄舉行的多供應商試驗測試。在此次試驗中，AUDS系統在探測與制止一系列微型/緊湊型/標準型固定翼和旋翼無人機方面取得了巨大的成功。

關于AUDS反無人機系統的工作流程是：首先由一臺掃描角度為180°，作用距離為8千米，能跟蹤上百個目標的雷達偵測飛行物，之后一臺高動態掃描攝像機協助發現那些不懷好意的無人機，最后由無線干擾器使用多種手段干擾無人機的GPS信號和通信鏈路，使無人機迫降或者返回。

上述的裝備都包含以下一些關鍵技術。

無源光學成像技術。包括紫外成像、可見光成像、近紅外光譜成像等技術。該類技術的優點包括成本低、可用商用現貨充足、視場靈活性較高；缺點是受雜波影響嚴重、夜間效果差（需要主動照射），受天氣影響嚴重。

無源熱成像技術。包括短波紅外成像、中波紅外成像、長波紅外成像等技術。該類技術的優點為雜波影響小、夜間效果好、受天氣影響程度低；缺點是需要大范圍搜索模塊配合使用，因為大部分的無人機的熱學特征都不很明顯。

有源飛行時間測量技術。包括激光雷達、距離門成像技術等。該類技術的優點包括可在很遠距離上（數千米）實現非常精確的距離測量、幾乎不受天氣影響、日間與夜間效果均很好；缺點是成本高、半球掃描周期長、安全性差（由于主動輻射信號）。

聲學傳感技術。這類技術的優點包括成本低、安全性好（無源）；缺點是探測距離難確定、識別能力差（需事先建立目標聲學特征庫）、復雜環境下的虛警問題嚴重、探測距離受風的影響嚴重。

射頻輻射感知技術。該類技術的優點包括成本相對較低、作戰對象充足（大多數無人機都會輻射各種各樣容易檢測的射頻信號）；缺點是無法感知處于電磁靜默狀態下的無人機。

雷達技術。該類技術能夠在數千米距離上探測并跟蹤各種尺寸的目標、半球掃描周期適中、技術成熟度高；缺點主要是識別性能差，因為很多無人機的雷達截面積未知，無法僅通過雷達實現識別。

殺傷類裝備

殺傷類裝備是綜合采取各種行動來拒止作戰目標，作用方式包括軟殺傷、硬殺傷等。

在硬殺傷手段方面，歐美等國較為青睞激光攔截技術，并取得了長足的進步。

2016年8月，波音公司發布了緊湊型激光武器系統（CLWS）。通過發射10千瓦的激光束，該系統可以立即摧毀35千米外的無人機。CLWS可拆分成四部分，可由兩人運送，15分鐘內就可以在野外組裝部署完畢。

2016年1月有報道透露，在2015年美國國防部組織的代號為“黑刺”（Black Dart）的反無人機演習中，波音公司演示了CLWS的反無人機能力。在演習中它用持續時間為10秒的激光擊落了一架微型無人機。外國網站將此次試驗形容為“用昂貴的放大鏡烤一只螞蟻”。

高能激光武器、高功率電磁武器等技術的優點是效能“確定”，可對目標實施不可逆的硬摧毀，且效能投遞速度非常高（光速量級），此外，該技術還可以在低功率情況下實現干擾效果；缺點是受限于前期傳感器對目標的探測、跟蹤、識別、引導能力，效能受目標性狀、材料、距離影響較大，且成本高。

美國陸軍基于反火箭、火炮和迫擊炮（C-RAM）的“擴展區域防御與生存能力”（EAPS）項目，也在推進反無人機系統的研究，主要依靠50毫米口徑機關炮發射指令制導炮彈攻擊無人機，利用精確追蹤雷達、射頻收發系統、火控計算機實施瞄準和彈道控制。EAPS項目于2015年成功進行了2次反無人機試驗。首次試驗成功攔截了一架巡航無人機，第二次試驗采用改進的火控系統，提高了攔截距離，成功攔截了2架無人機。試驗表明，EAPS項目所采用的火炮技術已具備反無人機能力，一旦軍方提出需求，便可進入生產部署階段。

這種傳統火力打擊技術的優點是成本低，效能“確定”，可對目標實施不可逆的硬摧毀；缺點是受限于前期傳感器對目標的探測、跟蹤、識別能力，且效能投遞速度低。

除了利用激光武器和傳統火力等對無人機進行“硬殺傷”外，美、英等國對無線電干擾技術等“軟殺傷”手段的研究也方興未艾。上文提到的AUDS和空客防御與太空公司反無人機系統都具有無線電干擾功能。

美國巴特勒（BATTELLE）國家安全研究與發展公司在2015年10月公布“無人機防御者”（DroneDefender）無線電射線步槍。使用者只需將槍身上的光學瞄具瞄準目標，然后扣動扳機，“無人機防御者”就能發射一束30°的圓錐輪廓無線電脈沖，中斷對方無人機的通信系統。該槍重4.5千克，冷啟動時間為 0.1秒，反應十分迅速，在攜帶備用電源的情況下，步槍可連續工作5小時。巴特勒公司表示，操作這款步槍不需要經過特殊訓練，稍加培訓就可靈活掌握。

電子干擾技術（包括通信干擾技術、雷達干擾技術、光電干擾技術、導航干擾技術等）總的來說技術含量相對較低，成本較少。目前市面上大多數無人機均采用GPS衛星導航系統/慣性導航系統/超聲波雷達相結合的導航方式。要想讓GPS信號受到干擾并不難，反無人機系統只需向目標無人機發射一定功率的定向射頻即可，無人機GPS信號受到干擾后無法獲得精確的自身坐標數據，就會在一定程度上失控以至于作業失敗。這種方式也是諸多“圍剿”無人機技術中最溫和的一種，不一定會讓無人機墜落，是一種通過干擾降低無人機“有害目的性”的方式，缺點是難以應對高復雜度無人機，附帶損傷和電磁誤傷問題嚴重。

反無人機系統發展趨勢

反無人機技術尚處于探索階段，基于不同原理的各型反無人機系統層出不窮，但反無人機系統實現實戰化尚需一段時間。通過前面的關鍵技術特點分析不難看出，單一的偵察與打擊手段很難達到較好的反制效果，因此，發展一型具有普遍適應性的實戰化反無人機系統迫在眉睫。

同時，反無人機技術的難度也正不斷增加。伴隨微機電技術和隱身技術的發展，無人機向小型化、微型化、隱身化方向發展，這種趨勢增加了對其進行探測跟蹤和預警的難度。伴隨無人機開放式架構的發展，有效載荷已經實現模塊化，無人機在發揮ISR（情報，電子監視，偵察）功能的同時，可發揮打擊作用，即飛行中的無人機對地面威脅實時偵察，一旦發現威脅，可實施打擊，這種趨勢增加了空防系統的壓力。此外，伴隨無人機數據鏈技術的發展，使得無人機的閉環控制成為可能，通信效率和抗干擾能力增加，通過電子干擾技術干擾無人機的難度加大。未來，無人機與反無人機的較量還會持續下去。