反無人機作戰(zhàn)研究

王藝超，鄧春雨，孟祥宇，王苗

95894部隊

本文分別介紹反無人機作戰(zhàn)中的幾種常見對策，包括利用射頻分析儀、聲波傳感器、光學傳感器、雷達等設備對無人機進行探測；利用射頻干擾器、GPS導航誘騙器、高功率微波武器對無人機進行干擾；利用火力打擊、防御型無人機和高能激光武器對無人機進行毀傷。同時，分析各種反無人機對策的優(yōu)缺點，為反無人機作戰(zhàn)研究提供有益參考。

在過去二十年中，無人機在軍事中的使用急劇增加，其任務范圍涉及情報收集、監(jiān)視、偵察、打擊、戰(zhàn)斗支持等多種任務，而隨著戰(zhàn)爭形態(tài)加速向智能化方向演進，無人機憑借抗毀性強、成本低、作戰(zhàn)效費比高等優(yōu)勢，對傳統(tǒng)防御系統(tǒng)提出了極大的挑戰(zhàn)。為了消除無人機威脅，目前軍方主要采取探測、干擾、毀傷三種措施對無人機進行反制。未來，軍方如何開展反無人機作戰(zhàn)，亟須深入研究和探討，并拿出切實有效的對策。

反無人機作戰(zhàn)的對策

探測

目前，無人機蜂群的防護能力不強，作戰(zhàn)半徑有限，須要由運載平臺輸送到打擊范圍的上空，然后發(fā)射或投放。因此，可以充分利用多源探測手段，盡早發(fā)現(xiàn)無人機蜂群的運載平臺，從源頭上阻止無人機蜂群戰(zhàn)斗力的釋放。但是，無人機探測是一項富有挑戰(zhàn)性的任務，由于大多數(shù)無人機尺寸小，其雷達信號特征與鳥類相似，加之有些無人機具有隱形性或涂覆了隱身涂料，減小了雷達特征。因此，僅依靠雷達探測并不是一個可行的選擇，因此必須設計有效的解決方案來探測正在接近的無人機。

（1）射頻分析儀

圖1 無人機射頻分析儀。

射頻(RF)分析儀由一個或多個接收無線電波的天線和分析射頻頻譜的處理器組成，用于探測無人機和控制器之間的無線電通信信號。一些射頻系統(tǒng)能識別常見的無人機型號，甚至可以識別無人機和控制器的MAC地址。射頻分析儀的優(yōu)點是成本低，可以探測和識別多架無人機和控制器，并定位無人機和控制器的位置。但是，在擁擠的射頻區(qū)域，其探測效率較低，不能長時間定位和跟蹤無人機。

（2）聲學傳感器

在飛行過程中，無人機會產(chǎn)生噪聲。聲學傳感器能發(fā)現(xiàn)微小型無人機的存在，并根據(jù)無人機特有的聲學信號特性對目標進行分類。通常聲學傳感器中的一個麥克風或麥克風陣列，可檢測無人機發(fā)出的聲音，并計算無人機的飛行方向。

與雷達相比，聲學傳感器能探測近場范圍內(nèi)的所有無人機，而其他技術卻難以實現(xiàn)。同時，聲學傳感器擁有高機動性和快速部署的特點，可以填補其他傳感器的盲區(qū)。然而，一些重要因素限制了傳感器對無人機產(chǎn)生的聲音進行檢測，聲學傳感器單向測量直線距離只有幾百米，而無人機產(chǎn)生的噪聲通常具有非常低的信噪比，在嘈雜的環(huán)境中探測無人機相當困難，在較遠的距離，無人機發(fā)出的聲音會在背景噪聲中丟失。

（3）光學傳感器

圖2 麥克風陣列聲學傳感器。

圖3 無人機探測光學傳感器。

光學傳感器本質(zhì)上是一臺攝像機。除可見光相機外，光學傳感器也可以是紅外熱成像儀，可在低能見度條件下和夜間使用。由于光學傳感器能定位由電機或發(fā)動機產(chǎn)生的熱源，而且熱源位于無人機結(jié)構(gòu)中的固定位置，光學傳感器利用紅外影像參考庫中的信息，有助于自動識別物體外形。但是這種方式在黑暗、霧等環(huán)境下表現(xiàn)不佳。

（4）無人機探測雷達系統(tǒng)

大多數(shù)雷達以脈沖形式發(fā)送無線電信號，然后監(jiān)聽“回聲”，但是幾乎所有雷達均為大型目標跟蹤而設計，比如客機，很難捕捉小目標。

“埃爾維拉”（ELVIRA）是荷蘭羅賓雷達系統(tǒng)公司研制的一種專用無人機探測雷達系統(tǒng)。該系統(tǒng)以追求高性價比為設計原則，將智能化軟件與雷達硬件完美結(jié)合，實現(xiàn)了極強的探測能力，其先進調(diào)頻連續(xù)波技術，實現(xiàn)了極強的抗干擾能力。

“埃爾維拉”探測雷達系統(tǒng)擁有360°全方位覆蓋能力，能夠進行多雷達系統(tǒng)組網(wǎng)探測、持續(xù)跟蹤、高精度定位，可同時處理數(shù)百個目標，并能克服黑夜，霧等因素帶來的影響，從而實現(xiàn)無限制性探測。

干擾

另一個反無人機對策是，利用干擾系統(tǒng)及無人機固有的通信和導航系統(tǒng)，對無人機蜂群進行干擾甚至控制。即使自主性較高的無人機，也須要獲取外部信號如GPS信號進行導航。無人機利用GPS、無線電波等通信和導航系統(tǒng)執(zhí)行任務，因此每一個通信通道都可能成為干擾設備進入無人機內(nèi)部系統(tǒng)的潛在入口，即使沒有軍用技術，人們也很容易利用傳輸協(xié)議以及無人機硬件/軟件的漏洞，對無人機實施GPS導航誘騙、干擾、和無線網(wǎng)絡對抗。

（1）射頻干擾器

射頻干擾器是一種移動式或手持設備，可向無人機傳輸大量射頻能量，掩蓋控制器信號。優(yōu)點是成本較低，使用靈活，但是有可能影響和干擾其他無線電通信，并導致無人機產(chǎn)生不可預測的行為，在無意中會將無人機驅(qū)趕到其他區(qū)域。

（2）GPS導航誘騙器

從基地起飛后，無人機須要高度依賴GPS導航，才能到達目標區(qū)域。因此，無人機GPS導航信號很容易受到干擾技術的影響，特別是GPS導航誘騙。

圖4 “埃爾維拉”無人機專用探測雷達系統(tǒng)。

圖5 手持射頻干擾器可干擾無人機信號。

圖6 GPS誘騙器誘騙無人機。

GPS導航誘騙器向無人機發(fā)送新的誘騙信號，取代了無人機原有的GPS導航信號，使無人機被“誘騙”，而通過實時改變GPS導航坐標，誘騙器可以控制無人機的航線，從而誘導無人機到達一個“安全區(qū)”。但事實上，隨著傳感器和導航技術的發(fā)展，一些反誘騙技術越來越成熟，諸如軍用“選擇性可用反誘騙模塊”（SAASM)可以減小美國軍方GPS導航誘騙干擾器的影響。此外，有些無人機一旦發(fā)現(xiàn)GPS導航誘騙或干擾，可以使用視覺、紅外、雷達、聲納、電子/電磁探測等傳感器，在沒有GPS導航信號的環(huán)境中也能完成導航。

（3）高功率微波武器

高功率微波(HPM)武器產(chǎn)生的電磁脈沖(EMP)能夠干擾電子設備。由于電磁脈沖產(chǎn)生的破壞性電壓和電流會干擾無線電通信鏈路，這種干擾甚至可以破壞無人機周邊的其他設備通信鏈路。高功率微波武器包含一個天線，可將電磁脈沖聚焦在某個方向，減少潛在的附帶損害。但其成本較高，并存在無意中干擾通信系統(tǒng)或破壞其他電子設備的風險。

無人機功能的發(fā)揮依賴于傳感器、自動處理系統(tǒng)等機載系統(tǒng)的工作，而摧毀機載電子設備，就相當于毀傷了無人機，微波武器能實現(xiàn)對無人機的毀傷。

毀傷

反無人機蜂群可采用電子干擾等“軟殺傷”方式，破壞無人機蜂群和控制系統(tǒng)之間的信號聯(lián)結(jié)，使無人機蜂群直接失控墜毀或者自動返回基地。但是，如果無人機蜂群采用自組網(wǎng)執(zhí)行攻擊任務，脫離遠程信息交互，蜂群內(nèi)部信息交互得到防護，“軟殺傷”方式可能難以奏效。所以，為擊敗敵方的威脅，部隊將采用火力攻擊、無人機“自殺式”攔截、激光武器系統(tǒng)和導彈攔截等“硬殺傷”方式來消除威脅。

（1）火力攻擊

火力攻擊通常是打擊無人機的主要手段。值得注意的是，火力攻擊可以由人員或防空系統(tǒng)實施。不過，這種解決方案受幾個因素限制，首先，無人機尺寸可能較小，給攻擊技術帶來很大的挑戰(zhàn)；第二，晝夜、低能見度等條件會阻礙火力攻擊；第三，對無人機蜂群實施火力攻擊，效果欠佳。

（2）無人機反無人機

圖7 高功率微波武器產(chǎn)生的電磁脈沖可干擾無人機。

防御型無人機獵殺敵方無人機的主要優(yōu)勢是，第一，防御者通常在距離無人機發(fā)射點非常近的地方操控無人機，防御型無人機的穩(wěn)定性不是問題，而相比之下，敵方無人機在到達目標區(qū)域之前，反而要飛行更長的距離，這使敵方無人機在飛行過程中產(chǎn)生了更多的不穩(wěn)定性因素；第二，防御型無人機如果裝備適當?shù)奈淦鳎梢宰鳛轱w行攻擊平臺或使用“自殺”模式，直接碰撞摧毀敵方無人機，不過這種對策仍存在一定局限性，無人機通常也有弱點，如機載系統(tǒng)容易被破壞或?qū)Ш较到y(tǒng)被誘騙；第三，部署防御型無人機須要時間，當敵方無人機突然發(fā)起襲擊時，防御型無人機可能不會快速響應。

（3）導彈攻擊

導彈的飛行速度和命中精度足以摧毀無人機，但在某些反無人機作戰(zhàn)場景中使用導彈并不是一種經(jīng)濟有效的解決方案。雖然某些無人機的價格非常低，但它與導彈的成本毫無關系。導彈是一次性武器，其價格過于昂貴，無法大規(guī)模部署。

（4）激光武器攻擊

激光武器系統(tǒng)是一種基于高能氟化氘化學激光器的定向能量武器。該系統(tǒng)以窄光束形式發(fā)射電磁輻射光，當激光束擊中目標時，將把相當多的能量聚集在目標上，使目標燃燒，或以其他方式觸發(fā)嚴重毀傷。此外，激光武器系統(tǒng)還可以跟蹤目標的運動，并讓激光束在目標的聚焦區(qū)域達到最大強度，因此激光武器非常適合攻擊小型移動目標，比如無人機蜂群。然而，由于激光武器采用激光束攻擊無人機，其對大氣條件和煙幕非常敏感。此外，如果激光束被反射，偏離目標，激光武器的攻擊效果將大幅降低。所以，使用耐燒蝕材料覆蓋無人機，或用鏡子覆蓋無人機，可以有效對抗大多數(shù)激光武器，至少能降低激光武器的攻擊效率。

無人機現(xiàn)在已經(jīng)廣泛使用，其在作戰(zhàn)中的運用只會不斷增加。隨著無人機技術的不斷進步，無人機的性能越來越優(yōu)異，反無人機作戰(zhàn)面臨巨大的挑戰(zhàn)。目前，反無人機作戰(zhàn)沒有一個近乎完美的解決方案，但是人類正處于技術引發(fā)大規(guī)模變革的時代，無人機技術將改變戰(zhàn)爭形態(tài)。因此，多種反無人機技術的綜合使用也許是最好的解決方案。

圖8 洛克希德馬丁公司“阿拉丁”(ALADIN)激光武器。