“低慢小”無人機高效費比反制技術的研究

劉小旭 萬子平

【摘要】本文研究了針對無人機的主要防御技術，包括探測和對抗技術。我們通過分析無人機的光電探測能力，提出了一種針對 “小、慢、低”無人機的低成本探測和威懾方案。對機槍、榴彈和無人機對抗這三種主要硬殺傷防御手段進行研究，確定其各自的優劣勢。并結合現有技術，建立了一個綜合評價體系，考慮了目標多樣性、作戰單元損傷機制差異、作戰意圖的不可預測性、目標反射特性的復雜性等因素，旨在提高無人機反制措施的成功率。

【關鍵詞】-

引言

無人機技術在現代化戰爭中已經逐漸成為重要的作戰裝備，在偵察和情報收集、精確制導和打擊、近程防御和維護巡邏、高速突襲和快速反應、特殊作戰等領域發揮著重要作用，以2020年納卡戰爭為例，阿塞拜疆為了奪回爭議領土納卡地區，大量使用了無人機進行偵察和打擊，這些無人機的高精度導航系統和精準武器使其能夠有效地摧毀亞美尼亞的軍事設施和裝備，同時也減少了阿塞拜疆自己部隊的傷亡。隨著無人機技術在現代化戰爭中的頻繁使用，如何有效地防范和打擊無人機所帶來的威脅已成為了各個國家維護國家安全的當務之急。本文從“低慢小”無人機的探測技術出發，分析針對“低慢小”無人機的硬殺傷防御手段，建立了一個綜合考慮目標多樣性、作戰單位破壞機制差異、作戰意圖的不可預測性、目標反射特性的復雜性等因素的綜合評價體系，旨在提高無人機對抗的成功率。

一、無人機定義及反無人機技術

無人機按照飛行質量、速度、高度，分為五個威脅等級。根據不同的無人機威脅等級，其應對手段也有所不同。結合現有的反無人機技術，在高效費比前提下，以高成熟度的技術實現對一級無人機的有效毀傷和對二級無人機形成威脅。一、二級無人機的分類如表1所示。后續將一、二級無人機，統稱為“低慢小”無人機[1]。

二、搜索跟蹤模塊

搜索跟蹤模塊提供對無人機目標的全方位搜索警戒能力，用于對目標的早期預警和威脅評判。目前采取的技術手段可為雷達+光電[2-3]。兩種技術國內均有比較成熟的產品可以提供，可按需要選擇。由于主要偵查目標為小型偵查無人機或無人機群，因此需對該類無人機任務能力及拒止距離進行充分分析才能選取最為合適的偵查模塊。

常見的一、二類無人機有大疆精靈系列無人機、美國的“美洲獅”RQ-20 無人機。

分析不同探測概率下兩型無人機可見光相機，對長3 m、高2 m 的車輛最大分辨距離，在50%概率下“美洲獅”無人機可見光相機對目標識別距離為 2. 7 km，辨別距離為 1. 4 km；大疆精靈 4 Pro 可見光相機對目標識別距離為 1. 8 km，辨別距離為 0. 9 km。“美洲獅”機載紅外相機分辨率640×512像素、視場角為 24°。結合“美洲獅”分辨率和分辨概率，判斷在50%概率下紅外相機對長3 m、高2 m的車輛最大成像識別距離為1. 1 km，辨別距離不大于0.56 km。

由于有效載荷能力有限，小型無人偵察機的探測距離一般不超過3公里。因此，選擇具有3公里以上探測、識別和跟蹤能力的雷達加光電子搜索跟蹤模塊，可以有效抑制“低慢小”無人機任務的實現，滿足國防作戰要求。

三、高效費比打擊手段分析

應對“低慢小”無人機目標，打擊手段需滿足：高射速、大殺傷半徑、高響應速度這三個特點，才能提高對“低慢小”無人機的攔截概率。目前針對該類無人機近程打擊手段，以高效費比為目標進行考慮有：機槍、空爆榴彈、無人機反無人機等技術[4-7]。

本文將著重對機槍、空爆榴彈、無人機反無人機技術的國內外研制情況進行詳細介紹，對比分析各項技術的無人機毀傷能力。

（一）機槍

利用機槍打擊無人機的成本較低，易于推廣和使用，而且機槍結構簡單、使用便捷，可以在惡劣環境下使用，具有良好的可靠性。機槍反制無人機技術缺點與優點一樣明顯，主要集中在以下兩點：

1.瞄準和射擊：面對低速小型無人機，機槍射擊時需要進行微小角度的調整，這要求機槍具有極高的操作精度和反應速度。

2.射擊精度的提升能力有限，面對靈活機動且體型微小的無人機，現有的機槍彈道和射表無法進行有效應對。因此目前機槍反制無人機技術主要聚焦在槍瞄輔助系統和彈的研究上。

利用機槍打無人機，當具備一套完善的彈道解算算法和穩定跟蹤輔助系統時，效費比無疑是可觀的，但當面對多目標來襲的低慢小無人機時，應盡可能提升機槍的持續作戰能力以達到利用火力覆蓋網拒止無人機的目的，如針對大容量彈箱及連續供彈技術的研發。

（二）空爆榴彈

空爆榴彈主要是通過在目標附近引爆，形成“彈片云”對無人機進行殺傷。其優勢和不足之處如表2所示。

通過發射較少彈數的空爆榴彈來毀傷近距離的“低小慢”無人機，從殺傷機理上看是極其有效的。但考慮到榴彈的初速低的特點，為提高對無人機的攔截概率，應盡量選用可在較短的攔截時間內，發射較多彈數的高射速的武器發射系統或利用“齊射”技術，來增加對無人機的毀傷概率。

（三）無人機反制無人機

無人機反無人機技術較為成熟的是無人機攜帶打擊武器進行摧毀的方式。

無人機攜帶武器打擊無人機技術主要需考慮以下幾點：

1.集成設計：將武器系統與無人機平臺進行集成設計，確保武器與平臺之間的兼容性和協同作戰能力。

2.制導技術：將制導系統與武器集成，并且在無人機上安裝先進的傳感器和控制系統，用于確定目標位置、跟蹤運動目標、指引武器進行精確打擊等。

3.負載能力：無人機有一定的承載能力，以承擔搭載武器及其所需的動力、控制和通信設備等額外負荷。

4.電子干擾抗性：無人機需要具備一定程度的電磁干擾抗性，以及抵御其他可能影響其戰斗效果和生存能力的電磁和非電磁攻擊。

攜帶武器的無人機現在的技術已相對完善，并在現代戰爭中得到了廣泛應用。未來發展和優化的方向是解決通信延遲問題，確保及時傳輸控制信號和影像信息；提升反應速度和抗干擾能力；提高電池續航能力，延長飛行時間；改進目標檢測和跟蹤技術、增強無人機的自主性和智能化水平等。

四、反無人機的毀傷和探測指標體系的建立

在考慮效能和成本的前提下，以上三種反制無人機的技術確實具有較高的性價比。要想利用這些技術的優點并避免其局限性，筆者認為構建目標毀傷和探測指標體系至關重要。即對反無人機的毀傷和探測形成初步的指標體系，基于雷達信號和光電觀瞄、偵測儀的多信息融合毀傷效果綜合評估能實現信息上的互補，提高毀傷評估結果的穩定性和可靠性。

（一）目標無人機毀傷效果等級劃分

將無人機遭受火力打擊后的毀傷效果評估定義為以下三種情況，使得指揮系統輔助軟件或操作人員能夠獲得簡潔明了的再打擊建議：

（1）徹底毀傷，指機槍毀傷或榴彈空炸毀傷以足夠大的能量和小的交會角度命中無人機，使其發生明顯的轟燃、轟爆，運動狀態發生了劇烈且明顯的改變；

（2）任務毀傷，指雖未徹底毀傷無人機，但目標無人機運動軌跡偏移既定飛行路線或彈頭彈道發生偏離，致使其喪失了偵測或攻擊我方的能力，判定攔截成功；

（3）未毀傷，指通過雷達跟蹤目標情況或光電觀瞄、偵測儀返回圖像都顯示目標無人機未被有效攔截，攔截失敗。

（二）目標無人機毀傷效果評估流程

基于雷達信號和光電觀瞄、偵測儀的目標無人機毀傷評估判定流程如下圖1所示。

五、總結

機槍作為一種傳統的反制無人機方法，憑借高射速和高精度能有效摧毀空中目標。然而，針對體型較小、數量眾多且易避開探測的低慢小無人機，機槍仍然存在缺陷。榴彈發射器能向空中發射炮彈，在敵方無人機附近形成破片進行摧毀，具備較遠的射程和較大的破壞力。盡管如此，由于射速慢且空炸偏差大，榴彈發射器擊中小型無人機的概率較低，也可能對周圍無辜受害者造成誤傷。無人機反無人機的方法精確度較高，誤傷風險較低，但在某些情況下技術難度與成本較高。雖然這三種近距離反制無人機技術都具備一定的性價比，但仍需注意各自存在的問題。為確保無人機反制技術成功應用，建立全面的評估體系是關鍵，需考慮目標多樣性、戰斗部毀傷機理差異、作戰意圖難預測以及目標毀傷反應的復雜性。

參考文獻

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[3]段儒杰. 基于被動音頻的低小慢目標探測方法[J]. 電子測量與儀器學報， 2021，35（10）：41-47

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[7]韓曉飛.激光防御低慢小目標的關鍵技術分析[J].激光與紅外期刊，2013，43（8）：867-871.

（作者單位：劉小旭，湖南宇正智能科技有限公司；萬子平，國防科技大學智能科學學院）