近年來,全球無人機市場規(guī)模年均增長率超過20%,在帶來經濟效益的同時,也產生了嚴重的安全隱患。其濫用現(xiàn)象給民航安全、軍事安全及個人安全造成了極其嚴峻的威脅。據(jù)統(tǒng)計,2022年全球發(fā)生無人機擾航事件超過200起,軍事領域的無人機滲透事件增長達300%。在此背景下,反無人機技術(C-UAS)已成為國際安全領域的研究熱點。
戰(zhàn)術反無人機電磁干擾槍。DroneShield公司設計研發(fā)的戰(zhàn)術反無人機電磁干擾槍(DroneGun Tactical),是一種便攜式、形似步槍的設備,旨在干擾無人機與操控者之間的通信鏈路。該設備通過定向發(fā)射射頻信號,可有效干擾無人機的操控。這種干擾會迫使無人機啟動安全降落程序,或自動返回起飛點,從而阻止其惡意活動或侵入限制空域。戰(zhàn)術反無人機電磁干擾槍的有效射程可達2千米,可在各種環(huán)境條件下有效操作,使操控者能夠在安全距離內消除無人機威脅。該設備可即刻切斷無人機與操控者之間的聯(lián)絡,防止操控者通過無人機搭載的攝像頭獲取目標位置信息,增強保護區(qū)域的保密性。此設備還具備擾亂衛(wèi)星導航信號的能力,能有效干擾無人機的定位和導航功能,使其難以繼續(xù)按設定路線飛行。此外,該設備不會對無人機造成物理損傷,便于后續(xù)取證并追蹤無人機來源;還可同時干擾多個射頻頻段(如433MHz、915MHz、2.4GHz、5.8GHz),適用于多種無人機型號。
無人機防御者V2。美國公司Battelle研發(fā)的無人機防御者V2(DroneDefender V2),是一款輕便的手持設備,專為近距離防御無人機設計。該設備的原理同戰(zhàn)術反無人機電磁干擾槍相似,通過定向發(fā)射射頻信號,干擾無人機的控制信號,使其與操控者失去連接,進而迫使其降落或返回起飛點。該設備的便攜性和易用性,使其成為安保人員和執(zhí)法人員應對快速反應場景的得力工具。
高能激光武器系統(tǒng)。雷神公司研發(fā)的高能激光武器系統(tǒng)(High-Energy Laser Weapon System,HELWS),代表了一種先進的無人機防御手段。該系統(tǒng)利用高能激光束,既可以毀傷無人機的控制線路等敏感部件,也可以燒穿其機翼、蒙皮等結構部件,使無人機失效或被摧毀。激光武器可精確控制激光波束能量,快速轉換方向,對無人機機尾、機翼等關鍵部位進行灼傷、摧毀,具有威力大、精度高、成本低、小型化、無污染且能抵抗電磁干擾的優(yōu)勢,但對天氣條件和能源保障有較高要求。
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戰(zhàn)術反無人機電磁干擾槍
機動近程防空系統(tǒng)。美國防部認為,激光武器是對抗小型無人機的最佳武器裝備,其研發(fā)的機動近程防空系統(tǒng)(M-SHORAN)是導彈與高能激光武器并行的新型陸軍防空武器。該武器的核心就是裝備了50千瓦激光器的定向能武器。該系統(tǒng)能有效探測、跟蹤與截獲無人機蜂群。這里所說的無人機蜂群,并非簡單的數(shù)量疊加,而是指一種先進的作戰(zhàn)系統(tǒng),其核心在于去中心化控制和自主協(xié)同能力;使其能夠像自然界蜂群一樣執(zhí)行智能協(xié)同、飽和攻擊。傳統(tǒng)武器難以應對這種同時從多個方向來襲的智能集群,而激光武器憑借其光速攻擊、近乎無限的“彈藥”儲備和極低的單次發(fā)射成本,能夠在短時間內攔截大量目標。2021年,搭載美國定向能機動近程防空系統(tǒng)的斯特瑞克輕型戰(zhàn)車,在俄克拉荷馬州的錫爾堡參加了戰(zhàn)斗場景作戰(zhàn)測試,這標志著激光武器對抗無人機群的技術距實戰(zhàn)運用更近一步。總的來看,該系統(tǒng)成本低,具備擊毀大量目標的能力,是性能卓越的反無人機蜂群利器。由此可見,反無人機領域的激光武器已逐漸向實戰(zhàn)化邁進。
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安裝在一輛皮卡車后部的VAMPIRE系統(tǒng)
天墻巡邏系統(tǒng)。天墻巡邏系統(tǒng)(SkyWall Patrol)是英國OpenWorks Engineering公司研發(fā)的一款先進的便攜式反無人機攔截系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用壓縮空氣動力發(fā)射技術,通過智能瞄準裝置鎖定目標后發(fā)射特制網彈,網彈可在空中精準展開并纏繞無人機旋翼,迫使其降落,實現(xiàn)非破壞性、低附帶損傷的攔截效果。其優(yōu)勢主要有三。一是安全可靠性高,采用非動能攔截,無爆炸破片產生,適用于機場、核電站等敏感區(qū)域。二是取證便利性強,能夠完整保存敵方無人機數(shù)據(jù),如2022年烏克蘭用類似系統(tǒng)截獲俄軍海鷹-10無人機的電子偵察模塊。三是響應速度快,一鍵式操作,可在3秒內完成瞄準、發(fā)射,有效攔截距離可達100米。
德創(chuàng)追蹤器。德國科技公司Dedrone GmbH研發(fā)的德創(chuàng)追蹤器(Dedrone Tracker),是一個綜合性的多傳感器探測與追蹤平臺。德創(chuàng)追蹤器融合了射頻傳感器、攝像頭及機器學習算法,能實時提供無人機活動相關的態(tài)勢信息。該系統(tǒng)可探測并分類無人機、追蹤其飛行軌跡,甚至能夠識別無人機操控者。這些信息對于評估潛在威脅、及時采取應對措施至關重要。德創(chuàng)追蹤器通過整合多種傳感器技術,確保了在復雜環(huán)境中探測和識別無人機時具有較高的準確性和可靠性。目前,該系統(tǒng)已服務于北約成員國軍方、歐洲國際機場及中東能源設施。
智能反無人機防御系統(tǒng)。由英國Blighter Surveillance Systems、Chess Dynamics與Enterprise Control Systems三家公司聯(lián)合研發(fā)的智能反無人機防御系統(tǒng)(Anti-UAV Defense System,AUDS),是一款集成探測、跟蹤與攔截功能的一體化反無人機系統(tǒng)。該系統(tǒng)整合了雷達、光電和紅外傳感器,能在不同距離和高度探測并追蹤無人機。一旦探測到目標無人機,該系統(tǒng)可通過部署干擾、信號欺騙等電子對抗措施擾亂目標運行。此外,該系統(tǒng)還可配備網兜或拋射物等攔截裝置。該系統(tǒng)的模塊化設計特性,使其可根據(jù)不同場景需求進行定制,以滿足特定安全防護需求。目前已部署于中東、歐洲國際機場及G7峰會安保場景,成功攔截包括改裝自殺式無人機在內的300多起無人機入侵事件。
模塊化多任務巡飛彈系統(tǒng)。模塊化多任務巡飛彈系統(tǒng)(Vehicle Agnostic Modular Palletized ISR Rocket Equipment,VAMPIRE)是美國L3Harris公司研發(fā)的一款模塊化、低成本巡飛彈系統(tǒng),可在多種陸基與海基平臺上快速部署,用于執(zhí)行情報監(jiān)視偵察(ISR)和精確打擊任務。作為美軍新一代模塊化巡飛彈系統(tǒng),VAMPIRE系統(tǒng)的核心優(yōu)勢體現(xiàn)在三個方面。一是多平臺適配性,VAMPIRE系統(tǒng)的核心設計理念是“即插即用”,采用標準化20英尺集裝箱模塊,可快速集成至戰(zhàn)術車輛、海軍艦艇或固定據(jù)點;相比俄羅斯柳葉刀巡飛彈(依賴專用發(fā)射車),VAMPIRE系統(tǒng)無平臺依賴性,真正實現(xiàn)了“車船兩棲”作戰(zhàn)能力。二是低成本可消耗性,VAMPIRE系統(tǒng)的單價為3~5萬美元,僅為標槍導彈成本的十分之一。三是任務靈活性,VAMPIRE系統(tǒng)具備偵察、待機、打擊3種模式,偵察模式下可以實現(xiàn)70千米半徑范圍內實時高清成像;待機模式下,可以在目標區(qū)域上空持續(xù)盤旋30分鐘以上,通過機載AI算法自動掃描戰(zhàn)場環(huán)境,智能標記高價值目標并為操控者提供打擊建議。一旦確認目標,系統(tǒng)可立即切換至打擊模式,以超過500千米/小時的俯沖速度實施精確打擊,這種多模式即時切換能力,使得前線部隊可在發(fā)現(xiàn)目標的同一平臺完成“偵—打—評”全流程作戰(zhàn),大幅縮短殺傷鏈時間。
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智能狙擊火控系統(tǒng)
智能狙擊火控系統(tǒng)。SMASH 2000L是以色列Smart Shooter公司為美國陸軍研發(fā)的反無人機系統(tǒng)(SMASH 2000L Optics),屬于一款模塊化智能火控系統(tǒng),可加裝于步槍、沖鋒槍或輕機槍上,通過AI目標追蹤、彈道計算和射擊輔助功能,精確瞄準并摧毀小型無人機。SMASH 2000L通過AI技術彌補了人類射手的生理局限,該系統(tǒng)代表了輕武器智能化的新方向,正在改寫近距離作戰(zhàn)的戰(zhàn)術規(guī)則。
柵格系統(tǒng)與哨兵塔。美國防科技公司Anduril Industries研發(fā)的柵格系統(tǒng)與哨兵塔(Lattice System & Sentry Tower),為無人機防御提供了一套由人工智能驅動的全面解決方案。其中,柵格系統(tǒng)是一種由分布式傳感器、AI分析中樞和自動化武器站組成的智能防御網絡,能自主地探測、分類并追蹤目標,發(fā)出潛在威脅警報,并提供應對威脅的方案,通常與哨兵塔協(xié)同部署。而哨兵塔則是整合了雷達和光學傳感器與先進的計算能力,以實時處理數(shù)據(jù)并識別威脅。該套系統(tǒng)可配備干擾器或攔截器等各類干擾裝置,根據(jù)特定無人機威脅需求進行定制化配置,以應對特定的無人機威脅。
雷神之錘。雷神之錘系統(tǒng)(Mj?lnir)是由美國空軍研究實驗室(AFRL)主導研發(fā)的一款高功率微波(HPM)定向能武器,旨在為前方作戰(zhàn)基地等關鍵設施提供針對小型無人機群的低成本防御。該系統(tǒng)的核心能力在于其高功率微波發(fā)射技術。該系統(tǒng)并非通過物理攔截,而是通過瞬間發(fā)射強大的微波脈沖、燒毀或癱瘓來襲無人機的電子元件,從而實現(xiàn)軟殺傷。這種攻擊方式以光速進行,難以規(guī)避,且其波束特性使其能夠同時覆蓋一個扇面區(qū)域內的多架無人機,非常適合應對密集的集群攻擊。作為其前身項目“戰(zhàn)術高功率作戰(zhàn)響應器”(THOR)的升級版,雷神之錘專注于提升設備的可靠性和可維護性,以適應嚴苛的戰(zhàn)場環(huán)境。根據(jù)公開的采購合同信息,該系統(tǒng)的原型機已于近年完成交付并進入測試階段,旨在盡快形成戰(zhàn)斗力。
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安裝在M4A1步槍上的SMASH 2000L瞄準鏡
沉默弓箭手反無人機系統(tǒng)。沉默弓箭手(Silent Archer)是由美國Syracuse Research Corporation公司研發(fā)的新一代電子戰(zhàn)反無人機系統(tǒng),其核心特點是“偵測—識別—干擾”一體化設計。該系統(tǒng)旨在應對小型、低速、低空飛行無人機所帶來的日益增長的威脅,通過集成雷達、電子傳感器及其他技術,能夠探測、追蹤并擊退這類往往難以被傳統(tǒng)雷達系統(tǒng)檢測到的無人機。沉默弓箭手的模塊化設計使其能夠根據(jù)實際需求進行定制,可與其他防御系統(tǒng)集成,成為保護軍事人員和資產的多功能防御工具。
多域無人系統(tǒng)作戰(zhàn)平臺。美國防高級研究計劃局(DARPA)主導研發(fā)的多域無人系統(tǒng)作戰(zhàn)平臺(Multi-Environmental Domain Unmanned Systems Application,MEDUSA),是下一代跨域無人作戰(zhàn)系統(tǒng),其核心優(yōu)勢在于實現(xiàn)跨域無縫協(xié)同,通過量子加密通信網絡整合空中、地面和水下無人單元,構建智能作戰(zhàn)體系。該平臺搭載的自主決策系統(tǒng),可支持復雜環(huán)境下的實時任務規(guī)劃;具備200個目標同步追蹤能力,能顯著提升戰(zhàn)場感知效率;多模態(tài)隱身設計和分布式能源網絡確保超高生存率;混合供能系統(tǒng)實現(xiàn)理論上的無限續(xù)航。相較于傳統(tǒng)作戰(zhàn)系統(tǒng),MEDUSA將跨域作戰(zhàn)響應速度提升300%,成本降低95%,代表了未來無人作戰(zhàn)的發(fā)展方向。
KuRFS雷達與郊狼無人機協(xié)同反無人機系統(tǒng)。KuRFS雷達是由美國雷神公司研發(fā)的精密跟蹤雷達,與郊狼無人機共同構成美軍低成本分層防空體系中的反無人機系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用“傳感器到射手”直連架構,可實現(xiàn)從目標探測到攔截的秒級響應。KuRFS雷達憑借0.1毫弧度的跟蹤精度與30個目標的同步處理能力,可精準識別8千米范圍內的小型無人機威脅;郊狼無人機則提供直接撞擊、彈藥拋灑等靈活多樣的毀傷方式,單發(fā)成本僅為傳統(tǒng)防空導彈的1%。該系統(tǒng)采用開放式架構設計,15分鐘即可完成戰(zhàn)場部署,且支持與其他傳感器組網。在2023年中東地區(qū)測試中,其攔截成功率達92%。這種“精密感知+低成本攔截”的創(chuàng)新組合,大幅提升了應對無人機蜂群攻擊的作戰(zhàn)效費比,代表著防空武器系統(tǒng)向智能化、模塊化發(fā)展的新趨勢。
從以上14種反無人機系統(tǒng)來看,現(xiàn)代反無人機技術已形成完整的體系架構,主要包含探測識別、電子對抗和物理攔截三類技術。
在探測識別技術方面,反無人機系統(tǒng)主要采用多模態(tài)融合的探測方式。具體可分為3類:一是射頻探測技術,通過分析無人機通信信號特征實現(xiàn)目標識別,典型代表為德創(chuàng)追蹤器,可精準識別2.4GHz、5.8GHz頻段信號,識別準確率高達98%;二是雷達探測技術,以KuRFS系統(tǒng)為代表,其在Ku波段(12~18GHz)工作時,對雷達截面積僅0.01平方米的小型無人機,探測距離可達8千米;三是光電識別技術,通過可見光與紅外熱成像技術的融合,使天墻等系統(tǒng)具備全天候目標追蹤能力。
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電子對抗技術也是反無人機體系的重要環(huán)節(jié)。該技術主要包括3種核心手段:一是通信干擾技術,通過壓制無人機控制鏈路實現(xiàn)軟殺傷,如戰(zhàn)術反無人機電磁干擾槍可同時干擾433MHz、915MHz、2.4GHz和5.8GHz等4個頻段;二是導航欺騙技術,通過發(fā)射虛假衛(wèi)星導航信號誤導無人機,如俄羅斯提拉達-2系統(tǒng)可產生500米的位置偏移;三是協(xié)議破解技術,通過逆向工程實現(xiàn)對特定無人機的控制權奪取,美國沉默弓箭手系統(tǒng)已成功破解多款商用無人機的通信協(xié)議。
物理攔截技術作為最后防線,已發(fā)展出多樣化的攔截方式。例如,動能攔截通過直接碰撞實現(xiàn)硬殺傷。雷神公司的郊狼系列攔截無人機是其中的典型代表,其量產后的低成本優(yōu)勢,為應對集群威脅提供了經濟高效的解決方案。再例如,能量武器利用定向能實施打擊。美國空軍研究實驗室主導的雷神之錘系統(tǒng),可發(fā)射強電磁脈沖,瞬時癱瘓一個扇面內多架無人機的電子系統(tǒng),是實現(xiàn)面防御的新興手段。該系統(tǒng)通過整合動能攔截、雷達、電子戰(zhàn)與定向能武器等,構建分層、高效的綜合作戰(zhàn)體系。
這3類技術的相互補充,共同構成了現(xiàn)代反無人機的完整技術鏈條。
當前無人機反制技術仍面臨顯著的技術瓶頸,主要體現(xiàn)在環(huán)境適應性和系統(tǒng)協(xié)同性兩大方面。
環(huán)境適應性方面。實際測試數(shù)據(jù)表明,現(xiàn)有反無人機系統(tǒng)在復雜環(huán)境下的表現(xiàn)存在明顯局限:城市環(huán)境中,受建筑遮擋和多徑效應影響,系統(tǒng)誤報率高達30%;雨霧等惡劣天氣條件下,激光武器的作戰(zhàn)效能會急劇下降60%以上;而電磁干擾手段在面對采用抗干擾設計的無人機時,平均成功率僅為75%。這些環(huán)境因素嚴重制約了反無人機系統(tǒng)的實戰(zhàn)效能。
系統(tǒng)協(xié)同性方面。主要存在3個關鍵問題:一是各廠商采用的數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一,導致系統(tǒng)間信息共享困難;二是多系統(tǒng)協(xié)同時的響應延遲普遍超過200毫秒,難以滿足應對高速無人機的時效性要求;三是缺乏標準化的硬件和軟件接口,不同系統(tǒng)難以快速集成和擴展。這些系統(tǒng)協(xié)同性問題使得現(xiàn)有的反無人機系統(tǒng)往往只能獨立作戰(zhàn),無法形成體系化的防御能力,在面對無人機蜂群攻擊時尤其捉襟見肘。要突破這些瓶頸,需要在信號處理算法、全天候作戰(zhàn)能力和系統(tǒng)架構設計等方面進行持續(xù)創(chuàng)新。
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雷神之錘反無人機系統(tǒng)
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沉默弓箭手反無人機系統(tǒng)
通過對14種先進反無人機系統(tǒng)的分析可見,當前反無人機技術已形成較為完善的技術體系,但仍存在亟待突破的技術瓶頸。隨著人工智能、量子技術等新興技術的持續(xù)發(fā)展,反無人機系統(tǒng)將向更智能化、網絡化和自主化的方向演進。預計到2030年,反無人機系統(tǒng)的探測距離有望突破20千米,反應時間或將縮短至1秒以內,單系統(tǒng)同時處理目標的能力或將超過100個,這一系列性能的提升有望改變現(xiàn)有的防空作戰(zhàn)模式。同時,需要重視技術發(fā)展伴隨的倫理和法律問題,確保反無人機技術的應用符合國際規(guī)范和人道主義原則。未來,通過技術創(chuàng)新和規(guī)范發(fā)展的雙輪驅動,將有可能構建起更加安全、更高效的反無人機防御體系。
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