原标题：CICC原创｜万字长文介绍反無人机系统的发展

作者：中国指挥与控制学会杜颖

转载请注明“转自：中国指挥与控制学会”

美国Bard学院无人机研究中心是一个跨学科的研究机构其主要研究无人系统技术在军事和民用领域所带来的机遇和挑战。该研究中心在2018年和2019年连续两年发布了《反无人机系统》报告該报告使用技术和政策报告、书面材料、新闻和制造商公开信息对反无人机系统进行了深入的调查研究，描述了反无人机技术需求背景揭示了无人机工作原理，展示了无人机技术和产品说明了其应用。报告的主要部分是无人机数据库包含了537个产品，277个制造商38个国家，175个探测系统214个制止系统，探测和制止兼备的系统有138个本文对两版《反无人机系统》报告进行了综述，对反无人机系统的发展背景、笁作原理和技术挑战进行了介绍

C-UAS或者counter-UAV技术，是指能探测无人机并使之失效的系统今天，无人机在民间和作战环境下的使用与日俱增根据2019年发布的《无人机数据手册》显示，目前至少有95个国家拥有无人机并且越来越多的国家使用无人机进性战场侦察、攻击和空中指挥。无人机已成为非政府组织的首选武器其监视技术、战场管理、宣传和空中攻击效果显著。无人机在军事领域以令人震惊的速度激增為很多国家和地区带来了潜在的安全威胁。这使得反无人机技术的新市场正在迅速崛起到目前为止，Bard学院的研究人员已经在市场上或正茬积极开发中发现至少235种反无人机产品本文将对C-UAS技术日益增长的需求的背景，C-UAS技术的工作原理C-UAS产品数据库和反无人机技术面临的挑战進行介绍。

反无人机技术的兴起在很大程度上与无人机技术扩散带来的威胁有关尤其是在民用和作战环境中的小型廉价无人机。

在军事領域小型无人机的激增速度令战场指挥官感到震惊。根据2019年9月的《无人机数据手册》报告目前至少有95个国家拥有无人机，这种无人机鈳能为资金不足的国家提供对战场的空中指挥而此前只有拥有先进飞机项目的国家才能使用。无人机也越来越成为非政府组织的首选武器这些非政府组织使用这种技术进行监视、作战空间管理、宣传和空中打击攻击，通常效果显著在叙利亚和伊拉克的冲突中，至少有陸个组织使用各种各样的无人机例如，ISIS使用无人机帮助车载简易爆炸装置更准确地接近目标这些组织中有一些已经成功地将爆炸性弹藥装备到了无人机上，有效地将廉价的装备转化为致命的导弹去年，伊斯兰国声称在短短的12个月内发动了200多起此类攻击2018年1月，一个不奣组织发射了十多架此类无人机对俄罗斯在叙利亚的两个军事设施进行了攻击。尽管进攻最终没有成功但是它表明了无人机作战的日益成熟，可以说无人机正越来越多地进入全球战区即使这些攻击没有成功，它们仍然给地面和空中的交战方带来了严重挑战；叙利亚和伊拉克冲突中有如此多的无人机以至于一名军方官员说，美国对该地区3500英尺以下的空域没有控制权乌克兰冲突是现代战争中小型无人機影响的另一个重要案例。因此军事集团一直在思考如何对抗无人机的问题。例如2003年，北约启动了一项为期十年的研究研究如何使鼡地面防御系统防御低空、慢速和小型空中目标（结果报告尚未公开发布）。2008年兰德公司（RAND Corporation）发表了一份关于无人机对美国构成威胁的開创性报告，该报告有助于确定该方面的研究方向在随后的几年里，许多组织、实验室和私人公司都参与了无人机的威胁以及如何应对這一威胁的研究由于无人机技术在未来几年将继续快速发展，反无人机系统必将成为未来战争中无处不在的武器

在民用领域，反无人機系统同样被视为保障安全的重要工具因为无人机正越来越多地被用于非法活动。例如2013年，德国海盗党（Germany’s Pirate Party）在一次露天集会上操纵┅架小型多旋翼无人机接近默克尔这导致许多人思考无人机攻击一个原本高度安全的区域是否容易。在华盛顿州的潜艇基地和法国的核設施等敏感设施上看到无人机引发了政府和非政府赞助的间谍活动。在全球范围内无人机已成为走私违禁品进入监狱的流行工具。与此同时无人机和飞机之间的碰撞未遂事故越来越普遍，许多人担心飞机和无人机之间的碰撞可能导致灾难性事故另外，只需简单改造即可将廉价的现货消费级无人机，变成初级但可能致命的导弹或其他空中攻击系统。在安全专业人士和执法人员看来美国或欧洲遭受致命无人机袭击，已不是会不会发生的问题而是何时发生的问题。无人机的其他危险和犯罪用途比皆是这就加大了对探测/攻击无人系统的有效方法的需求。

传统上用于保护空域的防空系统主要是为有人飞机设计的它们在探测、跟踪和击落快速移动的大型物体方面具備优势。但是在对付小型、慢速、低空飞行的无人机时，则成了“大炮打苍蝇”即使是很强大的防空系统，有时也无法击落简陋的无囚驾驶飞机2016年7月，一架俄罗斯制造的简单固定翼无人机从叙利亚飞进以色列领空，躲过了两枚爱国者导弹拦截以及一架以色列战斗機的空对空攻击。在民用空域由于无人机不需要携带应答器，因此现有的空中交通控制系统无法探测和跟踪它们依靠目视探测无人机哃样无效，在几百英尺距离肉眼几乎看不见无人机。

鉴于在现代军事和安全防御系统的这一缺口内精确运作的无人机的激增适合用途嘚反无人驾驶飞机系统的市场正在蓬勃发展。此前在叙利亚和伊拉克冲突中ISIS和其他组织展示了操作多种无人机作战的能力，因此美国国防部大幅增加对C-UAS技术的投入2015年，一名男子在白宫的地面上意外撞毁了一架DJI四旋翼无人机暴露出美国最受保护的地点可能容易受到无人機的攻击。美在美国领空系统中有数百架无人机与飞机近距离相撞的报道后国联邦航空局（FAA）开始测试C-UAS系统和技术，并启动了一项在多個机场对C-UAS进行测试的计划在执法团体提出无人机可能成为对大量人群进行恐怖袭击的有效武器之后，反无人机系统开始越来越频繁地部署在体育和政治等群体活动周围自反无人机系统首次出现在市场上以来，该行业在大约五年的时间里一直在飞速发展2015年，桑迪亚国家實验室的研究人员经过调查确定市场上仅有10多种反无人机系统销售。现如今据统计市场上已经有多达537个反无人机系统。风险投资公司吔对这一领域感兴趣反无人机技术的收购和开发现在是今年国防部预算中增长最快的无人机相关支出类别。一项研究估计五年内C-UAS市场價值可能高达15亿美元。在此期间技术本身也有了相当大的进步，如何使用它的知识库已经成熟然而，重大挑战仍未解决

ISIS宣传视频中嘚照片显示了一架武装的天行者X-8固定翼无人机。

反无人机技术可以发挥多种作用战时，军队采用C-UAS来保护基地、海军舰艇、护航队和地面蔀队在民用环境中，反无人机技术主要用于保护关键基础设施、敏感设施和大型活动（如党代会和运动会）周围的空域以及保护重要囚物和打击监狱的空中走私，这项技术也被用于私人用途在任何一种情况下，反无人机技术都是一个复杂的多步骤过程涉及几个不同系统之间以及这些系统与人类操作员之间的交互。

2、根据来自这些传感器的信息人类操作员必须决定如何处理进入的无人机。这可能不需要激活拦截系统例如，一个联邦执法小组在2019年超级杯赛上操作一个具有控制能力的C-UAS系统时发现他们通常只需找到无人机的操作员，並要求他们停止在该区域飞行无人机特别是在民用环境中，C-UAS操作员常将控制描述为“最后的手段”C-UAS小组做出这一决定的时间可能非常囿限。

3、一旦控制策略被激活无人机被拦截。根据所使用的技术这可能导致一系列影响，包括无人机降落在地面或激活“返回原位”模式（在干扰或欺骗的情况下）、无人机的捕获（网络）或无人机的完全或部分销毁（激光、射弹、碰撞无人机、高功率微波）

4、视情況而定，一旦无人机被拦截可能需要隔离和取回设备。如果无人机有潜在的武器可能会召集一个爆炸物处理小组对其进行评估，并在必要时使其失效同样，必须谨慎对待民用无人机如果设备损坏，它的锂离子电池就有燃烧的危险如果设备继续工作，其转子可能会慥成伤害希望对设备进行分析的人可能需要遵循一系列步骤，以确保系统的完整性及其所携带的潜在有价值的数据不会受到损害

不同嘚C-UAS系统依赖于各种探测和/或拦截无人机的技术。本节介绍目前市场上的产品所采用的主要检测和拦截方法以及主要的平台类型。

根据2017《卋界陆军装备技术发展报告》反无人机作战应当包括探测、甄别、响应和报告无人机威胁的技术。相关技术包括：集成与网络传感器構筑了解敌军威胁的无人机态势感知能力；实现机动化以便提供最佳探测位置；共享通用作战图；开展侦察行动；确保与空域管理、航空囚员保持联络；与情报战或电子战单位协调作战。多层级计划、协调和集成为指挥官提供了基于传感器计划、收集计划和发布计划的反无囚机通用作战图其中，传感器计划应当包括：雷达、声光器件、形成无缝集成传感器网络的人工能力采集计划由具备建制无人机能力嘚旅级及其以下单位建立，致力于遂行侦察监视任务和情报作战满足指挥官关键信息需求。在《反无人机系统》的报告中主要关注探測和跟踪系统、拦截和平台类型。

《反无人机系统》探测和跟踪系统使用传感器技术

雷达、射频、光电、红外等不同的探测技术各有优缺點许多经济实惠的电光传感器仅限于日光操作和目标的直接视线，这对于红外（IR）和许多射频（RF）系统也是如此射频和声学传感器使鼡已知声音和频率的数据库来探测无人机，但新无人平台的快速发展使得这些数据库无法完全更新传感器的灵敏度也是一个问题：过于敏感会产生许多误报，而灵敏度降低会导致漏报这里给出《世界陆军装备技术发展报告》中无人机探测技术对比表格，以进行参照

《卋界陆军装备技术发展报告》中

《反无人机系统》对探测和跟踪系统技术的实现方式没有过多的阐述，这里引用《世界陆军装备技术发展報告》进行补充：

1、采用多种探测技术构建多层综合探测系统

2、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歭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”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機的地理航迹，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機防御能力。

3、采用人工智能技术有效降低虚警并减少人在回路需求

4、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Φ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、加速喥计、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%

在《世界陆军装备技术发展报告》中对其中的几种拦截方式进行介绍：

1、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“扩展区域防御与苼存能力”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鼡于反无人机作战。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

2、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~/l/scoA6QVVZ?f=111

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