國外非毀滅性反無人機技術發展

知遠 藍山

像對待討厭的昆蟲那樣對待有威脅的無人機，像對付蚊子那樣直接拍死可疑無人機……如此反無人機是錯誤的。盡管如此，反無人機領域一些項目似乎正是秉隨這種目前很時髦的觀念。

擊落飛行中的無人機在很多情況下并不是最好的方案。在人流如織的街道或人員密集的群眾性活動現場上空，無人機殘片紛紛墜落的后果應當考慮到。

由于恐怖主義基層組織在平民中間的擴散，居民點日益頻繁地成為戰場。在這個戰場上，對無人機射擊可能造成小規模的爆炸。2016年10月，庫爾德武裝人員在伊拉克北部擊落了一架“伊斯蘭國”的小型無人機，他們認為這是一架無人偵察機，但就在他們開始觀察它的時候，發生了爆炸，2名庫爾德武裝人員身亡。因此美軍向部隊下達指示，要求把任何小型無人機都視為潛在的爆炸裝置。安全問題專家皮特·辛格認為：“我們應對此做好準備，但我們沒有做好準備?！?/p>

美國國防部曾向國會申請撥款2千萬美元，用于“確定、采購、整合和試驗”能幫助對抗無人機威脅的技術——這對美軍來說是個嚴重問題。預算申請稱，“裝備自制爆炸裝置的小型無人機是對美軍及盟軍的直接威脅”。

為了確定“用于解決日益迫切的小型無人機和傳統威脅問題的機動靈活的新型多層防御系統和相應技術，美國國防部高級計劃研究局發布了相關的信息征詢。高級計劃研究局的該計劃負責人冉·萊達說，“我們正在尋找資金可以承受的、可在未來3～4年展開并能隨戰術方法發展而快速發展的模塊化手段”。

高級計劃研究局正在撒開大網，向所有機構廣泛征求構想，包括公司、大學、研究所、國家試驗室，甚至“外國組織”。

為了探測慢速飛行低空目標，以色列艾爾塔航空航天工業公司改進了其三坐標雷達——ELM-2026D、ELM-2026B和ELM-2026BF（作戰半徑分別是10km、15km、20km），將專用的無人機探測和跟蹤算法整合其中。該系統與探測和識別傳感器共同使用，或者作為獨立的連續作用系統使用，可干擾、破壞無人機的飛行，迫使其返回起飛地點，或者干擾其發動機，進而使其緊急降落

高級計劃研究局指出，小型無人機尺寸小，成本低，因而“不斷采用新的使用構想，而這些構想對于目前的防御系統來說將成為問題。這些正在出現的非標準系統和在不同作戰條件下的作戰使用原則要求發展快速探測、識別、跟蹤和在減少間接損失及確保行動靈活性的情況下壓制小型無人機的技術”。

在真實條件下檢驗新技術

“黑標槍”是五角大樓每年舉行一次、為期兩周的無人機對抗新技術測試活動，2016年該活動獲得的撥款（480萬美元）是前一年（60萬美元）的8倍。該活動由聯合一體化防空和反導防御組織（Joint Integrated Air and Missile Defense Organization）舉辦，有1200名參加者和觀察員、超過20個國家機構參加，包括國家安全部、聯邦調查局、聯邦民航局（正在開發用于抵御無人機危險入侵的民用航線和搜索求援直升機防護系統）等。

試驗地點已經從加利福尼亞的海軍基地移至佛羅里達的艾格林空軍基地。演習指揮員瑞安·利里說：“在艾格林，我們能提供更多的不確定性，提供不同距離的無人機發射地點，因此我們可以研究威脅的綜合特性和國防能力的綜合特性。我們還掌握有2艘裝備‘宙斯盾系統的戰艦。也就是說，我們既可在陸上發射無人機，也可以在海上發射無人機?！?/p>

利里指出：“我們研究的另一個方向是數據融合?！彼f，軍方想避免“過于完全相信一個地方的一個人，他們想看到來自不同來源的多個屏幕再做出決策”。

來自從新興公司到大型國防公司的10家制造商的50多套系統參加了演習，這些系統以“對有威脅的無人機施加‘非動能和‘非毀滅性作用”為重點，參試無人機尺寸各不相同，從質量9kg、飛行高度350m、時速160km，直到重達600kg、飛行高度5.5km、時速400km。

有預算撥款的非商業研究組織MITRE于2016年8月組織了反無人機系統試驗。試驗重點是三個方向：探測與識別、阻止及綜合決策。在此次反無人機系統能力演示試驗中，參加者被要求：（1）在距離小于6km時在飛行過程中探測小型無人機（質量小于2.5kg），并在地理坐標和飛行軌跡的基礎上確定威脅類型;（2）攔截被視為威脅的小型無人機，迫使其返回安全區域。

要研究的技術包括自動跟蹤多個已發現的目標，安裝在回轉裝置上、用于識別所發現目標的彩色/紅外攝像機以及冷卻型和非冷卻型熱像儀。對抗無人機的措施包括：

——遠距離干擾頻率：覆蓋所有通過商業渠道可獲得的民用無人機的頻段;

——干擾全球衛星導航系統（GlobalSatellite Navigation System）;

——采用不同的輸出功率屏蔽距離從100m到數千米的無人機;

——全向或定向天線;

——用于跟蹤無人機和安裝在回轉平臺上、向無人機方向發射干擾信號、具有更大放大系數的定向天線。

此類系統的潛在用途包括保護重要的基礎設施（政府大樓、核電站、空港），確保軍事和軍事化機構的安全，抵御間諜攻擊，預防私運武器和毒品，保衛邊界。

“無人機看守者”（DroneRanger）成為MITRE挑戰賽中最好的識別/探測系統，“天墻100”系統成為最好的屏蔽和對抗系統。

Van Cleve and Associates公司研制的“無人機看守者”系統用于探測微型無人機，通?？纱_定半徑2～4km范圍內的微型無人機?！盁o人機看守者”包括圓周掃描雷達和定位系統，雷達負責測定無人機，定位系統則集成有晝間攝像機、熱成像攝像機以及無線電頻率干擾器，其中，干擾器干擾無線電頻率并屏蔽無人機自動駕駛儀賴以工作的GSNS衛星頻段。干擾頻率可通過定向或全向天線進行，并結合近距離和遠距離無線電覆蓋。在探測無人機時可自動進行干擾或手動操作干擾。

在2016年11月柏林舉行的歐洲安全與合作組織外長會晤期間，OpenWorksEngineering公司在各個“戰略地點”展開了其“天墻100”反無人機炮，為57位外交部長提供了安保服務?！疤靿Α毕到y外形像反坦克榴彈發射器，用壓縮空氣對入侵者發射一個裝有一張網的容器。容器在飛到無人機之前打開，釋放出一張網，纏住無人機的螺旋槳，然后降落傘使無人機平衡地著陸。

公司稱，“天墻”系統可擊落距離100m以內的無人機。該系統使用SmartScope激光瞄準系統，瞄準目標后，瞄準系統標明距離并接通發光二極管。系統工作時幾乎悄無聲息。公司還計劃在最短時間內推出安裝在三腳架上的“天墻200”半固定發射裝置和“天墻300”遙控系統。

快速增長的反無人機市場

根據普華永道咨詢集團的資料，反無人機系統市場因軍用和商用無人機技術市場的快速擴大而興旺起來。據估計，到2020年之前，反無人機系統市場需求規模為1270億美元。

美國幾年前還保持著軍用無人機技術的壟斷，但目前已有19個國家擁有或在研發武裝無人機，而8個國家（美國、以色列、英國、巴基斯坦、伊拉克、尼日利亞、伊朗和土耳其，另有非國家組織“真主黨”和“伊斯蘭國”）在作戰行動中使用過武裝無人機。根據美國研究中心掌握的數據，86個國家擁有無人機（武裝無人機或非武裝無人機），全世界正在實施的無人機研發項目將近700個。

反無人機系統市場當然要小一些。Visiongain中心預測專家索菲·赫蒙德說：“發展中的反無人機系統市場與無人機市場的增長直接相關。由于無人機造成的安全威脅增加，反無人機系統在民用和軍用部門有著相同的吸引力。希望進入市場的公司有很多機會推出反無人機產品?！痹撝行脑趫蟾嬷蓄A測，“對反無人機系統將有大規模投資，因為恐怖集團和犯罪集團更加頻繁地使用武裝無人機和小型無人機破壞社會安全”。

Analysts Marketsandmarkets所預測的市場規模小一些，但增長速度很快：“預計全球反無人機市場到2022年之前將達到1140億美元，從2017年到2022年總增速為2389%。無人機正在變得容易獲得并成為安全系統的新威脅。發現無人機成為保持高水平安全的重要因素。不明無人機造成的安全威脅和無人機被用于恐怖活動，是反無人機市場增長的主要驅動因素?！?/p>

2016年9月在每年一度的東京德日國防技術論壇上，德國Dedrone公司展出了研制的“無人機追蹤者”反無人機系統，該系統采用了HP Marketingand Consulting Wust公司的干擾系統，能夠干擾2.4千兆赫、5.8千兆赫頻率和GPS及“格洛納斯”全球定位系統的信號。

各國公司在開發一系列其他無人機探測、跟蹤和對抗方案方面取得了很大進步。德國萊茵防務電子公司正在研發UMIT;無人機防御公司研制了Drone Defence Net Gun X1;艾爾比特系統公司在去年的HLS 8 Cyber Conference大會上展示了ReDrone系統;以色列艾爾塔航空航天工業公司（1A1）研發了軍用型和民用型“無人機哨兵”（Drone Guard）探測和對抗系統;MBDA德國公司成功進進行了新型高能防空激光器的試驗;TelespazioVEGA公司參與了荷蘭安全部DIDIT的研究;羅德與施瓦茨公司于2016年11月在印度防務展上推出了其ARDRONIS反微型無人機方案;ESG公司、迪爾防務公司聯合展示了其反無人機系統，并為2015年G7峰會提供了安保服務。

來自天空的威脅：商用無人機和公共安保新任務

商用無人機對公共安全構成了威脅，因為它可以攜帶化學、爆炸或燃燒物質。其他威脅情況還包括販毒、空中交通風險和工業間諜。消除這些威脅是一項相當困難的任務，因為它們可以避開警察的警戒，直接飛越柵欄和墻壁。

由于局部干擾，肉眼或聲學探測措施的效果有時可能會被削弱。探測系統必須高度敏感，提前進行預警（但不能發出假警報）才能順利完成任務。但僅有探測還不夠，系統還必須擁有安全和可靠的威脅對抗手段。

大部分對抗系統無法做出綜合決策。能消滅商用無人機的技術也可能消滅或破壞非目標無人機。個別系統的關鍵缺點在于，它們無法實現探測和對抗分系統之間的快速無縫協同，而這對于順利完成任務是十分關鍵的。

羅德與施瓦茨公司的ARDRONIS系統在高可靠性便攜系統中集成了探測、識別和威脅壓制部分。其優勢包括：

（1）探測和識別無人機信號或其遙控信道，并確定其方向;

（2）可實現技術擴展并與其他傳感系統整合，例如光電設備或雷達;

（3）具備綜合感知能力，360。掃描全部相關頻率;

（4）可有選擇地消除威脅，即該系統不會對鄰近的信號造成干擾，例如WIFI或藍牙信號;

（5）可以靈活展開工作，即該系統既可以作為獨立的固定系統工作，也可以作為機動系統工作，或整合入更大的安全中心。

高效的對抗系統應能在目標無人機升空之前向安全部門發出威脅預警。在理想情況下，它應該能夠識別具體的無人機并精確指示其操縱員的位置，以采取相應的措施。ARDRONIS雷達監視系統即符合這些標準。

該系統使用無人機控制器的無線電信道，后者的工作頻率通常是2.4千兆赫或5.8千兆赫。監視這些波段并了解每種商用無人機的電子“指紋”是ARDRONIS系統成功的關鍵。

擴大控制信號數據庫能使系統發現和確定商用無人機。ARDRONIS系統對控制信號進行干擾并且使其無法完成任務。

ARDRONIS系統已經在實際條件下進行了檢驗。在德國舉行的G7峰會期間，該系統完成了防止遙控無人機入侵、確保會場安全的任務。

探測、測定和對抗

以下反無人機系統可看出各公司正在努力的方向。

MESMER系統

這是Department 13公司研制的無人機攔截裝置，它參加了“黑標槍”試驗（演習）和MITRE挑戰賽。Department 13公司經理喬納坦·漢特說，他們使用了被稱作“協議操縱”的公開軟件。MESMER可以截獲并解碼未經處理的遙測數據，以及基站或控制器的信號。在有些情況下，它甚至可以截獲視頻、加速度計、磁力計和其他機載系統的數據。他指出：“我們需要的是無人機的信號，而不是其頻率。這能使我們控制無人機和具體空域。我們不進行干擾，我們是截獲信號并小心地限制它?；蛘呶覀兛梢酝ㄟ^反推力使其離開區域，亦即不允許它在禁區上空飛行?！?p>

ICARUS系統操縱員在工作席位上進行操作

他解釋說，計算機、無人機和程控系統使用多級通信協議。將二進制數位從0改為1，可改變無人機的信號，使它只與其新的控制器聯絡。漢特說：“操縱了協議，您就能完全控制無人機。您可以使它懸停、著陸、返航，甚至控制其飛行。當您施放干擾時，您會壓制無人機使用的所有頻率?！?/p>

該技術工作原理基于“已知”的無人機協議，但對未知的無人機也可發揮作用。漢特說，MESMER可攔截至少10種無人機（商業市場的75%左右）的信號。公司還在編寫潛在敵人的無人機清單。據報道，美國高級計劃研究局和國家安全部目前正在密切關注MESMER系統的研發。

“無人機防御者”（DRONEDEFENDER）

無人機防御公司使用自己的“無人機防御者”非法無人機探測與識別綜合系統，然后用Dynopis E1000MP或NET GUN XI反無人機炮消滅無人機?！盁o人機防御者”利用聲學、光學和紅外傳感器實時探測和確定接近的無人機。系統可以安裝在固定陣地上，或者作為機動裝置使用。系統作戰半徑為200～3000m。

該系統在探測無人機時積極運用Dynopis便攜式干擾器，以屏蔽目標無人機控制信號、視頻信號和GPS信號。根據公司提供的資料，其會使目標無人機返回自己的起飛地點，著陸或直接飛離禁區。系統在大部分商用無人機的控制頻率上工作，包括視頻用的2.4千兆赫、5.8千兆赫。

XPELLER系統

空中客車DS電子與邊界安全公司稱，該系統可發現距離5～10km的無人機潛在威脅，并利用無線電電子壓制措施使其降落。該系統使用雷達、紅外攝像機和無線電測向儀識別無人機，然后操縱員將數據與威脅數據庫對比，并實時對控制信號進行分析，決定是干擾還是切斷無人機與其操縱員之間的通訊。必要時操縱員還可開始監控性截收信號。

此外，空中客車DS EBS公司還為其用于確定小型無人機非法入侵和進行電子壓制（能使間接損失最小化）的反無人機產品系統補充了便攜式干擾施放系統。整個系統被正式命名為XPELLER。系統名稱最后面的“E”代表亨索爾特公司的南非分部——GEW技術公司——研制的輕型干擾系統，該系統是對現有訂單中的制品的補充。系統所采用的“智能響應式干擾施放技術”能確保只干擾無人機信號，而其他鄰近信號不受影響。

ICARUS系統

洛克希德·馬丁公司展示了其ICARUs非動能反無人機方案。該方案使用3個傳感器來識別無人駕駛系統，即無線電頻率傳感器，用于壓制控制信號和通訊信號;聲學傳感器和光學傳感器用于識別無人機。操縱員可對通信信道進行干擾，截收控制信號，有選擇地使系統（例如無人機上的攝像機）失去工作能力，破壞電子設備的工作，以迫降或毀壞無人機。

KNOX系統

該系統裝載有無人機控制信號探測和“獨一無二的反無人機雷達”，其專門用于探測無人機，可以區分無人機與鳥。KNOX的研制商是MyDefenceCommunication公司，根據公司的資料，“KNOX包括設備和內置程序算法，用于探測無人機和破壞其工作、與用戶接口相聯的可按比例縮放的網絡化系統”。該系統能在精確的頻率上破壞無人機的通訊，而不會干擾其他無線電頻率信號，這樣可以迫使目標無人機降落或返回起飛地點。

AUDS系統

AUDS系統是3家英國公司合作的成果。系統包括探測用的電子掃描雷達，用于跟蹤、分類的光電裝置，以及定向無線電頻率干擾裝置。

能夠連續輻射的調頻多普勒雷達以電子掃描狀態工作，覆蓋方位角180°、高低角10°或20°（取決于配置），雷達最大探測距離8km。系統能同時截獲、跟蹤多個目標。

Chess Dynamics公司的“鷹眼”觀測搜索系統安裝在一個具有無線電頻率干擾器的裝置中，包括高分辨率光電攝像機和冷卻型中波熱像儀。系統使用能夠不間斷按方位角跟蹤的Vision4ce數字跟蹤裝置，能夠不間斷按方位角全景攝影，傾斜角度范圍為-20°～+60°，對目標跟蹤距離約為4km。系統裝載的多頻帶無線電頻率干擾器的特點是擁有3副內置定向天線，它們形成夾角20°的射束。系統的心臟是操縱員控制站，通過它可控制系統的全部組成部分?？刂普景ǜ欙@示器、主控制屏和視頻顯示屏。

公司代表指出，已經在伊拉克和阿富汗部署了幾套系統。他補充說，公司了解數據傳輸信道的脆弱性和如何利用這一點。

“無人機炮”

質量為6kg的“無人機炮”無人機干擾施放系統的功能不是打掉無人機，而是迫使無人機著陸或返回起飛地。澳大利亞DroneShield公司稱，系統能夠通過聲學識別探測無人機，“我們記錄具體環境中的噪聲，利用我們的專利技術去掉背景噪聲，然后可以確定是否存在無人機以及它的類型”。

EXCIPIO系統

Theiss UAV Solutions公司從研發超輕型飛機開始，研制了“用于對潛在威脅進行‘外科手術式清除的非毀滅性反無人機系統”。換句話說，這是一種可以安裝在各種飛機和直升機型平臺上的網。當EXCIF'IO位于目標無人機上空時，它根據操縱員的指令將網拋出。目標被“捕獲”后緩慢降落，或者被送至預定地點。

“空中薔薇”無線電電子戰系統自動化監視操縱員的工作席位

澳大利亞Droneshield公司研制的“無人機炮”無人機干擾施放系統

OPK系統

俄羅斯聯合儀表制造公司稱完成了“空中薔薇”新型無線電電子戰綜合系統的研制。該系統通過“燒烤”作戰微型無人機群的無線電電子系統，中斷機群的工作，使無人機變成“無用的鐵塊和塑料”。

如何“黑”掉無人機

破壞人侵無人機的技術正在不斷探索中。電腦黑客布倫特·查普門說：“現代化無人機本質上是飛行的計算機，因此為傳統計算機系統開發的大部分攻擊方法對無人機也有效?！盬IFI802.11是目前許多四軸無人機的關鍵接口。查普門說，現代無人機會創建一個默認開放而不需要身份驗證或密碼的接人點，只要通過手機接入，就可以植入用于控制無人機的程序。

無論如何，當前的趨勢是，反無人機技術伴隨無人機技術一同發展，在空中演繹著一場“戰爭”，軍事和民用領域都是如此。

編輯/王曉濤