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近年來,全球無人機(jī)市場規(guī)模年均增長率超過20%,在帶來經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí),也產(chǎn)生了嚴(yán)重的安全隱患。其濫用現(xiàn)象給民航安全、軍事安全及個(gè)人安全造成了極其嚴(yán)峻的威脅。據(jù)統(tǒng)計(jì),2022年全球發(fā)生無人機(jī)擾航事件超過200起,軍事領(lǐng)域的無人機(jī)滲透事件增長達(dá)300%。在此背景下,反無人機(jī)技術(shù)(C-UAS)已成為國際安全領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。戰(zhàn)術(shù)反無人機(jī)電磁干擾槍。DroneShield公司設(shè)計(jì)研發(fā)的戰(zhàn)術(shù)反無人機(jī)電磁干擾槍(DroneGun Tactical),是一種便攜式、形似步槍的設(shè)備,旨在干擾無人機(jī)與操控者之間的通信鏈路。該設(shè)備通過定向發(fā)射射頻信號,可有效干擾無人機(jī)的操控。這種干擾會迫使無人機(jī)啟動(dòng)安全降落程序,或自動(dòng)返回起飛點(diǎn),從而阻止其惡意活動(dòng)或侵入限制空域。戰(zhàn)術(shù)反無人機(jī)電磁干擾槍的有效射程可達(dá)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(nèi)消除無人機(jī)威脅。該設(shè)備可即刻切斷無人機(jī)與操控者之間的聯(lián)絡(luò),防止操控者通過無人機(jī)搭載的攝像頭獲取目標(biāo)位置信息,增強(qiáng)保護(hù)區(qū)域的保密性。此設(shè)備還具備擾亂衛(wèi)星導(dǎo)航信號的能力,能有效干擾無人機(jī)的定位和導(dǎo)航功能,使其難以繼續(xù)按設(shè)定路線飛行。此外,該設(shè)備不會對無人機(jī)造成物理損傷,便于后續(xù)取證并追蹤無人機(jī)來源;還可同時(shí)干擾多個(gè)射頻頻段(如433MHz、915MHz、2.4GHz、5.8GHz),適用于多種無人機(jī)型號。 戰(zhàn)術(shù)反無人機(jī)電磁干擾槍 無人機(jī)防御者V2。美國公司Battelle研發(fā)的無人機(jī)防御者V2(DroneDefender V2),是一款輕便的手持設(shè)備,專為近距離防御無人機(jī)設(shè)計(jì)。該設(shè)備的原理同戰(zhàn)術(shù)反無人機(jī)電磁干擾槍相似,通過定向發(fā)射射頻信號,干擾無人機(jī)的控制信號,使其與操控者失去連接,進(jìn)而迫使其降落或返回起飛點(diǎn)。該設(shè)備的便攜性和易用性,使其成為安保人員和執(zhí)法人員應(yīng)對快速反應(yīng)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(jìn)的無人機(jī)防御手段。該系統(tǒng)利用高能激光束,既可以毀傷無人機(jī)的控制線路等敏感部件,也可以燒穿其機(jī)翼、蒙皮等結(jié)構(gòu)部件,使無人機(jī)失效或被摧毀。激光武器可精確控制激光波束能量,快速轉(zhuǎn)換方向,對無人機(jī)機(jī)尾、機(jī)翼等關(guān)鍵部位進(jìn)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。機(jī)動(dòng)近程防空系統(tǒng)。美國防部認(rèn)為,激光武器是對抗小型無人機(jī)的最佳武器裝備,其研發(fā)的機(jī)動(dòng)近程防空系統(tǒng)(M-SHORAN)是導(dǎo)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、跟蹤與截獲蜂群無人機(jī)。這里所說的蜂群無人機(jī),并非簡單的數(shù)量疊加,而是指一種先進(jìn)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(yīng)對這種同時(shí)從多個(gè)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(shí)間內(nèi)攔截大量目標(biāo)。2021年,搭載美國定向能機(jī)動(dòng)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(biāo)志著激光武器對抗無人機(jī)群的技術(shù)距實(shí)戰(zhàn)運(yùn)用更近一步??偟膩砜?,該系統(tǒng)成本低,具備擊毀大量目標(biāo)的能力,是性能卓越的反蜂群無人機(jī)利器。由此可見,反無人機(jī)領(lǐng)域的激光武器已逐漸向?qū)崙?zhàn)化邁進(jìn)。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(jìn)的便攜式反無人機(jī)攔截系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用壓縮空氣動(dòng)力發(fā)射技術(shù),通過智能瞄準(zhǔn)裝置鎖定目標(biāo)后發(fā)射特制網(wǎng)彈,網(wǎng)彈可在空中精準(zhǔn)展開并纏繞無人機(jī)旋翼,迫使其降落,實(shí)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(dòng)能攔截,無爆炸破片產(chǎn)生,適用于機(jī)場、核電站等敏感區(qū)域。二是取證便利性強(qiáng),能夠完整保存敵方無人機(jī)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(jī)的電子偵察模塊。三是響應(yīng)速度快,一鍵式操作,可在3秒內(nèi)完成瞄準(zhǔn)、發(fā)射,有效攔截距離可達(dá)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(gè)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(jī)器學(xué)習(xí)算法,能實(shí)時(shí)提供無人機(jī)活動(dòng)相關(guān)的態(tài)勢信息。該系統(tǒng)可探測并分類無人機(jī)、追蹤其飛行軌跡,甚至能夠識別無人機(jī)操控者。這些信息對于評估潛在威脅、及時(shí)采取應(yīng)對措施至關(guān)重要。德創(chuàng)追蹤器通過整合多種傳感器技術(shù),確保了在復(fù)雜環(huán)境中探測和識別無人機(jī)時(shí)具有較高的準(zhǔn)確性和可靠性。目前,該系統(tǒng)已服務(wù)于北約成員國軍方、歐洲國際機(jī)場及中東能源設(shè)施。智能反無人機(jī)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(jī)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(jī)系統(tǒng)。該系統(tǒng)整合了雷達(dá)、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(jī)。一旦探測到目標(biāo)無人機(jī),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(biāo)運(yùn)行。此外,該系統(tǒng)還可配備網(wǎng)兜或拋射物等攔截裝置。該系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)特性,使其可根據(jù)不同場景需求進(jìn)行定制,以滿足特定安全防護(hù)需求。目前已部署于中東、歐洲國際機(jī)場及G7峰會安保場景,成功攔截包括改裝自殺式無人機(jī)在內(nèi)的300多起無人機(jī)入侵事件。模塊化多任務(wù)巡飛彈系統(tǒng)。模塊化多任務(wù)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?;脚_上快速部署,用于執(zhí)行情報(bào)監(jiān)視偵察(ISR)和精確打擊任務(wù)。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(gè)方面。一是多平臺適配性,VAMPIRE系統(tǒng)的核心設(shè)計(jì)理念是“即插即用”,采用標(biāo)準(zhǔn)化20英尺集裝箱模塊,可快速集成至戰(zhàn)術(shù)車輛、海軍艦艇或固定據(jù)點(diǎn);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(shí)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(jià)為3~5萬美元,僅為標(biāo)槍導(dǎo)彈成本的十分之一。三是任務(wù)靈活性,VAMPIRE系統(tǒng)具備偵察、待機(jī)、打擊3種模式,偵察模式下可以實(shí)現(xiàn)70千米半徑范圍內(nèi)實(shí)時(shí)高清成像;待機(jī)模式下,可以在目標(biāo)區(qū)域上空持續(xù)盤旋30分鐘以上,通過機(jī)載AI算法自動(dòng)掃描戰(zhàn)場環(huán)境,智能標(biāo)記高價(jià)值目標(biāo)并為操控者提供打擊建議。一旦確認(rèn)目標(biāo),系統(tǒng)可立即切換至打擊模式,以超過500千米/小時(shí)的俯沖速度實(shí)施精確打擊,這種多模式即時(shí)切換能力,使得前線部隊(duì)可在發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的同一平臺完成“偵—打—評”全流程作戰(zhàn),大幅縮短殺傷鏈時(shí)間。安裝在一輛皮卡車后部的VAMPIRE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(jī)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(jī)槍上,通過AI目標(biāo)追蹤、彈道計(jì)算和射擊輔助功能,精確瞄準(zhǔn)并摧毀小型無人機(jī)。SMASH 2000L通過AI技術(shù)彌補(bǔ)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(shù)規(guī)則。智能狙擊火控系統(tǒng) 安裝在M4A1步槍上的SMASH 2000L瞄準(zhǔn)鏡 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(jī)防御提供了一套由人工智能驅(qū)動(dòng)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(dòng)化武器站組成的智能防御網(wǎng)絡(luò),能自主地探測、分類并追蹤目標(biāo),發(fā)出潛在威脅警報(bào),并提供應(yīng)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(dá)和光學(xué)傳感器與先進(jìn)的計(jì)算能力,以實(shí)時(shí)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(jī)威脅需求進(jìn)行定制化配置,以應(yīng)對特定的無人機(jī)威脅。雷神之錘。雷神之錘系統(tǒng)(Mj?lnir)是由美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室(AFRL)主導(dǎo)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(guān)鍵設(shè)施提供針對小型無人機(jī)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(shù)。該系統(tǒng)并非通過物理攔截,而是通過瞬間發(fā)射強(qiáng)大的微波脈沖、燒毀或癱瘓來襲無人機(jī)的電子元件,從而實(shí)現(xiàn)軟殺傷。這種攻擊方式以光速進(jìn)行,難以規(guī)避,且其波束特性使其能夠同時(shí)覆蓋一個(gè)扇面區(qū)域內(nèi)的多架無人機(jī),非常適合應(yīng)對密集的集群攻擊。作為其前身項(xiàng)目“戰(zhàn)術(shù)高功率作戰(zhàn)響應(yīng)器”(THOR)的升級版,雷神之錘專注于提升設(shè)備的可靠性和可維護(hù)性,以適應(yīng)嚴(yán)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(jī)已于近年完成交付并進(jìn)入測試階段,旨在盡快形成戰(zhàn)斗力。雷神之錘反無人機(jī)系統(tǒng) 沉默弓箭手反無人機(jī)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(jī)系統(tǒng),其核心特點(diǎn)是“偵測—識別—干擾”一體化設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)旨在應(yīng)對小型、低速、低空飛行無人機(jī)所帶來的日益增長的威脅,通過集成雷達(dá)、電子傳感器及其他技術(shù),能夠探測、追蹤并擊退這類往往難以被傳統(tǒng)雷達(dá)系統(tǒng)檢測到的無人機(jī)。沉默弓箭手的模塊化設(shè)計(jì)使其能夠根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行定制,可與其他防御系統(tǒng)集成,成為保護(hù)軍事人員和資產(chǎn)的多功能防御工具。沉默弓箭手反無人機(jī)系統(tǒng) 多域無人系統(tǒng)作戰(zhàn)平臺。美國防高級研究計(jì)劃局(DARPA)主導(dǎo)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(shí)現(xiàn)跨域無縫協(xié)同,通過量子加密通信網(wǎng)絡(luò)整合空中、地面和水下無人單元,構(gòu)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(fù)雜環(huán)境下的實(shí)時(shí)任務(wù)規(guī)劃;具備200個(gè)目標(biāo)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(shè)計(jì)和分布式能源網(wǎng)絡(luò)確保超高生存率;混合供能系統(tǒng)實(shí)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(yīng)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(dá)與郊狼無人機(jī)協(xié)同反無人機(jī)系統(tǒng)。KuRFS雷達(dá)是由美國雷神公司研發(fā)的精密跟蹤雷達(dá),與郊狼無人機(jī)共同構(gòu)成美軍低成本分層防空體系中的反無人機(jī)系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用“傳感器到射手”直連架構(gòu),可實(shí)現(xiàn)從目標(biāo)探測到攔截的秒級響應(yīng)。KuRFS雷達(dá)憑借0.1毫弧度的跟蹤精度與30個(gè)目標(biāo)的同步處理能力,可精準(zhǔn)識別8千米范圍內(nèi)的小型無人機(jī)威脅;郊狼無人機(jī)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(dǎo)彈的1%。該系統(tǒng)采用開放式架構(gòu)設(shè)計(jì),15分鐘即可完成戰(zhàn)場部署,且支持與其他傳感器組網(wǎng)。在2023年中東地區(qū)測試中,其攔截成功率達(dá)92%。這種“精密感知+低成本攔截”的創(chuàng)新組合,大幅提升了應(yīng)對蜂群無人機(jī)攻擊的作戰(zhàn)效費(fèi)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。無人機(jī)反制技術(shù)體系架構(gòu)從以上14種反無人機(jī)系統(tǒng)來看,現(xiàn)代反無人機(jī)技術(shù)已形成完整的體系架構(gòu),主要包含探測識別、電子對抗和物理攔截三類技術(shù)。在探測識別技術(shù)方面,反無人機(jī)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(shù),通過分析無人機(jī)通信信號特征實(shí)現(xiàn)目標(biāo)識別,典型代表為德創(chuàng)追蹤器,可精準(zhǔn)識別2.4GHz、5.8GHz頻段信號,識別準(zhǔn)確率高達(dá)98%;二是雷達(dá)探測技術(shù),以KuRFS系統(tǒng)為代表,其在Ku波段(12~18GHz)工作時(shí),對雷達(dá)截面積僅0.01平方米的小型無人機(jī),探測距離可達(dá)8千米;三是光電識別技術(shù),通過可見光與紅外熱成像技術(shù)的融合,使天墻等系統(tǒng)具備全天候目標(biāo)追蹤能力。電子對抗技術(shù)也是反無人機(jī)體系的重要環(huán)節(jié)。該技術(shù)主要包括3種核心手段:一是通信干擾技術(shù),通過壓制無人機(jī)控制鏈路實(shí)現(xiàn)軟殺傷,如戰(zhàn)術(shù)反無人機(jī)電磁干擾槍可同時(shí)干擾433MHz、915MHz、2.4GHz和5.8GHz等4個(gè)頻段;二是導(dǎo)航欺騙技術(shù),通過發(fā)射虛假衛(wèi)星導(dǎo)航信號誤導(dǎo)無人機(jī),如俄羅斯提拉達(dá)-2系統(tǒng)可產(chǎn)生500米的位置偏移;三是協(xié)議破解技術(shù),通過逆向工程實(shí)現(xiàn)對特定無人機(jī)的控制權(quán)奪取,美國沉默弓箭手系統(tǒng)已成功破解多款商用無人機(jī)的通信協(xié)議。物理攔截技術(shù)作為最后防線,已發(fā)展出多樣化的攔截方式。例如,動(dòng)能攔截通過直接碰撞實(shí)現(xiàn)硬殺傷。雷神公司的郊狼系列攔截?zé)o人機(jī)是其中的典型代表,其量產(chǎn)后的低成本優(yōu)勢,為應(yīng)對集群威脅提供了經(jīng)濟(jì)高效的解決方案。再例如,能量武器利用定向能實(shí)施打擊。美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室主導(dǎo)的雷神之錘系統(tǒng),可發(fā)射強(qiáng)電磁脈沖,瞬時(shí)癱瘓一個(gè)扇面內(nèi)多架無人機(jī)的電子系統(tǒng),是實(shí)現(xiàn)面防御的新興手段。該系統(tǒng)通過整合動(dòng)能攔截、雷達(dá)、電子戰(zhàn)與定向能武器等,構(gòu)建分層、高效的綜合作戰(zhàn)體系。這3類技術(shù)的相互補(bǔ)充,共同構(gòu)成了現(xiàn)代反無人機(jī)的完整技術(shù)鏈條。當(dāng)前無人機(jī)反制技術(shù)局限性當(dāng)前無人機(jī)反制技術(shù)仍面臨顯著的技術(shù)瓶頸,主要體現(xiàn)在環(huán)境適應(yīng)性和系統(tǒng)協(xié)同性兩大方面。環(huán)境適應(yīng)性方面。實(shí)際測試數(shù)據(jù)表明,現(xiàn)有反無人機(jī)系統(tǒng)在復(fù)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(yīng)影響,系統(tǒng)誤報(bào)率高達(dá)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(shè)計(jì)的無人機(jī)時(shí),平均成功率僅為75%。這些環(huán)境因素嚴(yán)重制約了反無人機(jī)系統(tǒng)的實(shí)戰(zhàn)效能。系統(tǒng)協(xié)同性方面。主要存在3個(gè)關(guān)鍵問題:一是各廠商采用的數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一,導(dǎo)致系統(tǒng)間信息共享困難;二是多系統(tǒng)協(xié)同時(shí)的響應(yīng)延遲普遍超過200毫秒,難以滿足應(yīng)對高速無人機(jī)的時(shí)效性要求;三是缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的硬件和軟件接口,不同系統(tǒng)難以快速集成和擴(kuò)展。這些系統(tǒng)協(xié)同性問題使得現(xiàn)有的反無人機(jī)系統(tǒng)往往只能獨(dú)立作戰(zhàn),無法形成體系化的防御能力,在面對蜂群無人機(jī)攻擊時(shí)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(gòu)設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行持續(xù)創(chuàng)新。通過對14種先進(jìn)反無人機(jī)系統(tǒng)的分析可見,當(dāng)前反無人機(jī)技術(shù)已形成較為完善的技術(shù)體系,但仍存在亟待突破的技術(shù)瓶頸。隨著人工智能、量子技術(shù)等新興技術(shù)的持續(xù)發(fā)展,反無人機(jī)系統(tǒng)將向更智能化、網(wǎng)絡(luò)化和自主化的方向演進(jìn)。預(yù)計(jì)到2030年,反無人機(jī)系統(tǒng)的探測距離有望突破20千米,反應(yīng)時(shí)間或?qū)⒖s短至1秒以內(nèi),單系統(tǒng)同時(shí)處理目標(biāo)的能力或?qū)⒊^100個(gè),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(shí),需要重視技術(shù)發(fā)展伴隨的倫理和法律問題,確保反無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用符合國際規(guī)范和人道主義原則。未來,通過技術(shù)創(chuàng)新和規(guī)范發(fā)展的雙輪驅(qū)動(dòng),將有可能構(gòu)建起更加安全、更高效的反無人機(jī)防御體系。
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