隨著無人機技術的快速發展,無人機市場正在興起並擴大,而無人機給人類社會造成的潛在風險和威脅也在擴展。無論是軍事領域還是民用領域,未來受無人機威脅的困擾都將成為一種嚴峻挑戰。因此,各類反無人機技術正在受到追捧。本文將系統梳理反無人機技術近兩年內在軍、民領域的發展情況。
2020年10月10日,亞美尼亞、亞塞拜然和俄羅斯三國外長發表聯合聲明,宣布因納卡地區歸屬問題而起的武裝衝突自10月12日起停火,並隨即展開實質性談判。然而,亞阿雙方並未因此實際停火,雙方無人機仍在戰場上空盤旋,打擊對方防空系統和地面裝備。與此同時,反無人機作戰也在進行中。這場無人機與反無人機技術的對抗,引起世界範圍的廣泛關注。
反無人機技術按照功能大致可以分為兩大類:一是無人機探測技術,二是無人機反制技術。後者又可細分為幹擾阻斷、直接摧毀和監測控制等。反無人機技術隨無人機的盛行而蓬勃發展。2020年7月,精敏研究與諮詢公司(Acumen Research and Consulting)發布的研究報告顯示,2015-2026年,全球反無人機市場年複合增長率將達到27.6%,2026年的市場規模預計達到44.3億美元。
一、無人機探測技術
2019年2月,MyDefence公司聲稱研發出「諾克斯」(KNOX)可定製型端對端反無人機技術方案。「諾克斯」系統配有專用射頻傳感器、無人機雷達和視覺跟蹤使用的光電紅外線模組(EO/IR)。系統能探測闖入保護空域的小型無人機,抵禦無人機帶來的威脅。
2019年3月,韓國韓華系統公司宣布正在研發一種反無人機系統,並正在對第一個原型系統進行綜合測試。該原型系統包含一個雙面板雷達系統,每個面板尺寸為52*60釐米,用於檢測距離為3公裡範圍內的蘋果大小的物體,覆蓋角度為200度,可與韓華系統公司的Quantum Eye光電系統實現交互。
2019年8月,先進精確定位系統製造商Capture Systems公司首次在特拉維夫舉行的ISDEF 2019大會上展示其最新研發的反威脅智能探測器(ATID)。該公司表示,針對無人機對機場、監獄和軍事基地等關鍵基礎設施造成的威脅不斷升級,專門開發出 ATID。這是一種反無人機檢測和跟蹤系統,使用日光和熱成像攝像機,能夠同時實時檢測和跟蹤多達五個威脅目標,包括無人機、人類、飛機以及海上船舶。
2019年9月,電子掃描雷達和反無人機解決方案設計和製造商Blighter監視系統公司宣布,公司已成功升級了BlighterA400系列反無人機雷達,能夠增強對低速飛行、低空飛行目標和小型無人機系統的探測。該系統包括40°天線、D3(數字無人機檢測)技術和一個可適應的DSP(數位訊號處理)平臺。軟體開發工具包也可用於幫助雷達與其他硬體的集成,如傳感器、C2系統、動能和非動能干擾器。新安裝的天線將垂直仰角覆蓋範圍從30度增加到40度,並且新增的D3技術使系統能夠更好地從現代塑料機身的無人機中提取微小的雷達反射,即使是在接近地面或接近雜波反射相對很大的建築物時。數位訊號處理(DSP)技術幫助系統處理移動的地面目標,從而使雷達能夠部署在移動平臺上。
2019年10月,ATA公司(ATA)推出新型反無人機雷射武器系統,這種被稱為LOCUST(低成本無人機鎖定系統)的雷射系統既可配置在民用車輛上,也可部署在固定地點。LOCUST系統利用被動射頻(RF)和紅外光電(EOIR)傳感器系統進行探測、能識別Group 2和Group 1類無人機。此外該系統還具有情報、監視與偵察(ISR)能力,可快速嵌入到戰場管理、指揮和控制(BMC2)架構之中。據悉,ATA公司正在對該系統進行外場試驗。
2020年1月,DroneShield公司入圍了美國陸軍遠徵技術研究計劃(xTechSearch),將為美國陸軍研發人工智慧(AI)和機器學習(ML)算法,用於反無人機技術。xTechSearch計劃旨在向小型公司提供資金,以展示具有挑戰性的技術,並將技術融入到陸軍的科技生態系統中,為陸軍實驗室提供研究機會。DroneShield公司將把AI/ML無人機檢測算法融入到RFPatrol可穿戴式無人機探測器和DroneSentry自主無人機探測與對抗系統中。
2020年2月,航空航天和國防應用陀螺穩定成像系統開發商前進視覺技術公司(Ascent Vision Technologies,AVT)宣布推出新一代多任務成像系統CM262M。該系統將全高清、4個傳感器配置和新一代視頻處理器集成在一個緊湊的可攜式系統中,可在惡劣的海上條件下運行,具有極高可靠性。該成像系統可以集成到X-MADIS(遠徵移動防空綜合系統)反無人機平臺中,以提高探測、識別和跟蹤能力。該系統還可自動旋轉,提示探測到的物體,對飛行物體進行快速解析和正面識別,這是任何反無人機操作的關鍵部分。
2020年7月,泰雷茲集團開始在位於法國埃松的Limours基地生產「地火」反隱身和反無人機雷達,用於裝備法國空軍的新一代中程地對空系統(SAMP/T NG)。該雷達能夠同時探測和跟蹤大範圍的隱身目標、無人機群,引導防空飛彈攔截高機動或彈道飛彈目標。該雷達具有高度的機動性,戰術性和空運能力,可以在不到15分鐘的時間內完成部署,具有360°方位角、90°仰角和400公裡的探測範圍,適合多種環境作戰。
2020年7月,亨索爾特公司將為系統集成商Kongsberg國防和航宇公司提供最新型Spexer 2000 3D雷達,以配裝在後者的「防禦者」反無人機(C-UAS)武器系統中。Spexer 2000 3D雷達是亨索爾特公司推出的第三代雷達系統,顯著增強了陸基防空系統對近程空地小目標(如無人機、直升機、戰鬥機、戰車等)的探測、偵察、分類能力,尤其是對於雷達散射截面積(RCS)小、機動性強、集成高精度光學傳感器的無人機系統,最新型Spexer具備卓越的探測、分類性能。
二、無人機反制技術
1.幹擾阻斷
2019年5月,白俄羅斯的KB雷達設計局推出了名為Groza-P2的可攜式反無人機系統。這是一種槍式反無人機幹擾器,能定位和消除潛在的空中威脅,防止未經授權的無人機進入受控領域。
2019年5月,俄羅斯國有電子集團(隸屬於俄羅斯技術集團)在第三屆科技論壇上首次展示了一套新型自動化反無人機系統「攻擊-DBS」。該系統由俄羅斯國有電子集團研發,在沒有操作員參與的情況下可以發現無人機,並可以按照「敵我」原則對無人機進行識別。如果無人機在未經許可的情況下飛入保護區,該系統會自動阻斷該無人機的通信和衛星導航信號。無人機在失去了與控制臺的聯繫後,要麼返回起飛點,要麼緊急著陸。系統反應的時間為0.1秒。在阻止外來無人機時,該系統並不會中斷周圍通信和導航設備的運行。
2019年7月,俄羅斯國家技術集團(Rostec)下屬的Avtomatika公司推出了一種名為「Sapsan-Bekas」的機動式反無人機系統。該系統可以探測10公裡範圍內的無人機,跟蹤其運動軌跡,並能通過抑制無人機的通信和控制信號,在6公裡外的距離使其失效。該系統由信號探測與測向模塊、有源雷達、光電和圖像跟蹤模塊、無線電抑制模塊組成,能夠對空域實施全天候監控。
2020年2月,TRD新加坡公司在2020年新加坡航展上推出新型Orion H+輕型反無人機系統。該系統是一種可攜式反無人機系統,重量不到6公斤,採用5000毫安鋰聚合物電池供電,可以連續運行60分鐘以上,或待機長達48小時。該系統具有多達6個幹擾模塊,能夠幹擾六種無線電頻率,包括433MHz、915MHz, 2.4GHz, 5.8GHz以及衛星導航系統頻率,可以應對商用無人機、自製無人機,甚至軍用無人機,其對抗策略是在20秒內中斷無人機的通信鏈路,觸發其自動著陸或返回規則。
美國海軍陸戰隊在中東地區進行的「北極星」全地形車搭載反無人機系統的試驗於2019年結束。該系統名為海軍陸戰隊輕型防空綜合系統(LMADIS),由兩輛「北極星」全地形車,一個指揮中心和一輛傳感器車輛組成,利用射頻技術幹擾無人機飛行,保護部隊或前方作戰基地。該系統配備了RPS-42戰術空中監視雷達,小型光電/紅外攝像機,Skyview射頻探測系統和Modi射頻幹擾器。
2019年6月,美國空軍研究實驗室在科特蘭空軍基地展示了一種新型反無人機微波武器,利用電磁波毫不費力地擊落了一架盤旋在空中的無人機。這種耗資1500萬美元的「戰術高功率微波作戰響應器」(THOR)能瞬間使無人機失去控制,墜落到地面。
2020年6月,以色列航宇工業公司(IAI)與Iron Drone公司建立合作夥伴關係,為其「無人機衛士」反無人機系統集成動能攔截能力。「無人機衛士」是一種陸基系統,能夠探測、跟蹤和幹擾無人機,可以對付單一威脅,也可以對付來自不同方向的多個威脅。在集成了動能攔截能力後,該系統能夠實際擊落目標無人機。該系統可使用三種雷達,分別是探測範圍3公裡的ELTA ELM-2180M可攜式雷達,探測範圍4.5公裡的ELM-2026B雷達,和探測範圍6公裡的ELM-2026雷達。
2.直接摧毀
2019年1月,有媒體報導,在2018年北約非致命技術演習活動上(NNTEX-18C),IXI電子戰公司展示了名為Dronekiller「無人機殺手」的手持式反無人機武器。在為期一周的活動中,該武器演示了在各種情況下摧毀無人機的能力,並成功摧毀了1000米以外的無人機。
2019年5月,雷神公司向美國空軍演示了其先進高功率微波武器(HPM)和機動式高能雷射系統(HEL)擊落無人機的能力。其中,HEL系統可與雷神公司的多光譜目標系統一起工作,安裝在「北極星」全地形車上,能夠探測、識別、跟蹤無人機,並利用雷射擊毀無人機。該系統主要用於打擊恐怖組織使用的重量小於20磅(9公斤)的無人機,也可攻擊重量在20-55磅(9-24公斤)的無人機,經一次充電可連續4小時攻擊30個無人機目標。但截至目前,系統還不能在機動中發射雷射,雷神公司正在對此進行改進。
2019年5月,有媒體報導,加拿大AerialX公司正在研製一種名為「無人機子彈」(DroneBullet)的反無人機解決方案。該方案是一種微型飛彈和四旋翼飛行器的結合體,具有較好的機動性,重量約為910克,射程4公裡,在俯衝攻擊時可以達到每小時350公裡的速度。該方案能夠鎖定敵方的無人機,並追擊和撞擊它們。這種武器配備了攝像頭和基於神經網絡的組件,能夠進行必要的數字運算,計算出打擊敵方無人機所需的最佳飛行路徑。與傳統的武器不同,「無人機子彈」沒有搭載任何爆炸物品,僅依賴動能殺傷無人機。
2019年6月,緊湊型雷射武器系統(CLaWS)原型機交付海軍陸戰隊,用於反無人機任務。該武器系統是美國國防部批准的第一種供地面作戰人員使用的陸基雷射器。近年來,美國國防部評估認為,定向能武器可以代替傳統武器完成反無人機任務,具有良好的經濟性。如果表現良好,CLaWS會成為反無人機系統的重要組成部分。
2019年10月初,雷神公司向美國空軍交付了首套高能雷射反無人機系統——高能雷射武器系統(HELWS)。該系統將作為空軍一項為期一年的實驗的一部分部署在海外,用以培訓操作員並測試該系統在真實環境下的效能。該系統使用了該公司研製的多光譜瞄準系統的先進改進型。多光譜瞄準系統是一套電光/紅外傳感器,可以探測、識別和跟蹤惡意無人機。無人機一旦成為目標,該系統就可以對其實施攻擊,在幾秒鐘內將其摧毀。
2020年1月,Liteye系統公司宣布向美國政府新交付了一批價值1000萬美元的反無人機防禦系統(AUDS)。這種系統具有檢測、跟蹤、識別和擊潰惡意無人機的能力,具有先進的操作設備,能在任意氣候條件下使用,且採用貨櫃式設計,能輕易在不同部署地點之間移動。
2020年3月,美國政府批准雷神公司向盟國出售「郊狼」Block 2反無人機武器,作為「呼嘯者」 (Howler) 反無人機系統的一部分。2019年,美國陸軍在戰場上使用了「呼嘯者」,這是一種ku波段無線電頻率系統和「郊狼」Block 1反無人機武器的組合。而雷神公司的「郊狼」Block 2反無人機武器具有更高的速度和機動性,並使用Ku RFS多任務雷達作為火控源。這種新型武器採用噴氣式發動機作為動力,可以從地面發射,摧毀無人機和其他空中威脅。雷神公司預計在2020年實現「郊狼」Block 2的全速率生產。
2020年6月,美國陸軍宣布,選定以色列智能射手公司(SMART SHOOTER)的SMASH輕武器火控系統作為反小型無人機(C-sUAS)的技術解決方案。SMASH輕武器火控系統能夠顯著提高小型武器的準確性和殺傷力,可以將來自雷達等多種傳感器的目標數據集成到突擊步槍上,也可以與其他C-sUAS系統相結合,從而提供適用於現代戰場的有效多層次反無人機解決方案。
2020年7月,諾格公司與Epirus系統公司(Epirus)籤訂戰略協議,選用Epirus系統公司電磁脈衝(EMP)武器系統作為諾格公司反無人機(C-UAS)解決方案的組成部分,以增強諾格公司先進端到端反無人機系統性能。Epirus公司的電磁脈衝武器系統名為奧尼達斯(Leonidas),是為固定式和移動式反無人機系統防禦而設計的,利用了商用的固態半導體技術,減小了尺寸和重量,增加了防禦距離。這種武器系統發射時可形成電磁脈衝,控制發射方向就可實現精確殺傷,也可通過調節電磁脈衝來清空某個地帶或某片天空,以達到區域毀傷效果。
2020年11月,法國CILAS公司的HELLAS-P技術項目得到了法國國防創新局(AID)和法國武器裝備總署(DGA)的支持,該項目旨在開發一種多功能的雷射武器系統,能夠使敵方無人機、光電設備失能或毀癱,最終可實現擊毀敵方火箭、火炮和迫擊炮。在對抗中使用雷射進行摧毀,可以讓軍隊的行動模式多樣化,同時擺脫相關幹擾的限制等。