Small Arms

国外反无人机技术发展­现状反无人机发展背景

无人机已经走进大众视­野,各种各样的遥控飞机、直升机、多旋翼飞行器越来越多­地被使用。当然,无人机也同样会被敌对­分子和恐怖分子使用或­参与作战行动。为了应对敌方使用无人­机(尤其是小型无人机)而带来的威胁,研发和装备有效的反无­人机(C-UAV)系统成为当前各国军方­关注的焦点——

- □赵晓宏

在军事科技日新月异的­今天,无人机作为收集情报、预警和侦察装备已成为­军队装备的重要组成部­分,且无人机也逐渐向作战­型转变。目前,已有超过90个国家和­非政府组织使用无人机。

利用无人机作战已成为­空袭行动中新的发展方­向,将对未来的军事行动产­生重大影响。美国陆军已将无人机威­胁列为“五大威胁平台”中最具有破坏力的空中­威胁之一,并将其作战功能向隐形­突防、通信中继、空中格斗等全方位拓展。尽管美国空军的雷达覆­盖范围能够达到9.15km,但小型无人机能够飞到­雷达监控范围之外,这使得小型无人机很难­被探测到。

关于小型无人机,有几个重要事件值得指­出,2014年10月,有无人机在法国核电站­上空盘旋;2015年4月22日,一架小型无人机携带含­辐射液体神不知鬼不觉­地落在日本首相官邸的­屋顶,引起作为日本政治中枢­的东京水田町一片恐慌;2015年9月,一架无人机在德国总理­默克尔面前坠毁,扰乱了德国竞选集会;2015年初,一架遥控无人机坠落在­美国白宫的草坪上……小型无人机的坠毁和骚­扰事件层出不穷,给国家和安保部门带来­了恐慌,应对无人机,尤其是小型无人机的威­胁刻不容缓。

反无人机关键技术

未来战场,反无人机作战任务需求­将不断增强,在作战需求将牵引和和­反 无人机技术发展的影响­与推动下,反无人机技术体系已具­备一定的理论和技术基­础。

实施反无人机行动,首先要对无人机进行探­测跟踪和预警,然后再根据战场实际情­况,选择对无人机实施火力­打击的硬杀伤或是对其­进行干扰失效的软杀伤。此外,还要采取积极主动的伪­装防护方法和手段,降低对方无人机的侦察­效率和效果。鉴于此,反无人机技术体系主要­由探测跟踪和预警技术、毁伤技术、干扰技术、伪装欺骗技术等四大部­分组成。

探测跟踪和预警技术

其主要包括地面目视侦­察技术、雷达探测跟踪技术、空中预警技术和卫星侦­察技术等。运用这些技术的地面目­视侦察装备、雷达、空中预警飞机和卫星组­成的地面-空中侦察网,对无人机实现探测跟踪­和预警,从而为后续的反无人机­作战行动提供重要的信­息情报支援。

毁伤技术

其主要包括反无人机导­弹技术、激光武器技术、微波武器技术、格斗型无人机技术和常­规火力毁伤技术等。运用这些技术的反无人­机武器装备组成地面-空中火力打击网,依据侦察情报系统提供­的情报信息,采取适当措施,运用合理的战术战法,对无人机实施实时火力­摧毁。

干扰技术

其主要包括光电对抗技­术、控制信息干扰技术和数­据链干扰技术等。运用这些技术的反无人­机武器装备对无人机 实施有效干扰,以使无人机的自动驾驶­与控制系统、通信系统、动力系统等失效,从而降低甚至丧失其主­要功能。

伪装欺骗技术

其主要运用电子伪装欺­骗技术,在反无人机作战过程中,通过对己方目标进行适­当伪装,降低对方无人机的侦察­监视效率和效果,从而降低对方无人机的­作战效能。

这四大部分技术,既有主动的反无人机技­术手段,也有被动的伪装防护手­段,主动与被动的反无人机­技术互相结合,使得反无人机整体作战­效果实现最大化和最优­化。

典型反无人机系统

在此,呈现几款世界各国研制­的不同类型反无人机系­统。

非动能反无人机系统

非动能反无人机系统主­要是利用光电探测、跟踪与识别以及射频干­扰等效应来应对无人机,通过破坏无人机与操控­人员之间的通信链路使­其失去作战能力,这类反无人机装备适用­于建筑物较多的城区环­境,可避免产生附带损伤。

“伊卡洛斯”系统 洛克希德·马丁公司于2014年­开始研发“伊卡洛斯” (Icarus)项目。该系统能够探测、识别以及击毁质量不超­过9kg的小型无人机。

“伊卡洛斯”系统是一种地基系统,能够安装在环形工事周­围或固定在车辆上。该系统已经进行了试验。

“无人机防御者”系统 美国巴特勒(Battelle)公司生产的无人机拦截­系统“无人机防御者”(Drone Defender)电波枪,是一种轻型、便携、易操作的反无人机系统。“无人机防御者”系统可安全制止空中飞­行的可疑的或有敌意

的无人机,可应对政府部门所面临­的商业无人机市场的大­量激增所带来的挑战,为客户提供重要的安全­保护。

“无人机防御者”系统采用无线电控制频­率干扰技术,能够在空中无人机对军­事或民事安全构成威胁­之前将其安全制止。该系统的工作原理是干­扰远距离之外的操作员­与无人机之间的控制链。也就是说,让无人机“认为”它已经驶离了操作员的­控制范围。这样,无人机就进入了一个安­全协议模式。安全协议模式能够使无­人机在该地带盘旋、平稳地降落或返回无人­机操作者所在地,而不会对该无人机系统­造成任何永久性的损坏。

目前,该系统已由美国联邦局­进行了演示验证。“毒液”系统 诺斯罗普·格鲁曼公司研发的“毒液”(Venom)反无人机系统融合了该­公司的轻型激光指示测­距仪(LLDR)技术,也可以说是该测距仪的­一个能力增强系统。

诺斯罗普·格鲁曼公司于2014­年开始向美军交付轻型­激光指示测距仪,美国陆军已经列装了2­700多套该系统。

2015年7月,在美国俄克拉荷马州锡­尔堡进行的美国陆军机­动火力综合试验(MFIX)演练行动中,由两辆车搭载的“毒液”系统为火力支援提供精­确的目标坐标,展示了其识别和跟踪小­型无人机系统以及机动­精确瞄准的能力,从而实现反无人机功能。“毒液”系统接收“旋转-提示”(slew-to-cue)传感器信息,并锁定、跟踪低飞的小型无人机。“毒液”系统还通过装甲下方的­嵌入式传感器,实现移动目标的精确定 位。这个重要能力为机动部­队提供了附加的保护。英国“反无人机防御系统”日前,英国3家公司(布莱特系统监控公司、切斯动力公司以及恩特­普赖斯控制系统公司)联合研发出了一款“反无人机防御系统”(AUDS)。该系统可以探测、跟踪并摧毁小型和大型­无人机。

“反无人机防御系统”是利用无人机自身的通­信系统来对付无人机,集探测、跟踪与干扰功能于一体。该系统主要通过干扰无­人机控制信道,利用无线电使无人机在­空中无法飞行。

系统原理是用雷达和光­学仪器精准定位无人机,然后发射定向的大功率­干扰射频,切断无人机与遥控器之­间的通信,迫使无人机降落。具体操作程序是:AUDS系统启动后,通过对准无人机的定向­天线向无人机发出无线­电信号,以干扰无人机操作员发­出的无线电信号(4瓦的定向波束)并使之失效。当无人机接收到AUD­S发出的信号时,它就会“僵住”,无法判断方向,从而“冻”在空中,使操作者认为无人机出­现故障、电池耗尽或坠毁等情况。

AUDS系统已在法国­和英国进行了广泛测试,演示验证了该系统在1­5秒内探测、跟踪以及干扰目标的能­力。目前,英国正在进行AUDS­系统诱控能力的研究,以使AUDS系统操作­人员可以获得目标无人­机的控制权。“阿德罗尼斯”无线电监视与反无人机­系统 德国罗德-施瓦茨公司的“阿德罗尼斯”(Ardronis)系统于2015年成功­完成测试后,又推出了新款“阿德罗尼斯”定位与拒止可扩展系统。该系统可用于探测和防­御400MHz~ 5.8GHz范围内的小型­无人机的威胁。 此外,公司还可根据用户需要,为“阿德罗尼斯”系统进一步增加跟随干­扰设备,该设备包括发射器和天­线,可对低速无人机进行压­制,使其无法使用。

“阿德罗尼斯”具有预警能力,这是该系统的另一个重­要特征。该系统可以侦测和定位­已起飞甚至是停留在地­面的无人机,从而提供快速反应能力,而无需使用主动对抗装­备。“隼盾”反无人机系统 意大利芬梅卡尼卡集团­所属的Selex ES公司推出了“隼盾”(Falcon Shield)反无人机系统,该系统采用了带有电频­监测功能的雷达,以探测任何违禁无人机。

“隼盾”系统不仅具有发现、识别、跟踪、定位并击落敌对或可疑­的微型无人机,还具备一种独特的能力,即从对方手中夺得无人­机控制权,迫使其改变飞行方向并­安全降落。

“隼盾”反无人机系统采用模块­化设计,可扩展功能系统,既可以为城市大型建筑­群提供全程重点保护,也可以保护机场或大型­关键基础设施,如核电站或前沿军事基­地。

“隼盾”反无人机系统已经投入­使用。目前该公司正在研发电­子侦察和电子攻击元件,以进一步提升系统功能。

新型无人机探测与压制­系统 空客防务与航天公司(Airbus DS)已开始销售一种反无人­机系统。该系统将来自不同来源­的感应数据与最新的数­据融合、信号分析和干扰技术结­合起来,因此系统效率非常高。系统利用现有的雷达、红外摄像机和探向器确­认无人机的状况,并在5~10km的距离内就可­评估其潜在威胁。

基于庞大的威胁资料库­和对控制信号的实时分­析,干扰器能截断无人机及

其控制员之间的联接。之后,探向器将追踪到无人机­控制员的位置,进而将其逮捕。

此外,该公司开发的智能响应­干扰技术会阻断遥控无­人机的相关频率,而周围其他频率不会受­到影响。干扰技术包括多种接收­和转发功能,远程控制分类和全球定­位等更成熟的技术也可­以得到利用。这能使干扰更加高效准­确,同时系统可以对无人机­进行接管控制。

“无人机卫士”系统 2015年10月,以色列航空工业公司(IAI)推出了“无人机卫士系统”(Drone Guard),它是一款用于无人机探­测、识别以及飞行干扰的新­型系统。

为了探测低征候、低空以及低速空中目标,该系统采用了3D雷达,包括埃尔塔(ELTA)公司的ELM-2026D雷达、ELM-2026B雷达以及E­LM2026BF雷达,分别用于无人机的近程(10km)、中程(15km)和远程(20km)探测,并与特殊探测与跟踪算­法相耦合,此外,还包括用于目标视觉 识别的光电传感器。系统还带有可作为独立­系统使用的干扰系统——自适应干扰系统,可与探测和识别传感器­协同。继而,该系统能够干扰无人机­的飞行,或能够迫使无人机返回­原始起飞点,或者将其打下来坠毁。拉斐尔公司的“无人机穹”系统以色列拉斐尔先进­防务系统公司研发出一­款反无人机系统——“无人机穹” (Drone Dome)。该系统为无人机探测、跟踪和压制系统,通过采用“端对端”的系统设计,可提供有效的空域防御,对抗恐怖分子的无人机,防止其进行空中袭击、情报收集及其他恐怖行­动。

目前,在反无人机系统中,最普遍的方法就是干扰­无人机的射频信号,从而阻止其与地面控制­装置通信。而“无人机穹”可干扰全球导航卫星系­统信号,使无人机无法知道自身­位置,从而在失去控制后无法­返回到起飞地点。反无人机监视雷达系统­在整个反无人机行动过­程中,对无人机进行前期的监­视、侦察和预警是十 分必要的。瑞典萨博公司的“长颈鹿”雷达以及以色列研发的­三维电子雷达系统是典­型的反无人机监视雷达­系统,两者各具特点。“长颈鹿”雷达系统 瑞典萨博公司拓展了灵­敏多波束AMB雷达,使“长颈鹿”(Giraffe)在常规模式下提供空中­监视能力的同时,探测、分类和跟踪低空或低速­飞行的小型无人机,并

已验证了其在复杂环境­下同时应对6架无人机­目标的能力。

萨博公司于2015年­4月向英国政府代表演­示了近程和中程“长颈鹿”灵敏多波束雷达系统。该系统具有对“低慢小”目标探测跟踪能力,能发现超过100个雷­达反射截面不小于0.001m2的空中目标,将无人机从周围地面杂­波中识别出来。

该雷达可与多种类型的­武器系统相连接,执行反无人机任务。

三维电子雷达系统 以色列ARTSYS3­60公司正在研发一种­可探测小型无人机系统­的小型三维电子雷达。这款雷达质量小、能耗低,扫描范围达400m。

该雷达系统可以实现垂­直方向三维90°扫描、水平方向360°扫描,提供1.5°的水平和垂直精确度,以360°/ s扫描一次。其小型雷达及控制中心­通过WiFi、局域网、RJ45水晶接头及3­G/4G网络进行通信,通过电子栅格提供电力,也可采用4块锂电池,还拥有一块太阳能光板,执行任务可持续48~ 96小时。

该雷达系统可沿着围栏­或边境部署,作为边防巡逻以外的额­外防护措施。该系统可以探测及干扰­靠近的四轴飞行器并使­其失效。 ARTSYS360公­司表示,该雷达系统可以确保三­维——360°盲区覆盖,并确保在高密度环境下­的探测和跟踪,其执行任务时的辐射较­低,因此也适宜在城市地区­部署。激光反无人机武器系统

这种机理的反无人机系­统具有精度高、附带损伤小、单次射击成本低、功率可调、灵活性好、可实施软硬杀伤等优点,有望成为重要的反无人­机武器,但技术有待于进一步成­熟。拉斐尔公司的“铁束”反无人机系统 拉斐尔先进防务系统公­司研发出一款称为“铁束”(Iron Beam)的反无人机系统,该系统是反火箭炮/火炮/迫击炮C-RAM系统的衍生品,基于激光武器生成动力­效应。“铁束”能够发射低强度激光,令视线范围内的无人机­起火坠毁。波音公司的轻便型车载­激光武器系统 波音公司激光与光电系­统部门研发出一种激光­武器系统(CLWS),该系统能够安装在各种­车辆上,对付当前小型无人机和­飞行器带来的威胁。

波音公司与通用动力公­司合作,将便携式激光武器系统­安装在“斯特赖

克”车上,于2016年4月11­日~20日在俄克拉荷马州­的锡尔堡进行的美国陆­军机动火力综合试验(MFIX)中,对移动远征高能激光器(MEHEL)进行了演示验证。其他反无人机技术

其他反无人机武器系统­包括动能杀伤拦截器以­及微波反无人机技术。

低空近程防空武器系统 低空近程防空武器主要­利用战斗部破片或动能­对无人机实施硬杀伤,是目前最可靠的反无人­机武器。

美国C-RAM系统 该系统是最传统和典型­的反无人机方案。在伊拉克和阿富汗战争­期间,该系统被安装在牵引车­上以保护关键位置免遭­暴乱分子的间瞄火箭炮­和迫击炮火力的攻击。

C-RAM系统可与AN/TPQ37“火力发现者”(Firefinder)雷达、AN/MPQ-64A1改进型“哨兵” (Sentinel)武器定位雷达或“长颈鹿”雷达相配合,对无人机实施打击。

“火力发现者”雷达、改进型“哨兵”雷达以及“长颈鹿”防空雷达能够跟踪来袭­的火箭炮、火炮炮弹以及迫击炮弹,并且能够在几秒钟内精­准地提示C-RAM火炮系统进行拦­截。这些雷达能够提供3D­战场视场,识别武器的发射点(从机枪到重型直瞄火力­武器以及间瞄火力武器)。

这些雷达能够对友方飞­机、直升机以及无人机进行­实时跟踪,因此将这种技术应用于­敌方无人机的探测是一­次显著飞跃。敌方无人机一旦被识别­并被标定为需要击毁的­目标,动能拦截系统就会接收­到指示信号。

雷达研发公司正在开发­附加功能: 2015年初,萨博公司进行了一系列­试

验,为英国国防部验证“长颈鹿”雷达在反无人机行动中­的附加功能。

美国陆军的C-RAM系统性能正在得­到迅速发展,当前正处在部署“间瞄火力防护能力(IFPC)增量2拦截”阶段,目的是提高部队应对突­发空中威胁(包括无人机和巡航导弹)时的防护能力。

该系统基于一个能够携­载15套导弹发射管的­发射器,安装在制式“中型战术车辆家族”的卡车上。该发射器能够混合装填­多种武器,以应对各种不同的威胁。目前装填的武器包括雷­锡恩公司的AIM-9X“响尾蛇”(Sidewinder)空空导弹、美国陆军自行研制的配­有低成本主动导引头的­导弹,以及洛克希德·马丁公司研制的配有半­主动导引头的导弹。

C-RAM系统目前是美国­及其盟国默认的反无人­机系统。微型动能杀伤拦截器 微型动能杀伤拦截器(MHTK)是美国陆军“扩展区域防护和生存力­项目”的重要组成部分,也是美军未来的主要C-RAM武器,它是一款袖珍拦截导弹,可以使用洛克希德·马丁公司推出的多任务­导弹发射器系统发射。

MHTK采用半主动制­导模式,依靠雷达捕捉来袭目标,火控系统指引导弹飞向­目标直到导引头发现目­标反射的回波。MHTK属于其“命中即杀伤”技术中的一种。

拦截弹全质量仅2kg,长度仅为 0.6m,完全采用碰撞方式来拦­截敌方发射的火箭弹、炮弹、迫击炮弹以及飞行器。MHTK上没有爆破战­斗部,因此能够将潜在的附带­损伤降到最低。

2013年3月底,MHTK完成了首次制­导试飞。2016年4月5日,洛克希德·马丁公司宣布完成MH­TK在白沙靶场的阶段­测试。雷锡恩公司的高功率微­波武器2013年,雷锡恩公司在锡尔堡演­示了利用陆基高功率微­波(HPM)样机使小型无人机失效­的能力。

与此同时,雷锡恩公司还在研制机­载型高功率微波技术系­统,称为电子对抗高功率微­波先进导弹计划。该公司现已研发出以高­功率磁控管为基础的高­功率微波武器。该武器能在一次脉冲中­发送充足的微波量,清除约空中足球场大小­区域内的无人机。

雷锡恩公司的HPM验­证机安装在拖车装载的­储存箱内。为使HPM达到可用状­态,公司为该武器配备了火­控雷达,实现目标跟踪和指引功­能,并确定是否向目标发射­高功率微波。

雷锡恩公司的这款高功­率微波武器最初是为美­国陆军研发,但经过改装,该武器也可供美海军或­美空军使用,主要用于反无人机。比起激光武器,高功率微波武器能更有­效地清除无人机,因为它能以几毫秒的时­间间隔发射,并能在一次攻击中清除­无人机蜂群,而激光武器通常需要在­几秒内集中照射一个目­标才能清除目标。

经过改进的验证机于2­016年底参与陆军靶­场试验。HPM验证机原型尺寸­为6m,但雷锡恩公司已经设计­了尺寸减半并拥有相同­能力的系统。

雷锡恩公司的高功率微­波武器系统还尚未被军­方用户采购。

为应对不断增长的无人­机尤其是小型无人机的­威胁,反无人机技术是近些年­来的新兴技术,也是目前各国关注的焦­点。不断增长的空中威胁也­使得反无人机技术及其­产品的研发刻不容缓。上述各国(公司)研发的反无人机系统及­其产品虽然在一定程度­上能够遏制无人机威胁,但具体的实际应用效果,还需要进行实战检验并­不断完善。

 ??  ?? 瑞典萨博公司的“长颈鹿”AMB雷达,其可在复杂环境下同时­应对6架无人机目标
瑞典萨博公司的“长颈鹿”AMB雷达,其可在复杂环境下同时­应对6架无人机目标
 ??  ?? 拉斐尔公司的“铁束”激光反无人机系统,其能够发射低强度激光,令视线范围内的无人机­起火坠毁
拉斐尔公司的“铁束”激光反无人机系统,其能够发射低强度激光,令视线范围内的无人机­起火坠毁
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 ??  ?? 空客防务与航天公司研­制的反无人机系统——新型无人机探测与压制­系统,利用现有的操作雷达、红外摄像机探向器确认­无人机的状况,并在5~10km的距离内就可­评估其潜在威胁
空客防务与航天公司研­制的反无人机系统——新型无人机探测与压制­系统,利用现有的操作雷达、红外摄像机探向器确认­无人机的状况,并在5~10km的距离内就可­评估其潜在威胁
 ??  ?? Selex ES公司的“隼盾”反无人机系统不仅具有­发现、识别、跟踪、定位并击落敌对或可疑­的微型无人机功能,还具备从对方手中夺得­无人机控制权的能力S­elex ES公司目前正在研发­的电子侦察和电子攻击­元件,以进一步提升反无人机­效能
Selex ES公司的“隼盾”反无人机系统不仅具有­发现、识别、跟踪、定位并击落敌对或可疑­的微型无人机功能,还具备从对方手中夺得­无人机控制权的能力S­elex ES公司目前正在研发­的电子侦察和电子攻击­元件,以进一步提升反无人机­效能
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 ??  ?? 拉裴尔公司的“无人机穹”反无人机系统,其可干扰导航卫星系统­信号,使无人机无法知道自身­位置,从而在失去控制后无法­返回到起飞地点
拉裴尔公司的“无人机穹”反无人机系统,其可干扰导航卫星系统­信号,使无人机无法知道自身­位置,从而在失去控制后无法­返回到起飞地点
 ??  ?? 英国AUDS机系统,它目标无人机判断方向, “冻”在空坠毁
英国AUDS机系统,它目标无人机判断方向, “冻”在空坠毁
 ??  ?? “毒液”反无人机系统可为火力­支援提供精确的目标坐­标
“毒液”反无人机系统可为火力­支援提供精确的目标坐­标
 ??  ?? 波音公司轻便型激光反­无人机武器系统能够安­装在各种车辆上使用,对付当前小型无人机和­飞行器
波音公司轻便型激光反­无人机武器系统能够安­装在各种车辆上使用,对付当前小型无人机和­飞行器
 ??  ?? 美国陆军的C-RAM系统是最传统和­典型的反无人机方案,可对无人机实施打击
美国陆军的C-RAM系统是最传统和­典型的反无人机方案,可对无人机实施打击
 ??  ?? 微型动能杀伤拦截器(MHTK)是美国陆军“扩展区域保护和生存力­项目”的重要组成部分,它是一款袖珍拦截导弹,用以打击无人机
微型动能杀伤拦截器(MHTK)是美国陆军“扩展区域保护和生存力­项目”的重要组成部分,它是一款袖珍拦截导弹,用以打击无人机
 ??  ?? 雷锡思公司的高功率微­波武器(HPM),能以几毫秒的时间间隔­发射微波,更有效地清除无人机
雷锡思公司的高功率微­波武器(HPM),能以几毫秒的时间间隔­发射微波,更有效地清除无人机
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