反空中機器人(英文:Counter Drone)是指通過整合或改進現有先進技術實現對無人機目標的探測、跟蹤、識別、干擾、誘騙、控制或摧毀。
2011年,伊朗曾利用美國RQ-170偵查機型隱形無人機的漏洞,切斷了其與地面控制站的聯系并使其降落在伊朗境內被成功捕獲。美國國防部至少從2014年起,就已經在國外部署反無人機技術。2014年,美國海軍在“龐塞”號兩棲船塢運輸艦上部署了首型可作戰使用的反無人機任務的30千瓦級激光武器。2017年10月28日,俄羅斯聯邦武裝力量已經組建第一支反無人機部隊。2019年10月,美國空軍接收一種車載反空中機器人原型機——“高能激光武器系統”(HELWS)。俄軍自2019年起,所有的重大軍事演習均包括反無人機課目。2020年1月,美國國防部長批準“聯合反小型無人機辦公室”實施計劃。同年,俄羅斯卡巴斯基開發了一種利用人工神經網絡的反無人機系統。2021年,美國發布了一款“莫非斯”無人機,可反無人機和無人機蜂群。2022年5月,福騰技術公司將基于人工智能技術的便攜式“無人機獵手”系統送往烏克蘭,并在2022年卡塔爾世界杯足球賽期間在多個體育場總署了該系統。
反空中機器人技術按照功能可以分為無人機探測識別技術和無人機反制技術兩大類。無人機偵測探測技術主要有:基于無線電的無人機偵測探測、基于雷達的無人機探測、基于光電的無人機探測。三種技術都已經應用于安保、賽事保障、邊境和涉密區域無人機防護。常規的反制無人機威脅的方法有空中攔截、地面火力打擊,通信、導航系統干擾,信號入侵等。
面對無人機的威脅,一些國家發布了反無人機戰略,研究新的反無人機措施,在推動反無人機系統在智能化、一體化、便攜性、機動性方面取得較大進步。與此同時,相關國家軍隊也加強對官兵的反無人機能力培訓,以更好地適應戰場變化。
發展沿革
產生背景
無人機在現代戰爭中的作用舉足輕重。各類無人作戰飛機對國家防空體系構成了極大挑戰,一些民用無人機也對公共安全、空中交通和關鍵基礎設施安全構成一定的威脅。
同時,隨著各種操縱方便的遙控直升機、多旋翼機日漸普及,“黑飛”無人機干擾航空秩序等意外事件頻發,對重要地域安全保衛、治安管理等構成了嚴峻挑戰,引發各國對反無人機系統的高度關注。
針對日趨嚴峻的無人機威脅,反無人機技術及其在各型武器裝備上的應用也逐步發展并逐漸成熟。
發展歷程
2011年,伊朗曾利用美國RQ-170偵查機型隱形無人機的漏洞,通過對其通信鏈路實施干擾,切斷了其與地面控制站的聯系,迫使該機進入自動駕駛狀態,然后重構了該機的GPS坐標,使該機認為已經抵達美軍在阿富汗的基地,并使其降落在伊朗境內被成功捕獲。
美國國防部至少從2014年起,就已經在國外部署反無人機技術。2014年,美國海軍在“龐塞”號兩棲船塢運輸艦上部署了首型可作戰使用的激光武器——“激光武器系統”(LaWS)。LaWS是一種能執行反空中機器人任務的30千瓦級激光武器原型機。美國空軍在《2016年小型無人機飛行計劃》中表示,美國空軍會進一步尋求機載反無人機能力。
2017年10月28日,俄羅斯西部戰區新聞處發布消息稱,俄羅斯聯邦武裝力量已經正式組建第一支反無人機部隊。2019年10月,美國空軍接收一種車載反無人機原型機——“高能激光武器系統”(HELWS),進行為期一年的海外實地試驗。同年12月,美國國防部精簡了國防部內各種反小型無人機項目,將陸軍指定為監管國防部反小型無人機工作的執行代理。俄軍自2019年起,所有的重大軍事演習均包括反無人機課目。
2020年1月,美國國防部長批準“聯合反小型無人機辦公室”實施計劃。同年,美國一家公司推出了智能反無人機空中制導交戰系統。這是一種對抗蜂群空中機器人的導彈。2020年,俄羅斯卡巴斯基實驗室開發了一種利用人工神經網絡的反無人機系統——卡巴斯基反無人機系統。2021年,美國發布了一款“莫非斯”無人機。該無人機尺寸小,能封裝在直徑為15cm的發射管中,攜帶高功率微波(HPM)武器,可反無人機和無人機蜂群。
2022年5月,福騰技術公司將基于人工智能技術的便攜式“無人機獵手”系統送往烏克蘭。在2022年卡塔爾世界杯足球賽期間,“無人機獵手”系統被部署至多個體育場,為卡塔爾安全部門提供反無人機解決方案。
定義和分類
定義
反無人機是指通過整合或改進現有先進技術實現對無人機目標的探測、跟蹤、識別、干擾、誘騙、控制或摧毀。
技術分類
反無人機技術按照功能大致可以分為兩大類:一是無人機探測識別技術,二是無人機反制技術。
探測識別
無人機具有較低的雷達散射截面和相對較低的速度,這些特點使得探測無人機具有很大的挑戰性。反無人機系統依靠各種技術來探測、跟蹤和識別無人機,其中最常見的是射頻分析儀、雷達、視頻/光電(EO)傳感器(攝像機)和音頻/聲學傳感器(麥克風)。為了提高探測率,往往綜合運用多種方法,根據覆蓋范圍、角度和周圍的環境,使用多個傳感器陣列對區域進行重疊覆蓋,形成一個有效的空中機器人探測系統。三種技術都已經應用于安保、賽事保障、邊境和涉密區域無人機防護。
射頻系統
大部分無人機使用無線電信號進行通信、指揮和控制,它們接收來自遙控器的命令,并將諸如視頻、圖像和遙測等數據發送回地面站。射頻傳感器能探測無人機與地面站之間的無線電通信,捕捉當前位置和操作員位置信息,一些還可以通過分析波形特征來識別無人機的品牌、型號、序列號,通過Wi-Fi通信識別無人機和控制器的MAC地址,一些先進的射頻分析儀還能保證無人機和遙控器的實時映射。射頻技術成本相對較低,可以探測到空中機器人及其控制器,并能遠距離實時跟蹤多個目標,但難以探測到靠慣性導航飛行、自主式或預編程的無人機,單憑射頻傳感器可能并不能有效地探測無人機。
雷達
雷達是另一種探測無人機的流行技術。目前,各種反無人機使用2D和3D雷達精確探測和定位無人機。2D雷達可以探測市場上大多數類型的無人機,然而它們不能提供關于目標高度的信息。在現實生活中,如果沒有目標的高度信息,將很難實時跟蹤、準確分類并且精確瞄準目標。相較而言,3D雷達可以提供非常關鍵的高度信息,還可以精確地指示攝像機或干擾器對準空中機器人。
有源電子掃描陣列(AESA:Active Electroni— cally Scanned Array)雷達是在二維陣列中利用多個天線發射相同相移波形的相控陣雷達。它是基于波束形成原理。AESA雷達像人眼一樣工作,從 一個角落到另一個角落掃描視網膜來觀察整個圖像。另一方面,多輸入多輸出(MIMO:Multiple— input and Muhiple—output)雷達可以在所有天線上傳輸不同的波形。它更像蒼蠅的眼睛一樣工作。 可以立刻獲得整個圖像,而不需要任何掃描。MIMO雷達提供了驚人的刷新率,這大大地改善了空中機器人(包括蜂群)的探測和跟蹤效果。此外,其還能有效地去除地面雜波。
因為無人機在低空飛行、飛行速度慢和雷達散射截面(RCS)小,而雷達傳感器很難區分無人機與噪聲和雜波,因此需要在反無人系統中部署其他傳感器來解決這個問題。
視覺/熱成像傳感器
非常適合探測低空快速移動的小型物體。光電傳感器與基于人工智能的圖像處理軟件相結合能夠對無人機進行視覺探測和分類。它們可以探測到無人機電機和電池的熱信號,即使在惡劣條件下也能跟蹤和識別無人機。熱像儀還能通過探測人的身體熱信號來識別空中機器人操作員,有助于確定無人機操作員的位置。
聲學方法
聲學傳感器是一種麥克風或一組麥克風,它探測無人機發出的聲音并計算其方向。聲學傳感器比射頻分析儀更具優勢,成本相對較低,當雷達視線受阻時,可以使用這類傳感器。它們可以探測到電磁頻譜近場范圍內的任何無人機,包括不依賴無線電的自主無人機。這些傳感器提取聲學特征并對其進行分類,以探測無人機,即使無人機不在視線范圍內,也能估算出旋翼速度和高度。
反制手段
常規的反制空中機器人威脅的方法有無人機反制技術主要分為三類:一是干擾阻斷類,主要通過信號干擾、聲波干擾等技術來實現;二是直接摧毀類,包括使用激光武器、用無人機反制無人機等;三是監測控制類,主要通過劫持無線電控制等方式實現。
空中攔截/地面火力打擊
無人機飛行路線一般為預先規劃,更改航跡需要一定的時間,加上多數偵察型無人機飛行速度較慢,因此在機動性能方面的軟肋,使得其容易受到有人機或地面小型武器的攻擊。一旦發現來襲無人機,可由航空兵地面部隊和海軍艦艇防空兵力共同反擊,嚴密協同,合理安排打擊次序,給來襲無人機以毀滅性打擊。
通信/導航系統干擾
無人機在偵察作戰使用中要依靠傳感器等機載電子設備進行信息情報的收集,并通過視距/衛通測控鏈路與地面控制站交換信息。若實施電子干擾,將使空中機器人機載探測設備及數據傳輸與處理受到影響甚至失靈,特別是小型偵察無人機要通過地面控制站采用無線電傳輸實時遙控和獲取戰場信息,對其實施電子干擾更有望達到作戰效果。如:2011年一架美國軍隊RQ-170偵查機“哨兵”隱身無人機就這樣被伊朗俘獲。
信號入侵
高度智能化的無人系統往往接入計算機網絡中,為破解其關鍵密碼或協議創造了機會。超視距或中國衛通鏈路信號很容易被接收,只要截獲的數據樣本足夠大,在一段時間后總能夠被破解。此外,空中機器人的控制站計算機往往防護不嚴密,使用鍵盤記錄器之類的木馬軟件就可以截獲無人機操作規律,分析出有用的信息。然而,針對“蜂群”無人機作戰模式的發展,采用常規的反無人機方法是不可行的。目前,除了采用傳統方法外,還大力開展通過電子戰、網絡戰、無人機、激光武器等技術執行反無人機任務的研究。通過電子戰反無人機的最常用方法是GPS干擾;通過網絡戰手段可以使無人機喪失執行任務的能力,甚至可以反制無人機;通過無人機攜帶的航空武器系統在雷達探測并定位對手無人機后對其實施攻擊;激光武器具有快速、靈活、抗電磁干擾以及成本低廉等優點,可摧毀小型空中機器人。
價值影響
面對無人機的“凌厲攻勢”,一些國家紛紛發布反無人機戰略,研究新的反無人機措施,推動反無人機系統在智能化、一體化、便攜性、機動性方面取得較大進步。與此同時,相關國家軍隊也加強對官兵的反無人機能力培訓,以更好地適應戰場變化。
反無人機技術是戰場反無人機作戰任務需求牽引下的必然產物,構建反無人機技術體系也是反無人機武器裝備體系發展的必然要求。
相關評價
為了應對潛在無人機風險,美國聯邦航空管理局和一些獲得授權的機構正在繼續試驗、評估和開發致力于應對特定風險環境的綜合型反無人機平臺。例如,一部強大的遠程信號干擾機可以用于在軍事基地附近鄉村地區有效節制空中機器人,也能用于在城市或機場附近破壞無人機通信。隨著無人機系統技術不斷進步(如,變得更小、更容易操作)、更為公眾所廣泛使用,探測和節制無人機也更具有挑戰性。(光明網 評)
無人機的作戰功能正向隱身突防、通信中繼、空中格斗等方面擴展,并逐漸成為空襲作戰發展的新方向。針對日趨嚴峻的無人機威脅,反無人機技術及其在各型武器裝備上的應用也正隨著無人機的發展而逐漸成熟。無人機與其“克星”反無人機系統之間的對抗呈螺旋式上升,正在演繹著一個全新的矛與盾故事。(《航空知識》評)
隨著空中機器人技術的迅猛發展,各類無人機在近年來的局部戰爭中屢屢出奇制勝。面對嚴峻的空防形勢,反無人機作戰的理論研究、技術攻關、武器試驗已成為世界各國關注的焦點。 (央廣軍事評)
相關事件
2017年10月28日,俄羅斯西部戰區新聞處發布消息稱,俄羅斯聯邦武裝力量已經正式組建第一支反無人機部隊。該部隊不是臨時組建的任務部隊,而是在陸軍野戰部隊內設立的常備建制單位,是一支連級規模的部隊,俄軍官方將其命名為“電子戰世界十大特種部隊”,主要任務是運用無線電電子戰對敵方無人機進行反制。
在2020年前后,美國陸軍在尤馬試驗場建立了一所反空中機器人學校。2022年5月31日,美國國會研究服務局向國會提交了最新的《國防部反無人機系統》報告,其中提到美國軍隊將于2024財年建立一所聯合反無人機大學,為各軍種提供反無人機訓練。按照規劃,這所大學將對陸軍人員進行全面培訓,并為不同部隊提供有針對性的培訓,把反無人機訓練整合到演習中。這所學校已經在2023年10月16日于俄克拉何馬州的錫爾堡火力卓越中心開始授課,開設有操作員課程和規劃員課程,每門課程為期兩周。
2024年2月,美國福克斯新聞網近日刊發一篇文章,題為《美軍沒有為廉價技術戰爭做好準備》。文章認為,烏克蘭自沖突開始以來一直在使用廉價且容易獲得的空中機器人打擊俄羅斯的坦克、艦艇和基地,并且大獲成功。不過,面對這種戰場現實的不僅僅是俄羅斯軍隊,廉價技術也被用來對抗在世界各地作戰的美國軍隊。負責采購與保障的美國國防部副部長威廉·拉普蘭特曾經就圍繞美國提高反無人機能力的必要性發出過警告。美國陸軍通過正在與雷神公司簽訂的一份斥資7500萬美元購買600套“土狼”-2C系統的合同來獲得更多反無人機防御系統。
俄羅斯聯邦國防部2024年3月2日發布戰報,一天內擊落烏克蘭5枚風暴之影巡航導彈和107架空中機器人。同時,美軍正總結2022俄烏沖突經驗教訓成立專門大學,每年培訓1000人專攻“對付無人機”。美軍方稱,這是為應對無人機戰爭的激增而創建的,官員們認為無人機技術正改變戰爭性質,據悉演訓中禁用手機等電子設備。
參考資料 >
反無人機都有哪些武器?. 南京國防動員.2024-03-03
反無人機技術應運而生.今日頭條.2024-03-03
一起來了解反無人機技術.軍職在線官方微信.2024-03-03
美國反無人機技術及能力發展現狀.光明網.2024-03-08
俄軍組建專業反無人機部隊,具有開創意義.中國軍網.2024-03-03
為克制無人機,反無人機作戰技術發展加速.今日頭條.2024-03-08
小型化反無人機系統發展迅速.今日頭條.2024-03-08
國內外無人機探測與反制設備發展現狀及趨勢|無線電|雷達|反無人機.網易.2025-05-05
反無人機能力建設水漲船高.新華網.2024-03-03
矛與盾之爭:淺談無人機與反無人機技術的發展.人民資訊.2024-03-03
對付無人機,有“神器”.百家號.2024-03-08
美媒:美軍沒有為廉價技術戰爭做好準備.參考消息.2024-03-03
俄軍擊落烏107架無人機 美成立大學專攻無人機.百家號.2024-03-08