国外反无人机技术装备应用发展概况

国外反无人机技术装备应用发展概况

摘要：本文介绍了国外反无人机装备技术体系，详细阐述了干扰屏蔽类、捕捉击毁类和监测反制类等当前国外反无人机装备的三种类型、并对反无人机装备的发展趋势进行了展望。

关键字：反无人机干扰激光监测

1 引言

近年来，随着科技的进步和人民生活水平的提高，无人机市场逐渐兴起壮大、销售数量增加、应用普及、不断满足人们丰富多样的需求，为工作和生活提供便利。但是，针无双头利，蔗无两头甜，无人机安全问题也日益突出。

2013年的9月15日，德国总理默克尔在一次街头竞选演讲时遭微型无人机在头顶上方约30米处盘旋骚扰，安保人员面对飞行器束手无策，场面尴尬。幸好无人机并未携带任何爆炸装置，否则后果不堪设想。2015年，美国特勤局报告了至少两起五人飞行器在白宫附近的空中禁区飞行的事件。日本一个反核活动分子被指控使用无人机向首相安倍晋三的办公室投放少量含放射性的沙子。恐怖分子很有可能会用无人飞行器来运输炸药。不法分子可能是用无人机搭载或者投放网络设备实施网络攻击，截取数据信号或者入侵控制工控系统。

美国联邦航空管理局平均每天会收到2000个无人机注册申请，每月会收到100多份无人机在机场或者其他禁飞区附近飞行的报告。这一数字在未来可能还会增加。截止2015年底，我国无人机驾驶员合格证总数仅为2142个，而无人机数量却有数万台。没有培训、没有申报的“黑飞”和不按指定空域飞行，不仅影响人们的生命财产安全，也会威胁公共安全、空防安全。

因此，反无人机技术装备和市场也在同步快速扩展。根据2016年2月美国知名市场预测公司Markets &Markets发布的最新研究报告：2017年到2022年，全球反无人机市场发展将达到23.89%的年复合增长率，2023年将达到11.4亿美元规模。反无人机装备产品需求增长最快的地区将是亚太地区（占全球市场的30%）。反无人机市场的产品将会供不应求。

2国外反无人机技术体系

随着安保意识的不断增强，反无人机安保工作措施和任务也不断增多。在市场需求刺激和技术发展的双重推动作用影响下，反无人机装备技术体系在理论和技术层面都日趋完善。反无人机装备技术体系主要包括探测跟踪和预警、击毁、干扰、伪装欺骗等内容。实施反无人机工作的原理是，首先对入侵无人机进行探测跟踪和预警，然后再根据实际情况，选择对无人机实施捕捉、击毁或者干扰、控制；另外可通过一些伪装防护方法，降低无人机的袭扰成功率。只有将主动与被动方式的反无人机措施相结合，才能使得反无人机效果最优化。

目前国外警用与民用反无人机的探测跟踪和预警主要是地面目视侦察、雷达探测跟踪等技术，针对的是微型消费级或者小型工业级无人机。

捕捉和毁伤技术主要采取布网捕捉和攻击毁伤技术等，运用这些技术的反无人机装备依据侦察获得的情报信息，采用适当措施和合理的战术战法，对无人机实时实施物理阻止和破坏，使其丧失动力。

干扰技术主要包括控制信息干扰、反制和数据链干扰等技术，运用这些技术的反无人机装备旨在使目标无人机的控制系统、通信系统、动力系统、图传系统等失效，从而降低甚至使其丧失主要功能。

伪装欺骗技术主要包括电子伪装欺骗、光学和热红等技术，通过对己方目标适当伪装，降低对方无人机的侦察监视效果，从而实现反无人机的目的。

3 当前国外反无人机装备主要类型

目前，国外反无人机装备主要有信号干扰、黑客攻击、“反无人机”无人机、无线电反制、激光炮、声波等类型，特点和效果各不相同，但根据其技术及反制措施总体上可分为三大类。

3.1 干扰屏蔽类反无人机装备

目前常见的是向目标无人机发射定向的大功率干扰频率，屏蔽和切断无人机与地面工作站之间的通讯，从而迫使无人机自行原地降落或者返航。大多数无人机的飞行控制是采用GPS卫星导航与惯性制导系统相结合的方式，因而屏蔽阻断无人机的卫星信号接收机，导致无人机只能依靠基于陀螺仪的惯性导航系统，从而失去工作精度和方向。另据报道，韩国科学技术高级研究院的研究人员利用声波可使陀螺仪产生共振并输出错误信号，从而扰乱无人机平稳飞行，这一发现为干扰无人机又开辟了一个新的方向。

无人机对电磁干扰十分敏感，大功率微波、电磁脉冲都能够使没用防护的无人机电子元件暂时失效或半导体元件被烧毁、航电计算机中的存储器丧失记忆能力，从而使其陷于瘫痪甚至坠机。

干扰屏蔽类反无人机装备在技术上较容易实现，成本也相对较低。但无人机的抗干扰能力也在不断增强。普通的干扰屏蔽多是让无人机任务失败，且对于被干扰后的无人机下一步动作行为较难把握（比如直接掉落）和达到预期防范效果。

美国俄亥俄州非营利机构“巴特尔”（battelle）推出了drone defender反无人机装备。该设备做成了一个仿步枪的外型，前端上部安装一根白色的杆状天线。用户只需将其指向空中的无人机并扣动扳机。干扰器即向无人机发射全频段的干扰信号，使其误以为已飞出控制范围而脱离操作者的控制，接收不到控制信号的无人机会自动降落到地面上。一旦无人机的信号处于混乱状态，其通常有三种选择：跌落到地面、返回操作者身边和平稳下降。这种设备采用非毁损技术，能移动、精准、快速阻止可疑无人机的专用设备，只对实时遥控或依靠GPS导航的无人机有效（如常见的四轴以上多旋翼），打击范围约400米。

美国特勤局正在白宫附近实验一种无人机盾。联邦航空管理局和国土安全部在2016年初开始实验两个无人机检测系统，一个是定位机场和其它安全设施周围的无人机，另一个是不仅能检测，而且能阻断乱飞的无人机的无线电通信。

3.2 捕捉击毁类反无人机装备

反无人机激光防御系统是当前直接击毁类反无人机装备的另一个代表，其具有高精度、低成本、发现即摧毁等优点。激光武器破坏或摧毁目标是通过对目标施加能量—以光速或接近光速运行的光子或粒子达到目的。无人机躲避攻击的能力在激光武器面前明显很低。

击毁类装备较为典型的是美国波音公司的反无人机激光炮。其发射器配合万向架可以在几秒钟内精确瞄准一架无人机，击落低空慢速飞行的小目标。波音公司为美国陆军研制了一款10千瓦高能量激光移动武器（HELMD）--使用定向能量束来摧毁空中的目标，击落了超过150个包括无人机、火箭弹等模拟地方目标，而花费仅是车上电动设备和装甲车所用柴油燃料的费用。此外，美国还在研究以无人机反之无人机的方法。

六轴的无人机拦截者MP00具有较大动力和速度，采取的拦截方法并非击毁性的，通过挂载并展开一张由坚韧的材料制成大网直接缠住无人机的螺旋桨让无人机无法飞行，最终把其拖回来。Excipio Net Drone本身就是一种无人机，它带有的摄像头可以把空中的画面实时传回。当发现“黑飞”的无人机后，便会发射一张大网捕获“入侵者”。大网发射之后既可以单独行动，使无人机掉落，也可与Excipio Net Drone连接把“黑飞”的无人机“押送”回来。

英国工程师团队研发的新型反无人机装备Skywall100，重22磅（约合9.98kg）,能够扛在肩上对100米范围内飞行的无人机实施有效打击。Skywall100装备丰富的智能传感器，能够自动校准无人机的方位和计算距离，以协助操作人员实施精确发射，给无人机以致命一击。

在扣动扳机之后，SKywall100能够发射出一张大网以缠绕无人机的螺旋桨，并带有一个降落伞让无人机安全的降落到地面上，有效距离达到100米，发射结束后再次“上膛”只需8秒。

据英国《卫报》报道，荷兰警方日前同一家训练猛禽的公司（Guard From Abov）合作训练老鹰，用以捕捉天空中飞行的非法无人机。老鹰经过训练，会把非法无人机当作潜在猎物，抓到后把他们带到一个指定区域。

2016年的4月5号，洛克希德.马丁公司宣布完成微型动能杀伤拦截器（MHTK）的靶场阶段测试。MHTK是一款美国陆军的袖珍拦截弹，可使用多任务导弹发射器系统发射，采用半主动制导模式，依靠雷达捕捉来袭目标。

3.3监测反制类反无人机装备

无论是干扰屏蔽还是直接击毁，都容易发生无人机坠机并带来次生危险。监测反制类反无人机装备通过阻截无人机使用的传输通讯信号和导航信号，进而替代控制无人机，引导其原地降落或者返航，可避免危险情况发生。这种装备对技术的要求较高，因为不仅要求在不损毁完成对其控制信号的阻断，还要实现控制指令上的伪装欺骗和替代。目前很多无人机同时具备手动控制和程序控制功能，甚至两种控制可实现切换。采用程序控制飞行的无人机不需要接收操作指令即可执行既定飞行任务，且处于此状态的无人机可不接收解除程序飞行状态以外的其他控制指令。

英国新研发出一种“反无人机防御系统（以下简称’AUDS’）”。AUDS装备启动后，通过定向天线对准无人机发出无线电信号，干扰无人机操作员发出的通讯信号并使之失效。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，但还不能完全控制无人机。

为了防止无人机干扰执行任务的消防飞机，美国司法部门2016年的7月宣布，正在与无人机公司合作，试验一个名为“地理栅栏”的系统。该系统能通过软件向附近的无人机操作员发出警告。美国宇航局及国防高级研究计划局（五角大楼的研发分部门）正在研发一个反无人机系统，能追踪到所有在城市内低于特定高度飞行的无人机

对于微型或者小型无人机来说，如果处在程序自住飞行状态的的无人机关闭下行遥测数据链路，则在无线电监测上此时的无人机已接近于完全隐身，只剩下接收GPS或类似定位信息的漏洞。而要实现控制指令上的伪装欺骗，就必须要获知无人机的载波频率，并掌握其数据链路编码方式和加密手段等。而这样的技术难题不可能有所谓的“万能钥匙”。于是各国在不断致力于研究探索的同时并没有忘记应用黑客技术。

Trend Micro公司TippingPoint DVLab事业部的负责人Jonathan Andersson于2016年10月在日本召开的PAcSec黑客大会上公布了一款名为lcarus的袖珍硬件，其能够入侵并以无线电方式控制各类运行DSMx无线电平台的无人机设备（如Walkera、NineEagles以及Airtronics等），轻松劫持正在运行当中的多种主流无人机，能够获得对目标无人机的全部控制权，并将其真正操作者屏蔽在外。这并不是一套干扰系统，不需要通过加大RF功率争夺控制权。该设备可使用标准的2.4GHz ISM放大频带以扩展起效范围。该设备的原理非常简单，通过监视组件活动并暴力破解DSMx绑定流程内所使用的唯一共享加密密匙。一旦lcarus 设备获取到该密匙，攻击者即可发送恶意数据包以屏蔽合法控制器，并自行发送控制指令。无人机免受此类攻击侵扰的唯一方法就是更新接收装置的固件协议，但相当一部分无人机无法更新固件。

瑞典萨博公司拓展了进程和中程“长颈鹿”AMB多波束雷达系统能力，使其在常规空中监视的同时，具有增强的“低慢小”目标探测、分类和跟踪能力，能发现100多个雷达反射截面不小于0.001平方米的空中目标，将无人机从周围地面杂波中识别出来，并可与多种类型的武器系统相连接。在复杂环境下可同时应对6架无人机目标。

4结语

三种类型的反无人机装备各有优势，也各有不足，在实际应用中可以互补配合。

干扰屏蔽类反无人机装备采用电磁干扰手段，操作简单、价位低廉、便于携带，但对环境要求相对较高，对人体具有一定辐射，在城市或居民聚集区使用显然不适宜。对无人机携带爆炸、生化等为新物品的恐怖活动，应用风险相对较大。

捕捉机击毁类反无人机装备多采用简单的暴力方式捕捉或者攻击目标，适用于干扰条件苛刻的环境，也存在较大坠落风险，价格相对昂贵。激光防御装备等重型打击方法显然不适合警用、民用，主要应用在军事领域，并有望在未来战争中发挥重要角色。此外，直接打击会对目标无人机造成永久性损毁，获取有价值的机载数据信息的可能性也降低。

监测反制类反无人机装备的制造商很多是军工雷达企业，结合电子侦察设备而开发的综合型反无人机装备将在未来具有显著优势。

魔高一尺，道高一丈。未来无人机和反无人机技术将不断博弈，具备便捷机动性、对环境要求较低、可截获信息高效的反制装备无疑将在军、警、民多个领域具有广阔的发展潜力。