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年来,全球无人机市场规模年均增长率超过20%,在带来经济效益的同时,也产生了严重的安全风险隐患。其滥用现象给民航安全、军事安全及个人安全造成了极其严峻的威胁。据统计,2022年全球发生无人机扰航事件超过200起,军事领域的无人机渗透事件增长达300%。在此背景下,反无人机技术(C-UAS)已成为国际安全领域的研究热点。
DroneShield公司设计研发的战术反无人机电磁干扰枪(DroneGun Tactical),是一种便携式、形似步枪的设备,旨在干扰无人机与操控者之间的通信链路。该设备通过定向发射射频信号,可有效干扰无人机的操控。这种干扰会迫使无人机启动安全降落程序,或自动返回起飞点,从而阻止其恶意活动或侵入限制空域。战术反无人机电磁干扰枪的有效射程可达2千米,可在各种各样的环境条件下有效操作,使操控者能够在安全距离内消除无人机威胁。该设备可即刻切断无人机与操控者之间的联络,防止操控者通过无人机搭载的摄像头获取目标位置信息,增强保护区域的保密性。此设备还具备扰乱卫星导航信号的能力,能有效干扰无人机的定位和导航功能,使其难以继续按设定路线飞行。此外,该设备不会对无人机造成物理损伤,便于后续取证并追踪无人机来源;还可同时干扰多个射频频段(如433MHz、915MHz、2.4GHz、5.8GHz),适用于多种无人机型号。
美国公司Battelle研发的无人机防御者V2(DroneDefender V2),是一款轻便的手持设备,专为近距离防御无人机设计。该设备的原理同战术反无人机电磁干扰枪相似,通过定向发射射频信号,干扰无人机的控制信号,使其与操控者失去连接,进而迫使其降落或返回起飞点。该设备的便携性和易用性,使其成为安保人员和执法人员应对快速反应场景的得力工具。
雷神公司研发的高能激光武器系统(High-Energy Laser Weapon System,HELWS),代表了一种先进的无人机防御手段。该系统利用高能激光束,既可以毁伤无人机的控制线路等敏感部件,也可以烧穿其机翼、蒙皮等结构部件,使无人机失效或被摧毁。激光武器可精确控制激光波束能量,快速转换方向,对无人机机尾、机翼等关键部位进行灼伤、摧毁,具有威力大、精度高、成本低、小型化、无污染且能抵抗电磁干扰的优势,但对天气条件和能源保障有较高要求。
美国防部认为,激光武器是对抗小型无人机的最佳武器装备,其研发的机动近程防空系统(M-SHORAN)是导弹与高能激光武器并行的新型陆军防空武器。该武器的核心就是装备了50千瓦激光器的定向能武器。该系统能有效探测、跟踪与截获无人机蜂群。这里所说的无人机蜂群,并非简单的数量叠加,而是指一种先进的作战系统,其核心在于去中心化控制和自主协同能力;使其能够像自然界蜂群一样执行智能协同、饱和攻击。传统武器难以应对这种同时从多个方向来袭的智能集群,而激光武器凭借其光速攻击、近乎无限的“弹药”储备和极低的单次发射成本,能够在极短的时间内拦截大量目标。2021年,搭载美国定向能机动近程防空系统的斯特瑞克轻型战车,在俄克拉荷马州的锡尔堡参加了战斗场景作战测试,这标志着激光武器对抗无人机群的技术距实战运用更近一步。总的来看,该系统成本低,具备击毁大量目标的能力,是性能卓越的反无人机蜂群利器。由此可见,反无人机领域的激光武器已逐渐向实战化迈进。
天墙巡逻系统(SkyWall Patrol)是英国OpenWorks Engineering公司研发的一款先进的便携式反无人机拦截系统。该系统采用压缩空气动力发射技术,通过智能瞄准装置锁定目标后发射特制网弹,网弹可在空中精准展开并缠绕无人机旋翼,迫使其降落,实现非破坏性、低附带损伤的拦截效果。其优势主要有三。一是安全可靠性高,采用非动能拦截,无爆炸破片产生,适用于机场、核电站等敏感区域。二是取证便利性强,能够完整保存敌方无人机数据,如2022年乌克兰用类似系统截获俄军海鹰-10无人机的电子侦察模块。三是响应速度快,一键式操作,可在3秒内完成瞄准、发射,有效拦截距离可达100米。
德国科技公司Dedrone GmbH研发的德创追踪器(Dedrone Tracker),是一个综合性的多传感器探测与追踪平台。德创追踪器融合了射频传感器、摄像头及机器学习算法,能实时提供无人机活动相关的态势信息。该系统可探测并分类无人机、追踪其飞行轨迹,甚至能够识别无人机操控者。这一些信息对于评估潜在威胁、及时采取应对措施至关重要。德创追踪器通过整合多种传感器技术,确保了在复杂环境中探测和识别无人机时具有较高的准确性和可靠性。目前,该系统已服务于
由英国Blighter Surveillance Systems、Chess Dynamics与Enterprise Control Systems三家公司联合研发的智能反无人机防御系统(Anti-UAV Defense System,AUDS),是一款集成探测、跟踪与拦截功能的一体化反无人机系统。该系统整合了雷达、光电和红外传感器,能在不同距离和高度探测并追踪无人机。一旦探测到目标无人机,该系统可通过部署干扰、信号欺骗等电子对抗措施扰乱目标运行。此外,该系统还可配备网兜或抛射物等拦截装置。该系统的模块化设计特性,使其可根据不同场景需求来做定制,以满足特定安全防护需求。目前已部署于中东、欧洲国际机场及G7峰会安保场景,成功拦截包括改装自杀式无人机在内的300多起无人机入侵事件。
模块化多任务巡飞弹系统(Vehicle Agnostic Modular Palletized ISR Rocket Equipment,VAMPIRE)是美国L3Harris公司研发的一款模块化、低成本巡飞弹系统,可在多种陆基与海基平台上快速部署,用于执行情报监视侦察(ISR)和精确打击任务。作为美军新一代模块化巡飞弹系统,VAMPIRE系统的核心优势体现在三个方面。一是多平台适配性,VAMPIRE系统的核心设计理念是“即插即用”,采用标准化20英尺集装箱模块,可快速集成至战术车辆、海军舰艇或固定据点;相比俄罗斯柳叶刀巡飞弹(依赖专用发射车),VAMPIRE系统无平台依赖性,真正的完成了“车船两栖”作战能力。二是低成本可消耗性,VAMPIRE系统的单价为3~5万美元,仅为标枪导弹成本的十分之一。三是任务灵活性,VAMPIRE系统具备侦察、待机、打击3种模式,侦察模式下能轻松实现70千米半径范围内实时高清成像;待机模式下,可以在目标区域上空持续盘旋30分钟以上,通过机载AI算法自动扫描战场环境,智能标记高价值目标并为操控者提供打击建议。一旦确认目标,系统可立即切换至打击模式,以超过500千米/小时的俯冲速度实施精确打击,这种多模式即时切换能力,使得前线部队可在发现目标的同一平成“侦—打—评”全流程作战,大幅度缩短杀伤链时间。
SMASH 2000L是以色列Smart Shooter公司为美国陆军研发的反无人机系统(SMASH 2000L Optics),属于一款模块化智能火控系统,可加装于步枪、冲锋枪或轻机枪上,通过AI目标追踪、弹道计算和射击辅助功能,精确瞄准并摧毁小型无人机。SMASH 2000L通过AI技术弥补了人类射手的生理局限,该系统代表了轻武器智能化的新方向,正在改写近距离作战的战术规则。
美国防科技公司Anduril Industries研发的栅格系统与哨兵塔(Lattice System & Sentry Tower),为无人机防御提供了一套由AI驱动的全面解决方案。其中,栅格系统是一种由分布式传感器、AI分析中枢和自动化武器站组成的智能防御网络,能自主地探测、分类并追踪目标,发出潜在威胁警报,并提供应对威胁的方案,通常与哨兵塔协同部署。而哨兵塔则是整合了雷达和光学传感器与先进的计算能力,以实时处理数据并识别威胁。该套系统可配备干扰器或等各类干扰装置,根据特定无人机威胁需求来做定制化配置,以应对特定的无人机威胁。
雷神之锤系统(Mjölnir)是由美国空军研究实验室(AFRL)主导研发的一款高功率微波(HPM)定向能武器,旨在为前方作战基地等关键设施提供针对小型无人机群的低成本防御。该系统的核心能力在于其高功率微波发射技术。该系统并非通过物理拦截,而是通过瞬间发射强大的微波脉冲、烧毁或瘫痪来袭无人机的电子元件,以此来实现软杀伤。这种攻击方式以光速进行,难以规避,且其波束特性使其能够同时覆盖一个扇面区域内的多架无人机,很适合应对密集的集群攻击。作为其前身项目“战术高功率作战响应器”(THOR)的升级版,雷神之锤专注于提升设备的可靠性和可维护性,以适应严苛的战场环境。根据公开的采购合同信息,该系统的原型机已于近年完成交付并进入测试阶段,旨在尽快形成战斗力。
沉默弓箭手(Silent Archer)是由美国Syracuse Research Corporation公司研发的新一代电子战反无人机系统,其核心特点是“侦测—识别—干扰”一体化设计。该系统旨在应对小型、低速、低空飞行无人机所带来的日渐增长的威胁,通过集成雷达、电子传感器及其他技术,能够探测、追踪并击退这类往往难以被传统雷达系统检测到的无人机。沉默弓箭手的模块化设计使其可以依据实际的需求进行定制,可与其他防御系统集成,成为保护军事人员和资产的多功能防御工具。
美国防高级研究计划局(DARPA)主导研发的多域无人系统作战平台(Multi-Environmental Domain Unmanned Systems Application,MEDUSA),是下一代跨域无人作战系统,其核心优点是实现跨域无缝协同,通过量子加密通信网络整合空中、地面和水下无人单元,构建智能作战体系。该平台搭载的自主决策系统,可支持复杂环境下的实时任务规划;具备200个目标同步追踪能力,能明显提升战场感知效率;多模态隐身设计和分布式能源网络确保超高生存率;混合供能系统实现理论上的无限续航。相较于传统作战系统,MEDUSA将跨域作战响应速度提升300%,成本降低95%,代表了未来无人作战的发展方向。
KuRFS雷达是由美国雷神公司研发的精密跟踪雷达,与郊狼无人机共同构成美军低成本分层防空体系中的反无人机系统。该系统采用“传感器到射手”直连架构,可实现从目标探测到拦截的秒级响应。KuRFS雷达凭借0.1毫弧度的跟踪精度与30个目标的同步解决能力,可精准识别8千米范围内的小型无人机威胁;郊狼无人机则提供直接撞击、弹药抛洒等灵活多样的毁伤方式,单发成本仅为传统防空导弹的1%。该系统采用开放式架构设计,15分钟就可以完成战场部署,且支持与其他传感器组网。在2023年中东地区测试中,其拦截成功率达92%。这种“精密感知+低成本拦截”的创新组合,大幅度的提高了应对无人机蜂群攻击的作战效费比,代表着防空武器系统向智能化、模块化发展的新趋势。
从以上14种反无人机系统来看,现代反无人机技术已形成完整的体系架构,主要包含探测识别、电子对抗和物理拦截三类技术。
具体可分为3类:一是射频探测技术,通过一系列分析无人机通信信号特征实现目标识别,典型代表为德创追踪器,可精准识别2.4GHz、5.8GHz频段信号,识别准确率高达98%;二是雷达探测技术,以KuRFS系统为代表,其在Ku波段(12~18GHz)工作时,对雷达截面积仅0.01平方米的小型无人机,探测距离可达8千米;三是光电识别技术,通过可见光与红外热成像技术的融合,使天墙等系统具备全天候目标追踪能力。
该技术最重要的包含3种核心手段:一是通信干扰技术,通过压制无人机控制链路实现软杀伤,如战术反无人机电磁干扰枪可同时干扰433MHz、915MHz、2.4GHz和5.8GHz等4个频段;二是导航欺骗技术,通过发射虚假卫星导航信号误导无人机,如俄罗斯提拉达-2系统可产生500米的位置偏移;三是协议破解技术,通过逆向工程实现对特定无人机的控制权夺取,美国沉默弓箭手系统已成功破解多款商用无人机的通信协议。
例如,动能拦截通过直接碰撞实现硬杀伤。雷神公司的郊狼系列拦截无人机是其中的典型代表,其量产后的低成本优势,为应对集群威胁提供了经济高效的解决方案。再例如,能量武器利用定向能实施打击。美国空军研究实验室主导的雷神之锤系统,可发射强电磁脉冲,瞬时瘫痪一个扇面内多架无人机的电子系统,是实现面防御的新兴手段。该系统通过整合动能拦截、雷达、电子战与定向能武器等,构建分层、高效的综合作战体系。
当前无人机反制技术仍面临显著的技术瓶颈,大多数表现在环境适应性和系统协同性两大方面。
实际测试数据表明,现有反无人机系统在复杂环境下的表现存在很明显局限:城市环境中,受建筑遮挡和多径效应影响,系统误报率高达30%;雨雾等恶劣天气条件下,激光武器的作战效能会急剧下降60%以上;而电磁干扰手段在面对采用抗干扰设计的无人机时,平均成功率仅为75%。这些外因严重制约了反无人机系统的实战效能。
主要存在3个关键问题:一是各厂商采用的数据格式不统一,导致系统间信息共享困难;二是多系统协同时的响应延迟普遍超过200毫秒,难以满足应对高速无人机的时效性要求;三是缺乏标准化的硬件和软件接口,不同系统难以快速集成和扩展。这些系统协同性问题使得现有的反无人机系统往往只能独立作战,没办法形成体系化的防御能力,在面对无人机蜂群攻击时尤其捉襟见肘。要突破这些瓶颈,需要在信号处理算法、全天候作战能力和系统架构设计等方面做持续创新。
通过对14种先进反无人机系统的分析可见,当前反无人机技术已形成较为完善的技术体系,但仍存在亟待突破的技术瓶颈。随着人工智能、量子技术等新兴技术的持续发展,反无人机系统将向更智能化、网络化和自主化的方向演进。预计到2030年,反无人机系统的探测距离有望突破20千米,反应时间或将缩短至1秒以内,单系统同时处理目标的能力或将超过100个,这一系列性能的提升有望改变现有的防空作战模式。同时,需要重视技术发展伴随的伦理和法律问题,确保反无人机技术的应用符合国际规范和人道主义原则。未来,通过技术创新和规范发展的双轮驱动,将有可能构建起更安全、更高效的反无人机防御体系。