無人機技術和產(chǎn)業(yè)規(guī)模正呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。在軍事領域,無人機憑借體積小、機動性強、隱蔽性好等特點,被廣泛應用于偵察、監(jiān)視、攻擊等任務。在民用領域,無人機同樣發(fā)揮著重要作用。一些物流企業(yè)嘗試使用無人機進行快遞配送,提高配送效率。無人機還可用于農田測繪、病蟲害監(jiān)測和農藥噴灑,提升農業(yè)生產(chǎn)的精準度和效率。據(jù)國際無人機系統(tǒng)協(xié)會報告,2025年全球無人機市場規(guī)模預計突破1000億美元,充分顯示了無人機市場的巨大潛力和發(fā)展趨勢。
隨著無人機的普及,其潛在威脅也日益凸顯。小型無人機可以輕松攜帶爆炸物,對重要設施和人員發(fā)動突然襲擊,造成嚴重的人員傷亡和財產(chǎn)損失。此外,無人機還可能被用于非法拍攝、竊取情報等活動,對個人隱私和國家安全構成嚴重威脅。據(jù)統(tǒng)計,僅2023年全球發(fā)生針對重要設施的無人機入侵事件較前一年增長近70%。這些數(shù)據(jù)表明無人機威脅正不斷升級,已經(jīng)成為全球安全面臨的重要挑戰(zhàn)之一。
面對無人機帶來的安全威脅,傳統(tǒng)的防空手段顯得力不從心。雷達、導彈防御系統(tǒng)等傳統(tǒng)防空設備在應對小型、低空、慢速飛行的無人機時存在諸多局限性。為了有效應對無人機威脅,反無人機技術應運而生并迅速發(fā)展。
按照功能劃分,當前的反無人機技術分為無人機探測識別技術和無人機反制技術。這一“動”一“靜”兩類技術相互配合,共同構成反無人機系統(tǒng)的核心。
無人機探測識別技術包括射頻分析儀、雷達、視覺/熱成像傳感器、聲學傳感器等。射頻分析儀能探測無人機與地面站之間的無線電通信信號,捕捉當前位置和操作員位置信息。先進的射頻分析儀還能通過分析波形特征識別無人機的品牌、型號和序列號。其技術成本相對較低,能遠距離實時跟蹤多個目標,但難以探測到依靠慣性導航飛行、自主式或預編程的無人機。
雷達是另一種常用的無人機探測技術。目前大多數(shù)反無人機系統(tǒng)使用2D或3D雷達精確探測和定位無人機。2D雷達可以探測大多數(shù)類型的無人機,但不能提供關于目標高度的信息。3D雷達可以提供關鍵的高度信息,還可以精確指示干擾器對準無人機。
另外,還有有源電子掃描陣列(AESA)雷達。這種雷達的工作模式像人眼,可以從一個角落掃描到另一個角落觀察整個圖像。與之相對應的是多輸入多輸出(MIMO)雷達,其工作模式像蒼蠅眼,不需要通過掃描即可獲得整個圖像。這種雷達具備較高的刷新率,大大改善了對無人機(包括蜂群)的探測和跟蹤效果。不過,由于無人機在低空飛行,飛行速度慢且雷達散射截面小,以上雷達傳感器很難區(qū)分無人機與噪聲和雜波。
視覺/熱成像傳感器適合探測低空快速移動的小型物體,與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,還能通過探測人的身體熱信號識別無人機操作員,確定其位置。視覺/熱成像傳感器在近距離探測和識別無人機方面具有較高的準確性和可靠性,但受天氣、光照等環(huán)境因素影響較大,在惡劣天氣條件下,探測效果會大打折扣。
聲學傳感器可以探測到無人機發(fā)出的聲音并計算其方向,比射頻分析儀更具優(yōu)勢。它們可以探測到電磁頻譜近場范圍內的任何無人機,包括不依賴無線電波的自主無人機,但易受環(huán)境噪聲干擾,在嘈雜的環(huán)境中,其探測精度會受到影響。為提高探測率,在實際使用中,根據(jù)覆蓋范圍、角度和周圍環(huán)境,以上探測識別技術往往被疊加使用,從而形成一個有效的無人機探測系統(tǒng)。
無人機反制技術包括通信/導航系統(tǒng)干擾、信號入侵、空中攔截與地面火力打擊、激光武器等。通信/導航系統(tǒng)干擾是通過實施電子干擾,使無人機機載探測設備及數(shù)據(jù)傳輸與處理受到影響甚至失靈。這種反無人機手段對于小型偵察無人機尤為有效,但需要準確掌握無人機的通信頻段和信號特征,否則難以達到預期的干擾效果。
信號入侵。高度智能化的無人系統(tǒng)往往接入計算機網(wǎng)絡,這為破解其關鍵密碼或協(xié)議創(chuàng)造了機會。另外,無人機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(guī)律,分析出有用的信息。通過信號入侵反制無人機需要具備較高的技術水平和專業(yè)知識,并且需要對無人機的網(wǎng)絡架構和通信協(xié)議有深入了解。
空中攔截/地面火力打擊。無人機飛行路線一般為預先規(guī)劃,更改航跡需要一定時間,加上多數(shù)偵察型無人機飛行速度慢,這些缺陷使其容易受到有人機或地面小型武器的攻擊。一旦發(fā)現(xiàn)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(xié)同,合理安排打擊次序,給來襲無人機以毀滅性打擊。不過,這種反制方式可能會對周邊環(huán)境造成一定的破壞,不宜在城市等人口密集地區(qū)使用。
激光武器。激光武器具有快速、靈活、抗電磁干擾和成本低等優(yōu)點,其原理是利用高能激光束對目標進行照射,通過熱能效應破壞無人機的關鍵部件,使無人機失效或墜毀。然而,激光武器受天氣影響較大,在大霧、大雨等惡劣天氣條件下,其射程和威力會受到明顯影響。
用于反無人機的無人機。利用反無人機系統(tǒng)搭載先進的探測、干擾裝置甚至“自殺式”攔截無人機,實現(xiàn)對敵方無人機的有效識別、跟蹤與摧毀。用于反無人機的無人機往往體積小巧、隱蔽性強,能夠在不引發(fā)大規(guī)模沖突的前提下,悄無聲息地瓦解敵方無人機攻勢。
同時,這種無人機間的對抗體現(xiàn)了現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的“不對稱優(yōu)勢”理念,即通過開發(fā)成本相對較低的反無人機系統(tǒng),可以有效抵消敵方高端無人機的威脅,實現(xiàn)戰(zhàn)略平衡。例如,美國發(fā)布的“莫非斯”無人機,尺寸小,能封裝在直徑為15厘米的發(fā)射管中,攜帶高功率微波武器,可反無人機和無人機蜂群。
在軍事沖突中,反無人機技術對于保護軍事設施、部隊安全和確保作戰(zhàn)行動順利進行至關重要。在戰(zhàn)場上,無人機可以攜帶武器對敵方目標進行攻擊,也可以進行偵察和監(jiān)視,為己方提供情報支持。因此,反無人機技術的應用可以有效降低敵方無人機對己方造成的威脅。
在敘利亞戰(zhàn)爭中,俄羅斯軍隊曾廣泛運用反無人機技術,通過部署多種反無人機系統(tǒng),攔截和摧毀了大量敵方無人機,保護了己方軍事設施和人員的安全。另外,在軍事演習中反無人機技術也成為重要的演練課目。俄軍自2019年起,所有的重大軍事演習均包括反無人機課目,通過演習不斷檢驗和提升反無人機作戰(zhàn)能力。
在民用領域,反無人機技術同樣具有重要應用。民用機場是無人機威脅的重點防范區(qū)域,無人機一旦闖入機場空域,可能與民航客機發(fā)生碰撞,引發(fā)航空事故。因此機場需要采取有效的反無人機措施,確保飛行安全。
另外,在舉辦大型體育賽事、演唱會等活動時,無人機可能被用于實施恐怖襲擊、非法拍攝等。為保障活動順利進行,需要使用反無人機技術對活動現(xiàn)場和周邊空域進行管控。2022年卡塔爾世界杯足球賽期間,安保公司將便攜式“無人機獵手”系統(tǒng)部署至多個體育場,有效防范了無人機可能帶來的安全威脅。
此外,核電站、水電站、石油化工設施等重要基礎設施進行反無人機防護至關重要。通過部署反無人機系統(tǒng),可以實時監(jiān)測周邊空域,及時發(fā)現(xiàn)和攔截可疑無人機,確保重要基礎設施的安全。
隨著無人機技術不斷發(fā)展,新型無人機具備更強的隱身性能、抗干擾能力和自主飛行能力,這給反無人機技術帶來更大挑戰(zhàn)。例如,有的無人機采用先進的隱身材料和設計,降低了雷達反射截面,使得傳統(tǒng)的雷達探測設備難以發(fā)現(xiàn)。有的無人機配備抗干擾通信系統(tǒng),能夠在受到干擾的情況下繼續(xù)保持飛行和通信。為了應對這些挑戰(zhàn),反無人機技術需要不斷升級,提高探測和反制能力。
隨著反無人機技術的發(fā)展,如何界定合法攔截與侵犯隱私的界限成為另一個重要問題。在反無人機過程中,可能會對民眾隱私造成侵犯。例如,通過熱成像傳感器識別無人機操作員時,可能會同時獲取到周邊人員的信息。同時,反無人機系統(tǒng)的濫用是否加劇國際緊張局勢也引發(fā)廣泛關注。這些法律與倫理爭議需要各國共同探討制定相關規(guī)則和標準,確保反無人機技術的合理使用。隨著技術的不斷進步,反無人機技術將朝著以下方向發(fā)展。
智能化更高。人工智能可以幫助反無人機系統(tǒng)更快速、準確地識別和跟蹤無人機,提高反制的成功率。例如,通過機器學習算法,反無人機系統(tǒng)可以自動識別不同類型的無人機,并根據(jù)其飛行特征和行為模式制定相應的反制策略。另外,人工智能還可以實現(xiàn)反無人機系統(tǒng)的自主決策和協(xié)同作戰(zhàn),提高反無人機作戰(zhàn)的整體效能。
一體化集成。未來的反無人機系統(tǒng)將更加注重一體化集成,將多種探測和反制技術融合在一起,形成一個綜合性的反無人機防御體系。通過將射頻探測、雷達探測、視覺識別、激光反制等技術集成在一個系統(tǒng)中,實現(xiàn)對無人機的全方位、多層次探測和反制,提高反無人機系統(tǒng)的可靠性。同時,一體化集成還可以實現(xiàn)反無人機系統(tǒng)與其他防空系統(tǒng)的互聯(lián)互通,形成一個更加嚴密的防空網(wǎng)絡。
便攜化提升。為滿足不同場景下的反無人機需求,反無人機裝備將朝著便攜化和機動性提升的方向發(fā)展。便攜式反無人機設備可以方便地部署在各種場所,如機場、重要基礎設施周邊等,隨時應對無人機威脅。此外,車載、艦載和機載反無人機系統(tǒng)將不斷提高機動性,能夠快速響應并到達指定區(qū)域,對無人機進行攔截和摧毀。
反無人機技術作為應對無人機安全威脅的重要手段,在全球范圍內得到廣泛的關注和發(fā)展。多國通過不斷研發(fā)和應用反無人機技術,提高自身的安全防御能力。然而,反無人機技術在發(fā)展過程中仍面臨諸多挑戰(zhàn),需要國際社會加強合作與交流,制定相關規(guī)則和標準,推動反無人機技術的健康發(fā)展。隨著技術的不斷進步,反無人機技術將在未來的安全防御中發(fā)揮更加重要的作用,為維護國家安全、社會穩(wěn)定和人民生命財產(chǎn)安全提供保障。
來源:解放軍報、中國軍網(wǎng)、中國國防報等綜合