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無人機探測反制技術及發展趨勢


 隨著無人機的蓬勃發展和廣泛應用,在國內外發生的多起由民用無人機引發的公共安全事故、無人機擾航、恐怖襲擊事件警示我們:一定要高度重視來自空中的威脅。無人機安全管控方面,存在探測發現難、缺乏有效攔截手段等問題。本文針對此類目標對探測方式和防御手段做了系統梳理,并綜合各自優缺點提出無人機防控相關方案建議。


無人機探測技術



從無人機探測原理上可將探測技術分為有源探測和無源探測,亦稱主動探測和被動探測。主動探測需要主動輻射電磁波信號,靠接收回波來探測目標;被動探測無需發射電磁波信號,靠被動接收目標發射信號或反射、折射及散射信號來探測目標。主要包括有源雷達探測、無源雷達探測、光電探測、無線電偵測、聲波探測等。

01 雷達探測
       通過發射電磁波信號,接收并分析處理無人機反射的回波信號,實現對目標探測和分析識別。

優點:作用距離遠、定位精度高、搜索能力強、探測目標全。
缺點:被探測目標飛行高度低,容易受到地面目標干擾;被探測目標飛行速度慢,多普勒頻率小,不易與地面雜波區分;被探測目標反射面積小,目標回波微弱;因發射電磁波,需相關部門設站頻率許可;成本較高;城市環境下易受地物遮擋;識別能力有限。


02 光電探測

       采用可見光或紅外成像的方式,可實現對空中“低慢小”目標的搜索和跟蹤。

優點:配合激光測距儀可通過圖像處理提供距離、方位角、俯仰角等精確的目標信息,并且可提供圖像的實時顯示與存儲取證,識別能力強。
缺點:易受天氣影響;視場較小,需預先提供位置信息引導;城市環境下易受地物遮擋。


03 無線電探測

      無線電探測設備可對無人機常用通信信號進行監測,可實現掃描、分析、解調、測向等功能,多站部署可實現對目標無人機或地面控制設備信號定位功能。由于其具有輕便小巧的緊湊外形尺寸,可滿足全天候、全地形、可搬移的部署要求。

優點:只被動接收信號,不污染電磁環境;通過頻譜特征、通信協議解析,具有較強的識別能力;通過多站部署,可實現定位功能;成本較低。
缺點:探測頻段受設備大小、成本限制;無法探測無線電靜默飛行目標;測向、定位精度易受物理、電磁環境影響。


04 聲波探測

       無人機在飛行時,其電機工作和旋翼震動均會產生一定程度的噪聲,該噪聲主要分布在頻率為0.3KHz-20KHz的范圍內。無人機聲波探測主要通過識別該噪聲來發現和偵測,主要有音頻指紋和聲波陣列接收兩種方式。

優點:聲波識別適用于多種類型的無人機,可對聲波特性進行分析歸類,完成對目標的識別;采用無源被動式探測,不發射任何電磁波、聲波等;探測手段功耗低,可以長時間、連續工作,實現對目標全天時預警偵察。
缺點:無人機的飛行動力很大一部分是電動力,加上飛行速度較慢,使得其噪聲水平很低,在嘈雜喧囂環境下,聲波幾乎到了無法探測的地步,且偵測的可靠距離較近。


05 無源雷達探測

      無源雷達是一種不用發射機發射能量而靠接受溫熱物體或他源反射的微波能量探測目標的雷達,有天線和靈敏度極高的接收裝置。無源雷達鑒別目標的能力,主要取決于目標之間的表面溫差和目標的反射系數。無源雷達屬于被動探測雷達,原理同有源探測雷達,通常借助部署地域的廣播電視等他源信號進行探測。

優點:無輻射,可實現全天候監測,隱蔽性好。
缺點:由于依賴于第三方發射機,操作員對照射器無法主動控制,在被探測目標保持無線電靜默、照射器又不工作的情況下,無源雷達就成了無源之水,不能發揮作用。此外,一些發射機的有效輻射功率較低,易受干擾和空射誘餌的影響而且要求發射機與目標、目標與接收機以及接收機與發射機之間信號不受阻擋,限制了無源雷達的使用。
      

      針對上述無人機偵測技術,傳統的單一偵測手段無法高效準確地探測到目標,采用頻譜掃描、雷達、光電、無人機管控網絡、基于5G基站的雷達探測技術、無人機管控平臺、機器學習、人工智能等多方式協同探測的手段將是無人機偵測的發展趨勢。通過多種偵測裝備協同互補的工作,建立“一點發現,多維跟蹤”、多偵測方式相結合的全天候、全方位探測系統,可及時獲取目標位置、視頻圖像、操控無線電頻率等多種信息,大大提高目標的發現概率,有效地應對日益嚴峻的無人機防控問題。同時,還需綜合考慮成本、部署地域特點等綜合因素。


無人機反制技術


       有矛即有盾。隨著無人機技術的不斷發展,無人機反制概念逐漸形成,并不斷完善。作為一種全新的作戰樣式,無人機反制必將成為未來低空安?;蚍烙鲬鸬闹匾獌热?。根據無人機反制的原理可將無人機反制技術分為主動防御和被動防御,主動防御主要指采用電子干擾、動能打擊、定向能打擊等手段對無人機進行反制。被動防御主要指采用隱蔽、偽裝、遮掩、物理攔截等手段降低無人機攻擊或破壞效能。

01 電子干擾
      針對目標無人機實施通信或者導航干擾、誘偏或誘騙,通過產生相對較大功率的干擾射頻信號,對目標無人機定向或全向發射,使得無人機與遙控器、導航衛星之間的控制、圖傳、定位導航信號連接斷開,進而使無人機按照程序預先設定模式自行降落、懸?;蛘叻岛?。

優點:較短距離內附帶損傷??;設備成本低;可全天候工作。
缺點:對使用非常規通信頻段、無線電靜默飛行或使用非衛星導航技術無人機無法進行有效反制。


02 動能打擊

     通過散彈槍、手持網槍、機載網槍、無人機撞擊等方式,對目標無人機進行捕獲、打擊,進而使其不能達到非法目的。

優點:反制效果明顯。
缺點:打擊距離有限,對瞄準技術要求高,無人機墜毀可能引發次生損傷。


03 定向能打擊

       通過激光、微波等武器,對目標無人機進行摧毀。

優點:反制速度快。
缺點:成本高昂;激光瞄準要求高,微波可能對非作戰目標造成致命誤傷;無人機墜毀可能引發次生損傷。

      綜上所述,建議合理部署打擊手段,針對無人機自衛能力有限、應變能力較弱,可將相關力量手段進行合理部署,形成配置科學的反無人機體系,對來襲無人機進行有效攔截抗擊。其次要主被結合,優勢互補,如針對無人機易受不良天候、復雜地形和人為因素影響等,在綜合運用先進技術手段的同時,可通過傳統的隱蔽偽裝、布設空障、設置假目標等方式方法,誘騙無人機,降低其行動效能,并為反制創造條件。



方案建議

      一是要通過無人機管控平臺,有效引導合法飛行,實時掌握飛行態勢。
      二是深入剖析各類無人機的優缺點及發展趨勢,研究典型無人機反制案例,理清無人機反制的需求和基本思路,制定各類場景下的低空安保預案,并做好針對性的日常訓練。
      三是充分利用現有傳感器和反制設備完善無人機探測及反制策略,加快研發新型無人機探測和反制設備的步伐,爭取在未來無人機防御作戰中獲得主動。

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