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讨厌乱飞的无人机?这些反无人机技术一抓一个准

 全球技术地图 2020-11-02
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创新丨前沿丨科普丨资讯

随着更多无人机在我们的头顶上出现,反无人机技术的需求也迅速成长…

无人机市场迅猛增长,如今无人机在航拍、测绘、送货、救援等领域均发挥着愈加重要的作用。人们拥有一台“想飞就飞”的掌上“灰机”已不再是难事,但无人机“滥飞”、“黑飞”事故频发,伤人毁物,甚至可能被恐怖分子利用,造成了重大安全隐患。除了出台监管政策,必要的反无人机手段亟待使用,这就给反无人机技术带来了巨大的发展空间。

根据全球知名市场调查公司Research and Markets的调查数据显示,在2017-2022年间,反无人机市场将以每年23.89%左右的速度增长,到2022年,全球反无人机市场总额将达到11.4亿美元。其中,亚太地区的反无人机系统需求将占全球市场的30%,反无人机产品也将长期保持高速增长。

反无人机技术的分类

反无人机技术体系由探测跟踪和预警技术、毁伤技术、干扰技术、伪装欺骗技术四部分组成。这些技术既有主动的反无人机技术手段,也有被动的伪装防护方式,而主动与被动的有效结合将使反无人机效果达到最大化、最优化。目前,全球反无人机系统主要分为三类:一是监测控制类,即借助阻截无人机使用的传输代码控制无人机并引导其返航;二是直接摧毁类,主要是利用导弹、激光武器、微波武器、格斗型无人机以及常规火力等手段直接摧毁无人机;三是干扰阻断类,即通过向无人机发射定向大功率干扰射频,切断无人机与遥控平台之间的通讯,迫使无人机自行降落或返航。第一类和第三类反无人机技术手段主要针对民用和消费级无人机,而第二类技术主要应用于军事领域。

(一)监测控制类反无人机系统

监测控制类反无人机系统对技术的要求最为复杂,因为它不仅要求在不损伤无人机本身的前提下完成对无人机控制信号的阻断,还需要实现控制指令上的伪装欺骗。

美国空军通过夺取无线电控制无人机。在操作过程中,首先采用一个接收器来追踪并确定无人机,然后使用足够强大的电子信号照射无人机,最终夺取其无线电控制权。为避免无人机因“不能接收信号而坠毁”情况的发生,美空军拟借助阻截无人机使用的传输代码来控制无人机,进而将其引导返航。意大利Selex ES公司推出模块化设计的“猎鹰盾”反无人机系统。该系统采用与电子频率监控装置相结合的雷达以探测非法无人机,并利用光电传感器识别和跟踪无人机。根据该公司发布的概念性演示视频显示,“猎鹰盾”可对无人机进行跟踪、识别、干扰,并接管控制无人机。土耳其ASELSAN公司研发出“集成空中防御系统(iHTAR)”。该系统能够通过无线电波束干扰无人机的控制频段,从而控制无人机。黑客技术控制无人机。黑客们通过无人机内置的Wi-Fi网络和开放的远程端口,向无人机的实时操作系统发起的攻击。通过Wi-Fi网络,攻击者能断开无人机拥有者的FreeFlight控制应用并使之与自己配对,继而获得完整的控制权限。

监测控制类反无人机系统制造商如萨博、泰勒斯、以色列航宇和塞雷斯都是军工雷达行业里的垄断企业,结合电子侦测设备的综合型监测控制类反无人机系统将在未来具有显著优势。

(二)直接摧毁类反无人机系统

直接摧毁类反无人机系统多采用激光防御武器,明显侧重于军事领域,并有望成为未来战争中的重要角色。该类系统采用简单粗暴的方式摧毁目标,适用于苛刻干扰的环境,风险指数极低,但该类系统价格相对昂贵,重武器型打击方法显然不适合民用。此外,由于直接打击会对打击目标造成永久性损毁,获取所需情报数据的概率也极大降低。

波音公司研制出反无人机激光炮。通过激光炮的发射器和现有的万向架(能使激光发射器和摄像头瞄准任何方向),使激光炮能够精确瞄准一架无人机的任何部分,从而有效击落低速低空飞行的无人机。利用无人机反制无人机。美国正在研发“反无人机”无人机技术,即考虑研制“格斗”型无人机作为反无人机的重要手段。反无人机的低空激光防御系统。中国的“低空卫士”激光防御系统在最近的测试中,击落了无人机30多架次,击落率达100%。高能激光武器摧毁无人机。MBDA防务系统公司(德国)研发出一种新型高能激光武器。该激光武器能够集成到各种指挥控制系统中,并使用现有的传感器获取有效数据,继而全方位地锁定并击毁目标。测试模拟了该高能激光武器在复杂气候条件下探测和跟踪无人机的能力,并成功地在发现目标后的几秒钟内将其摧毁。

与传统常规武器用动能或化学能摧毁目标不同,激光武器摧毁目标是通过对目标施加能量——高功率密度的激光束使靶材表面急剧熔化。无人机在激光武器下的生存能力较弱,且激光武器的高精度、低成本、发现即摧毁等优点使其在反无人技术中倍受青睐。

(三)干扰阻断类反无人机系统

干扰阻断类反无人机系统中应用较为广泛的是向目标无人机发射定向的大功率干扰射频,切断无人机与遥控器之间的通讯,从而迫使无人机自行降落或者返航。由于绝大部分无人机的飞行控制均采用GPS卫星导航系统与惯性导航系统相结合的方式,因此,干扰阻断类反无人机系统也可以只干扰无人机的GPS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,从而失去作业精度。

声波干扰丨韩国先进科学技术研究院(KAIST)的研究人员对无人机中的关键组件陀螺仪进行了共振测试,发现可利用声波使陀螺仪发生共振,输出错误信息,从而导致无人机坠落。在测试中,研究人员给无人机接上非常小的商用扬声器,扬声器距离陀螺仪10厘米左右,然后通过笔记本电脑无线控制扬声器发声。当发出与陀螺仪匹配的噪声时,一架本来正常飞行的无人机会忽然从空中坠落,或者是当声音足够强(例如达到140分贝),声波可以击落40米外的无人机。

信号干扰丨英国研发出一种新型反无人机防御系统(AUDS),该系统由一部光学干扰器、一个4频段抑制/屏蔽系统和快速部署模块组成,能够防御8千米内的无人机,主要是小型固定翼和旋翼无人机。其原理是首先用雷达和光学仪器准确定位无人机,然后通过发射定向大功率干扰射频,切断无人机和遥控设备之间的通讯,迫使无人机降落。此外,以色列拉斐尔公司利用RADA RPS-42战术空中监视雷达和光电传感器对无人机进行全方位跟踪和识别,并通过对其卫星导航系统和无线电频率信号实施干扰,最终使无人机失效。

干扰阻断类反无人机系统采用电磁干扰手段,操作简单、价位低廉,便于携带,但对环境要求相对较高,在城市或居民密集区里使用显然不适宜。对于存在爆炸物等恐怖活动,产生风险的系数相对较高。

结束语

三类反无人机系统各有优势也各有不足,在实际应用中可以形成互补,具备机动性、对环境要求较低、可截获敌方情报的高效反无人机系统无疑在军民两用领域都拥有广阔的发展潜力。

作者丨孙顶琪

投稿丨gjjsjjyjs@126.com

合作咨询丨iite_er(微信号)

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