反无人机技术的方法与难点

2019 年 4 月 30 日 无人机

当前,无人机技术正在迅猛发展,反无人机技术也紧随其后。美军方目前正在研究反无人机技术以应对无人机威胁,但目前尚未开发出能够探测并减轻每一种无人机威胁的方法。



随着廉价无人机的普及,来自无人机的威胁变得更加普遍;并且无人机威胁正在变得越来越自主、缺乏通信信号,无法被射频探测到,因此美军需要其他的反无人机防御层。当前对反无人机系统的投资高达数亿美元,研究对象包括军用无人机与小型无人机。


目前,SRC公司正在积极研发用于多功能电子攻击和监视的移动传感器套件,以及先进的摄像机和光学跟踪技术,用于进一步完善反无人机技术。此外,该公司也对人工智能和机器学习技术进行投资。


目标探测


雷声公司导弹系统定向能首席技术专家沙利文表示,反无人机措施首先需要具备探测、跟踪及主动识别目标的能力。而且,反无人机的效能应该与无人机成本相称。拦截器的成本高于无人机成本,得不偿失;电子战和定向能技术更适用这种情况,因其成本较低。因此,军方正在寻找反无人机的非动力学解决方案。


美军方将继续投资更先进的能力(如人工智能)以帮助探测无人机。美军需要更精确的雷达以探测低空、快速飞行的小型物体,希望能够探测到远距离的无人机。因此,光电/红外系统能够进行有效载荷检测,若雷达上装有该系统,就能够用摄像头探测无人机上是否携带危险品。


定向能


美军持续关注定向能技术,如激光和微波反无人机技术。微波技术不像激光那样具有破坏性:微波仅能摧毁电子元件,使其无法工作;而激光会摧毁整个无人机。通常,美军希望对击落的无人机进行取证,以了解更多信息。


雷声公司研发了激光和微波反无人机系统:高功率激光(HEL)武器系统能够击落40多个接近的无人机目标,其射程为3~5千米,激光功率高达10千瓦,可快速击落单个无人机;该公司的高功率微波系统Phaser,具有与HEL系统互补的优势,其射程相比HEL较近,能够以光速击落无人机目标。雷声公司已对Phaser系统进行了多次演示。未来,空军希望对这两种互补的系统进行更多的演示。


▲雷声公司研发的高功率微波系统Phaser


多层反无人机技术


许多反无人机方法都以射频为基础,因为大多数无人机都使用射频指挥与控制链路,但目前射频多与电光/红外传感器、雷达或声学结合,以获得更完整的多传感器检测能力。为了更好地利用从传感器中获得的大量态势感知,雷声公司创建了一个名为“风切变”的指挥与控制反无人机系统,能够插入其他传感器、雷达和光学系统,帮助美军更好地了解空域内的情况。


此外,分层防御也将是反无人机技术的首选方法,雷声公司的射频技术能够干扰一类无人机系统的通信系统;GPS干扰能力和网络影响能够摧毁无人机系统用于导航的GPS,或让操作人员对无人机系统进行指挥与控制,以确保其安全着陆或飞离公共场所。


蜂群问题


由众多无人机协同工作的蜂群技术即使不够先进也能构成严重威胁。如果一个对手同时发射50架无人机,即使这些无人机不是协同工作的,也会造成不对称的威胁。50架无人机的成本仅为5万美元,但却能够造成数百万美元的损失。无人机蜂群能够改变以适应环境,其主旨是协调与合作,使攻击更加致命。因此,军方需要能够同时击落多架无人机的能力。


SRC公司开发出“沉默射手”和“天空追击者”技术,用于探测、跟踪和减轻单个无人机或无人机蜂群的攻击。许多现有的技术(如捕网或干扰无人机的枪炮)都无法减轻无人机蜂群造成的威胁。蜂群技术越复杂,就越难以对其进行对抗。


▲SRC改装的反无人机Stryker装甲车


对抗反无人机技术


一旦美军掌握反无人机技术,下一步就是找到对抗反无人机技术的方法。当前的小型军备竞赛衍生了很多反无人机系统和方法。无人机制造商希望能够应对这种情况,让无人机能够对抗反无人机技术。目前,反欺诈GPS天线和减少无人机螺旋桨声学特征的新方法等措施均能够让无人机更难被探测到。


来源丨NISTIdefensereport


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