无人机探测与对抗技术发展及应用综述

无人机的任意使用对公共安全和个人隐私构成了极大威胁,因此近年来反无人机已成为一个非常重要的新兴领域,越来越多的研究希望通过更精确的无人机探测跟踪技术和引进新机能、新概念技术来更好地反制无人机,从而保证国防安全、公共安全和个人隐私等.基于此,对国内外反无人机技术进展进行分析总结,首先,对基于雷达、光电、无线和声传感器以及多传感器信息融合算法的无人机检测和分类方法的研究工作进行全面的综述;然后,对现有反无人机技术体系的组成及相关系统的优缺点进行综述,讨论了现有的反无人机技术、典型的反无人机系统以及无人机集群对抗技术;最后,对反无人机领域的研究前景进行展望,为解决低空安全问题奠定基础. 态势感知、威胁检测和跟踪对于广泛的军事和海事应用至关重要.由于无人机商业化程度逐渐提高, 它对军事和民用的威胁也日益增大.因此在军事和民用等领域, 反无人机将越来越重要, 各国在加紧研究无人机的同时, 亦大力发展反无人机产业, 实现“攻防一体”.反无人机技术得到了蓬勃发展, 大有百花争艳、百家争鸣的态势.因此, 对反无人机研究现状进行总结具有十分重要的意义, 这可以为目前的研究提供一些新的思路以及改进的方向. 反无人机是指通过一系列技术手段与设备对无人机进行反制, 使公共安全、公民隐私、国家安全等得到保障.目前反无人机技术存在以下难点.

无人机逐渐隐身化、微小化, 且探测环境复杂. 在外型方面, 随着纳米复合材料、智能蒙皮结构等前沿技术的突破, 小型化、微小型化将成为无人机未来的发展趋势, 这将会导致信噪比低, 回波信号极易被杂波淹没.另一方面, 针对各探测手段无人机采用了复合材料、防红外反射技术等实现隐身化, 将大大增加探测难度.而在探测环境方面, 探测常常受到地形地物干扰, 导致信号衰减、信噪比低、目标被遮挡.
无人机侦察-防御-攻击一体化, 作战效能成倍提高, 增加了防空系统的难度.近年来, 无人机逐渐发展为侦察-防御-攻击一体化, 能够实现多角色功能转换, 给目前的反无人机系统带来了极大挑战.
无人机系统信息处理高速化、智能化, 信息传递多样化, 传感器系统综合化, 增大了反侦察和干扰的难度.伴随深度学习、大数据的浪潮, 以人工智能为核心的无人机研究逐步开展, 并且成果显著.此外, 为增强无人机通信效率和抗干扰能力, 在其内部还安装了高速信息处理机, 信息处理速度得到很大提高.同时为了提高无人机的探测侦察能力, 许多无人机系统安装了由雷达、红外等多种异类传感器构成的传感器系统, 可进行准确的态势感知, 综合化水平越来越高.此长彼消, 这使得其侦察能力大大提高的同时, 也加大了对其进行干扰、欺骗、伪装的难度.
无人机集群相关研究方兴未艾, 传统防空系统难以应对.相比于单个无人机, 集群无人机不仅作战效能高、灵活性强, 而且作战成本可控、效费比高, 近年来已成为各军事强国争先研究的一种新型作战样式.战场上, 集群攻击将使得作战成本极不对称, 效费交换劣势明显.除此之外, 随着技术的成熟, 集群式微型机亦发展迅速, 已成为美、俄、以等国军方重点关注的内容, 比如美国的小精灵计划.而随着复眼战术、蜂群策略逐步完善, 未来将出现更多的作战样式.

总而言之, 无论是无人机的外形逐渐隐身化、微型化, 还是系统一体化、综合化, 信息处理高效化, 抑或是作战方式集群化, 都使反无人机技术面临重重困难, 但也反映出反无人机研究势在必行.这些是挑战, 也是机遇, 将大大推动反无人机技术的发展.

当前的反无人机技术体系主要由探测跟踪和预警技术、毁伤技术、干扰技术和伪装欺骗技术4大部分组成[1], 其作战过程如图 1所示.

第1步是对无人机进行探测识别, 然后再根据实际情况, 选择对其进行欺骗干扰的软损伤还是火力打击的硬摧毁.除此之外, 己方须进行一定的伪装防护以降低敌方无人机的侦察效率和效果.从图 1可以看出, 探测预警技术是后3种技术的基础和关键, 并且由于各国反无人机技术都采取严格的保密措施, 能够查找到的公开技术有限, 而无人机作为一种检测目标, 对其进行探测和识别的公开研究较多.因此本文首先对无人机探测技术进行详细总结, 然后介绍其他3种对抗技术, 并简要介绍目前一些典型的反无人机系统, 最后针对集群无人机描述反制措施.

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