最近的全球冲突,如乌克兰战争,凸显了无人机系统(UAS)在军事场景中的广泛应用。这些系统不仅在情报、监视和侦察(ISR)任务中举足轻重,而且还发挥着直接作战的作用。此外,无人机系统正在彻底改变各种商业行业,如基础设施、物流、保险、媒体、电信、农业、采矿、石油和天然气以及零售业。

无人机系统的迅速扩散带来了新的威胁,如未经授权的监视、隐私泄露、空域受阻以及可能利用无人机携带破坏性有效载荷。这些问题在民用空域尤为突出,涉及无人机的事件激增。从 2021 年到 2023 年,美国运输安全管理局(TSA)报告了 2000 多起在美国机场附近发现无人机的事件,其中包括要求飞行员采取规避行动的事件。仅在 2024 年的前四个月,美国联邦航空局(FAA)就记录了 326 起在飞机、直升机和机场附近发生的与无人机有关的事件,凸显了日益增长的安全风险。

为应对这些挑战,迫切需要有效的反无人机系统(C-UAS)技术。各国正在越来越多地采购用于探测、识别、跟踪、警报、干扰、欺骗和消除不法无人机的系统。预计 2021 年至 2031 年,全球 C-UAS 技术市场将翻两番。值得注意的是,结合各种探测和缓解技术的综合防御网络被证明比孤立的系统更有效,美国陆军的一项评估就是证明。

以下报告将分析当前不断发展的 C-UAS 市场,研究当前趋势、技术进步和未来工作,以应对无人机系统扩散带来的日益严峻的挑战。

未来趋势

2020 年,亚美尼亚和阿塞拜疆就有争议的纳戈尔诺-卡拉巴赫地区发生冲突,最近,俄罗斯乌克兰战争,这一切都证明了无人机系统(UAS)在冲突场景中的无处不在。这些系统越来越多地被广泛应用,包括情报、监视和侦察(ISR)任务以及直接作战任务。此外,无人机系统还越来越多地应用于商业行业,如基础设施、物流、保险、媒体和娱乐、电信、农业、采矿、石油和天然气以及零售业。事实上,根据麦肯锡的一项研究,在 2021 年至 2023 年期间,全球由无人机投递的商业包裹数量将增加 85% 以上。

无人机体积、重量和成本大幅降低,电池寿命延长,自主性提高,这些发展都是推动无人机系统在军事和商业应用中使用的因素。AgileIntel Research 最近进行的一项研究预计,全球无人机市场将从 2023 年的 280 亿美元增至 2033 年的近 1500 亿美元,复合年增长率为 18.3%。同期,美国无人机市场预计将从 70 亿美元增至 400 亿美元,复合年增长率为 19%。此外,根据美国联邦航空管理局(FAA)的估计,商用无人机机队(用于商业、研究或教育目的)预计将从 2022 年底的约 727,000 架增长到 2027 年的 955,000 架。同期,美国联邦航空局预测娱乐机队(为个人兴趣和娱乐而操作的机队)也将从 169 万架增加到 182 万架。商用和军用无人机使用量的指数级增长导致了来自流氓系统的一系列威胁。这些威胁包括未经授权的监视、隐私泄露、空域阻塞以及无人机系统作为破坏性有效载荷的载体运行。全球机构在低空领域正面临着新的安全挑战,这主要是由于商业系统的激增,这些系统越来越多地被用于娱乐和专业目的。

仅就美国而言,民用空域中与无人机相关的安全挑战的规模和严重性在过去几年中已得到充分证实。2021 年至 2023 年期间,美国运输安全管理局(TSA)报告了 2000 多起在美国机场附近发现无人机的事件,其中一些事件涉及飞行员采取规避行动,包括四起涉及商用飞机的事件。此外,根据美国联邦航空管理局(FAA)的最新数据,在2024年前4个月(截至4月),已发生多达326起无人机被发现靠近飞机、直升机和机场的事件,从而造成严重的安全隐患。

这些趋势要求在探测、识别、定位/跟踪、警报、干扰、欺骗和摧毁等领域开发有效的反无人机技术。各国正在采购反无人机系统(C-UAS),如干扰、欺骗和致盲系统,以及基于激光的定向能武器(DEWs),预计全球市场将在 2021 年至 2031 年间翻两番。有趣的是,这些采购并不局限于孤立运行的独立系统,而是将互补的探测和缓解技术编织成一个综合防御网络,以提高效率。事实上,美国陆军联合反小型无人机系统办公室最近进行的一项行动评估发现,与部署孤立的系统相比,系统的系统方法更为有效。

各种 C-UAS 技术和系统可大致分为两类: 各种 C-UAS 技术和系统可大致分为两类:动能和非动能。

非动能反无人机方案

  • 探测系统: 利用各种传感器技术,如雷达、电子光学/红外(EO/IR)相机、声学传感器和射频(RF)探测器,探测特定空域内的无人机系统并确定其位置。

  • 识别和跟踪: 一旦被探测到,CUAS 系统可采用先进的算法和软件来识别和跟踪无人机系统,根据飞行行为、大小和通信信号等特征来区分授权和未授权的无人机。

  • 电子对抗 (ECM):ECM 技术可破坏或干扰无人机系统的控制和通信系统,使无人机无法接收操作人员的指令,或破坏 GPS 信号以导致导航失灵。

  • 干扰: 干扰是指发射电磁信号干扰无人机系统用于通信和导航的无线电频率,破坏其控制并使其失效。

  • 欺骗: 欺骗技术是指产生虚假信号欺骗无人机导航系统,使无人机偏离预定飞行路线或安全着陆,从而解除无人机构成的威胁。

  • 网络安全措施: CUAS 系统可采用网络安全措施来防范无人机系统带来的网络威胁,包括未经授权访问网络、数据泄露和针对关键基础设施的恶意软件攻击。

  • 声学威慑: 发射高频声音或声学信号,阻止无人机系统进入限制空域或敏感区域,利用鸟类和其他野生动物的厌恶行为阻止无人机入侵。

  • 定向能武器(DEW): 虽然定向能武器通常被认为是动能武器,但有些定向能武器系统提供非致命选择,如激光眩晕器或非破坏性光束转向,在不造成物理伤害的情况下使无人机系统的电子设备或传感器失效。

  • 指挥与控制(C2)干扰: 瞄准无人机系统与其操作员之间的通信链路,破坏指挥和控制信号,阻止无人机接收指令或传输数据。

  • 网络威胁情报: 利用先进的分析和威胁情报来预测和应对无人机系统带来的网络威胁,包括恶意软件、数据外渗和网络入侵企图。

动能反无人机方案

  • 拦截: 使用配备网炮、捕获装置或其他手段的有人或无人飞机拦截无人机系统威胁,以实际捕获或禁用未经授权的无人机。

  • 动能弹射系统: 部署火器、大炮或其他基于弹射的武器,通过瞄准关键部件或对无人机造成物理破坏,击落无人机系统威胁或使其失效。

  • 定向能武器(DEW): 利用高能激光束或微波脉冲损坏或破坏无人机系统的电子设备、传感器或推进系统,使无人机无法操作或出现故障。

  • 爆炸物: 使用爆炸物或爆炸性射弹,通过直接撞击或在目标附近引爆来摧毁无人机系统威胁。

  • 防撞系统: 为飞机或地面平台配备防撞系统,旨在与无人机系统威胁发生物理碰撞或扰乱其飞行路线,使其坠毁或失去控制。

  • 电子战 (EW): 利用电子战技术,通过干扰、欺骗或其他电子干扰手段,破坏或削弱无人机系统的控制和通信系统。

  • 机动和撞击: 使用有人或无人飞行器拦截无人机系统威胁并与之发生物理碰撞,使其坠毁或因撞击力而失效。

  • 专用动能拦截器: 使用专门的动能拦截系统,如导弹防御系统或反无人机弹药,以精确制导的射弹或导弹瞄准并摧毁无人机系统威胁。

  • 地基防空系统: 部署地对空导弹、高射炮或其他地基武器系统,与在防御系统射程内飞行的无人机系统威胁交战并使其失效。

  • 远程武器站(RWS): 在远程操作平台或车辆上安装火器、大炮或其他动能武器,以便从远处攻击无人机系统威胁并使其失效,同时最大限度地减少操作人员的暴露。

图:美国国防部:2024-2029 年C-UAS市场,百万美元

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