低空反无人机技术现状与发展趋势

近年来,随着无人机技术的不断发展与完善,无人机不仅在军事领域发挥着重要作用,在民用领域也得到了广泛应用。然而,随着使用难度的不断降低,无人机在给人们生产生活带来巨大便利的同时,其“黑飞"与滥用也给国家、社会和人民造成了安全危害。因此,对低空无人机进行反制与防护的需求在军、民领域均十分强烈。围绕无人机在不同领域的应用状况,介绍了低空无人机非合作飞行带来的安全问题,对威胁种类及来源进行了讨论;在此基础上,着重对国内外反无人机技术的发展现状进行了深入分析,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了综述。此外,结合低空反无人机系统研发的智能化、一体化、自主化问题,分析并讨论了低空反无人机中探测与防护关键技术的未来发展趋势。

近年来,随着信息、控制、通讯等领域技术的不 断发展成熟,使得无人机具有成本低、体积小、重量 轻、易 操 纵、灵 活 性 好、适 应 性 强、稳 定 性 高 等 优点[1灢2],带动了无人机产业的整体飞速发展,促使消 费级和工业级无人机的使用门槛逐渐降低,在民用 及军事领域都得到了广泛应用[3]。 然而,虽然国内从事无人机研发和生产销售的 企业超过400家,对消费级无人机操作人员的需求 总量超过10万,但由于缺乏统一的行业标准和规 范,导致准入门槛较低,多数无人机的操控飞行都 处于“黑飞暠状态,给各行各业带来便利的同时,却 使公共安全甚至国家安全受到了严重威胁。非合 作无人机入侵飞行的主要威胁可以分为五个方面: 威胁国家安全[4灢5]、威胁重要目标安全[6]、威胁空中 飞行安全[7]、威胁公共安全、侵犯公民隐私。从无 人机的飞行意图是否受人为因素影响的角度来讲, 还可将低空无人机所带来的安全威胁来源大致分 为两类: (1)被动非合作。对于被动非合作无人机而 言,其安全威胁来源主要是由通信失败而导致的操 作失控。无人机系统主要由无人平台、任务载荷、 测控通信系统、地面指挥控制等部分构成。其中测 控通信系统是实现人机结合的关键,也是无人机飞 控安全性的最大保障[8]。测控通信系统主要依靠 数据链路传输信息来完成对无人机的遥控、跟踪定 位和信息传输[9],若数据链路中断,则会造成无人 机操作失控,导致其飞行轨迹发生不可预测的变 化,成为被动非合作目标。该类型目标失控后,其 后果严重者一般为硬着陆,不仅可能导致机身损 毁,还有很大概率会对地面人员和设施造成安全 危害。 同时,随着无人机应用范围的拓展,无人机数 量几乎呈爆炸式增长态势,这会导致同一空域内同 一飞行空间中的无人机数量过多,极其容易使无人 机对 各 自 的 飞 行 产 生 影 响,例 如 发 生 空 中 相 撞 等[10];更为严重的是,会对空域内其他飞行器产生 安全威胁,例如民航班机等。 (2)主动非合作。相较于被动非合作式的低 空无人机,主动非合作目标是指操作人员有意识地 利用无人机进行飞行入侵任务,受操作人员主观意 识的影响,主动非合作的无人机会对公共安全和国 防安全造成更大的危害[11]。例如,2016年3月,在 阿塞拜疆和亚美尼亚爆发的战争中首次出现了“自 杀式无人机暠,阿塞拜疆空军将无人机作为先头部 队执 行 爆 炸 任 务 袭 击 目 标,而 不 是 直 接 发 射 导 弹[12],亚美尼亚国防部称,无人机攻击了一辆搭载 亚美尼亚志愿军的大巴,造成7人死亡[13]。 随着无人机在军民用领域的快速推广与应用, 加大对无人机使用的法律法规监管、加快无人机反 制技术的研发已迫在眉睫。本文主要从技术层面 对现有反无人机系统的原理和特点进行阐述与分 析,并结合针对“低、慢、小暠目标的探测与防护技术 的最新进展,对低空反无人机系统的未来发展趋势 进行分析与讨论。