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CICC原创|万字长文介绍反无人机系统的发展

2020-04-02 17:24 性质:转载 作者:中国指挥与控制学会 来源:中国指挥与控制学会
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导 读美国Bard学院无人机研究中心是一个跨学科的研究机构,其主要研究无人系统技术在军事和民用领域所带来的机遇和挑战。该研究中心在2018年和2019年连续两年发...

导 读

美国Bard学院无人机研究中心是一个跨学科的研究机构,其主要研究技术在军事和民用领域所带来的机遇和挑战。该研究中心在2018年和2019年连续两年发布了《反无人机系统》报告。该报告使用技术和政策报告、书面材料、新闻和制造商公开信息对反无人机系统进行了深入的调查研究,描述了反无人机技术需求背景,揭示了无人机工作原理,展示了无人机技术和产品,说明了其应用。报告的主要部分是无人机数据库,包含了537个产品,277个制造商,38个国家,175个探测系统,214个制止系统,探测和制止兼备的系统有138个。本文对两版《反无人机系统》报告进行了综述,对反无人机系统的发展背景、工作原理和技术挑战进行了介绍。

概 述

反无人机(Counter-drone)技术,又称counter-, C-UAS或者counter-UAV技术,是指能探测无人机并使之失效的系统。今天,无人机在民间和作战环境下的使用与日俱增。根据2019年发布的《无人机数据手册》显示,目前至少有95个国家拥有无人机。并且越来越多的国家使用无人机进性战场侦察、攻击和空中指挥。无人机已成为非政府组织的首选武器,其监视技术、战场管理、宣传和空中攻击效果显著。无人机在军事领域以令人震惊的速度激增,为很多国家和地区带来了潜在的安全威胁。这使得反无人机技术的新市场正在迅速崛起。到目前为止,Bard学院的研究人员已经在市场上或正在积极开发中发现至少235种反无人机产品。本文将对C-UAS技术日益增长的需求的背景,C-UAS技术的工作原理,C-UAS产品数据库和反无人机技术面临的挑战进行介绍。

背 景

反无人机技术的兴起在很大程度上与无人机技术扩散带来的威胁有关,尤其是在民用和作战环境中的小型廉价无人机。

在军事领域,小型无人机的激增速度令战场指挥官感到震惊。根据2019年9月的《无人机数据手册》报告,目前至少有95个国家拥有无人机,这种无人机可能为资金不足的国家提供对战场的空中指挥,而此前只有拥有先进飞机项目的国家才能使用。无人机也越来越成为非政府组织的首选武器,这些非政府组织使用这种技术进行监视、作战空间管理、宣传和空中打击攻击,通常效果显著。在叙利亚和伊拉克的冲突中,至少有六个组织使用各种各样的无人机。例如,ISIS使用无人机帮助车载简易爆炸装置更准确地接近目标。这些组织中有一些已经成功地将爆炸性弹药装备到了无人机上,有效地将廉价的装备转化为致命的导弹。去年,伊斯兰国声称在短短的12个月内发动了200多起此类攻击。2018年1月,一个不明组织发射了十多架此类无人机,对俄罗斯在叙利亚的两个军事设施进行了攻击。尽管进攻最终没有成功,但是它表明了无人机作战的日益成熟,可以说无人机正越来越多地进入全球战区。即使这些攻击没有成功,它们仍然给地面和空中的交战方带来了严重挑战;叙利亚和伊拉克冲突中有如此多的无人机,以至于一名军方官员说,美国对该地区3500英尺以下的空域没有控制权。乌克兰冲突是现代战争中小型无人机影响的另一个重要案例。因此,军事集团一直在思考如何对抗无人机的问题。例如,2003年,北约启动了一项为期十年的研究,研究如何使用地面防御系统防御低空、慢速和小型空中目标(结果报告尚未公开发布)。2008年,兰德公司(RAND Corporation)发表了一份关于无人机对美国构成威胁的开创性报告,该报告有助于确定该方面的研究方向。在随后的几年里,许多组织、实验室和私人公司都参与了无人机的威胁以及如何应对这一威胁的研究。由于无人机技术在未来几年将继续快速发展,反无人机系统必将成为未来战争中无处不在的武器。

在民用领域,反无人机系统同样被视为保障安全的重要工具,因为无人机正越来越多地被用于非法活动。例如,2013年,德国海盗党(Germany’s Pirate Party)在一次露天集会上操纵一架小型多旋翼无人机接近默克尔,这导致许多人思考无人机攻击一个原本高度安全的区域是否容易。在华盛顿州的潜艇基地和法国的核设施等敏感设施上看到无人机,引发了政府和非政府赞助的间谍活动。在全球范围内,无人机已成为走私违禁品进入监狱的流行工具。与此同时,无人机和飞机之间的碰撞未遂事故越来越普遍,许多人担心飞机和无人机之间的碰撞可能导致灾难性事故。另外,只需简单改造,即可将廉价的现货消费级无人机,变成初级但可能致命的导弹,或其他空中攻击系统。在安全专业人士和执法人员看来,美国或欧洲遭受致命无人机袭击,已不是会不会发生的问题,而是何时发生的问题。无人机的其他危险和犯罪用途比皆是,这就加大了对探测/攻击无人系统的有效方法的需求。

传统上用于保护空域的防空系统主要是为有人飞机设计的,它们在探测、跟踪和击落快速移动的大型物体方面具备优势。但是,在对付小型、慢速、低空飞行的无人机时,则成了“大炮打苍蝇”。即使是很强大的防空系统,有时也无法击落简陋的无人驾驶飞机。2016年7月,一架俄罗斯制造的简单固定翼无人机,从叙利亚飞进以色列领空,躲过了两枚爱国者导弹拦截,以及一架以色列战斗机的空对空攻击。在民用空域,由于无人机不需要携带应答器,因此现有的空中交通控制系统无法探测和跟踪它们。依靠目视探测无人机同样无效,在几百英尺距离,肉眼几乎看不见无人机。

鉴于在现代军事和安全防御系统的这一缺口内精确运作的无人机的激增,适合用途的反无人驾驶飞机系统的市场正在蓬勃发展。此前在叙利亚和伊拉克冲突中,ISIS和其他组织展示了操作多种无人机作战的能力,因此美国国防部大幅增加对C-UAS技术的投入。2015年,一名男子在白宫的地面上意外撞毁了一架DJI四旋翼无人机,暴露出美国最受保护的地点可能容易受到无人机的攻击。美在美国领空系统中有数百架无人机与飞机近距离相撞的报道后,国联邦航空局(FAA)开始测试C-UAS系统和技术,并启动了一项在多个机场对C-UAS进行测试的计划。在执法团体提出无人机可能成为对大量人群进行恐怖袭击的有效武器之后,反无人机系统开始越来越频繁地部署在体育和政治等群体活动周围。自反无人机系统首次出现在市场上以来,该行业在大约五年的时间里一直在飞速发展。2015年,桑迪亚国家实验室的研究人员经过调查,确定市场上仅有10多种反无人机系统销售。现如今,据统计市场上已经有多达537个反无人机系统。风险投资公司也对这一领域感兴趣,反无人机技术的收购和开发现在是今年国防部预算中增长最快的无人机相关支出类别。一项研究估计,五年内C-UAS市场价值可能高达15亿美元。在此期间,技术本身也有了相当大的进步,如何使用它的知识库已经成熟。然而,重大挑战仍未解决。

ISIS宣传视频中的照片显示了一架武装的天行者X-8固定翼无人机

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