无人机探测反制技术及发展趋势


 随着无人机的蓬勃发展和广泛应用,在国内外发生的多起由民用无人机引发的公共安全事故、无人机扰航、恐怖袭击事件警示我们:一定要高度重视来自空中的威胁。无人机安全管控方面,存在探测发现难、缺乏有效拦截手段等问题。本文针对此类目标对探测方式和防御手段做了系统梳理,并综合各自优缺点提出无人机防控相关方案建议。


无人机探测技术



从无人机探测原理上可将探测技术分为有源探测和无源探测,亦称主动探测和被动探测。主动探测需要主动辐射电磁波信号,靠接收回波来探测目标;被动探测无需发射电磁波信号,靠被动接收目标发射信号或反射、折射及散射信号来探测目标。主要包括有源雷达探测、无源雷达探测、光电探测、无线电侦测、声波探测等。

01 雷达探测
       通过发射电磁波信号,接收并分析处理无人机反射的回波信号,实现对目标探测和分析识别。

优点:作用距离远、定位精度高、搜索能力强、探测目标全。
缺点:被探测目标飞行高度低,容易受到地面目标干扰;被探测目标飞行速度慢,多普勒频率小,不易与地面杂波区分;被探测目标反射面积小,目标回波微弱;因发射电磁波,需相关部门设站频率许可;成本较高;城市环境下易受地物遮挡;识别能力有限。


02 光电探测

       采用可见光或红外成像的方式,可实现对空中“低慢小”目标的搜索和跟踪。

优点:配合激光测距仪可通过图像处理提供距离、方位角、俯仰角等精确的目标信息,并且可提供图像的实时显示与存储取证,识别能力强。
缺点:易受天气影响;视场较小,需预先提供位置信息引导;城市环境下易受地物遮挡。


03 无线电探测

      无线电探测设备可对无人机常用通信信号进行监测,可实现扫描、分析、解调、测向等功能,多站部署可实现对目标无人机或地面控制设备信号定位功能。由于其具有轻便小巧的紧凑外形尺寸,可满足全天候、全地形、可搬移的部署要求。

优点:只被动接收信号,不污染电磁环境;通过频谱特征、通信协议解析,具有较强的识别能力;通过多站部署,可实现定位功能;成本较低。
缺点:探测频段受设备大小、成本限制;无法探测无线电静默飞行目标;测向、定位精度易受物理、电磁环境影响。


04 声波探测

       无人机在飞行时,其电机工作和旋翼震动均会产生一定程度的噪声,该噪声主要分布在频率为0.3KHz-20KHz的范围内。无人机声波探测主要通过识别该噪声来发现和侦测,主要有音频指纹和声波阵列接收两种方式。

优点:声波识别适用于多种类型的无人机,可对声波特性进行分析归类,完成对目标的识别;采用无源被动式探测,不发射任何电磁波、声波等;探测手段功耗低,可以长时间、连续工作,实现对目标全天时预警侦察。
缺点:无人机的飞行动力很大一部分是电动力,加上飞行速度较慢,使得其噪声水平很低,在嘈杂喧嚣环境下,声波几乎到了无法探测的地步,且侦测的可靠距离较近。


05 无源雷达探测

      无源雷达是一种不用发射机发射能量而靠接受温热物体或他源反射的微波能量探测目标的雷达,有天线和灵敏度极高的接收装置。无源雷达鉴别目标的能力,主要取决于目标之间的表面温差和目标的反射系数。无源雷达属于被动探测雷达,原理同有源探测雷达,通常借助部署地域的广播电视等他源信号进行探测。

优点:无辐射,可实现全天候监测,隐蔽性好。
缺点:由于依赖于第三方发射机,操作员对照射器无法主动控制,在被探测目标保持无线电静默、照射器又不工作的情况下,无源雷达就成了无源之水,不能发挥作用。此外,一些发射机的有效辐射功率较低,易受干扰和空射诱饵的影响而且要求发射机与目标、目标与接收机以及接收机与发射机之间信号不受阻挡,限制了无源雷达的使用。
      

      针对上述无人机侦测技术,传统的单一侦测手段无法高效准确地探测到目标,采用频谱扫描、雷达、光电、无人机管控网络、基于5G基站的雷达探测技术、无人机管控平台、机器学习、人工智能等多方式协同探测的手段将是无人机侦测的发展趋势。通过多种侦测装备协同互补的工作,建立“一点发现,多维跟踪”、多侦测方式相结合的全天候、全方位探测系统,可及时获取目标位置、视频图像、操控无线电频率等多种信息,大大提高目标的发现概率,有效地应对日益严峻的无人机防控问题。同时,还需综合考虑成本、部署地域特点等综合因素。


无人机反制技术


       有矛即有盾。随着无人机技术的不断发展,无人机反制概念逐渐形成,并不断完善。作为一种全新的作战样式,无人机反制必将成为未来低空安保或防御作战的重要内容。根据无人机反制的原理可将无人机反制技术分为主动防御和被动防御,主动防御主要指采用电子干扰、动能打击、定向能打击等手段对无人机进行反制。被动防御主要指采用隐蔽、伪装、遮掩、物理拦截等手段降低无人机攻击或破坏效能。

01 电子干扰
      针对目标无人机实施通信或者导航干扰、诱偏或诱骗,通过产生相对较大功率的干扰射频信号,对目标无人机定向或全向发射,使得无人机与遥控器、导航卫星之间的控制、图传、定位导航信号连接断开,进而使无人机按照程序预先设定模式自行降落、悬停或者返航。

优点:较短距离内附带损伤小;设备成本低;可全天候工作。
缺点:对使用非常规通信频段、无线电静默飞行或使用非卫星导航技术无人机无法进行有效反制。


02 动能打击

     通过散弹枪、手持网枪、机载网枪、无人机撞击等方式,对目标无人机进行捕获、打击,进而使其不能达到非法目的。

优点:反制效果明显。
缺点:打击距离有限,对瞄准技术要求高,无人机坠毁可能引发次生损伤。


03 定向能打击

       通过激光、微波等武器,对目标无人机进行摧毁。

优点:反制速度快。
缺点:成本高昂;激光瞄准要求高,微波可能对非作战目标造成致命误伤;无人机坠毁可能引发次生损伤。

      综上所述,建议合理部署打击手段,针对无人机自卫能力有限、应变能力较弱,可将相关力量手段进行合理部署,形成配置科学的反无人机体系,对来袭无人机进行有效拦截抗击。其次要主被结合,优势互补,如针对无人机易受不良天候、复杂地形和人为因素影响等,在综合运用先进技术手段的同时,可通过传统的隐蔽伪装、布设空障、设置假目标等方式方法,诱骗无人机,降低其行动效能,并为反制创造条件。



方案建议

      一是要通过无人机管控平台,有效引导合法飞行,实时掌握飞行态势。
      二是深入剖析各类无人机的优缺点及发展趋势,研究典型无人机反制案例,理清无人机反制的需求和基本思路,制定各类场景下的低空安保预案,并做好针对性的日常训练。
      三是充分利用现有传感器和反制设备完善无人机探测及反制策略,加快研发新型无人机探测和反制设备的步伐,争取在未来无人机防御作战中获得主动。

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