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反无人机技术近期发展跟踪

文章来源:航空工业信息网   发布时间:2020-12-22 08:18:07   点击量:0

    摘要:随着无人机技术的快速发展,无人机市场正在兴起并扩大,而无人机给人类社会造成的潜在风险和威胁也在扩展。无论是军事领域还是民用领域,未来受无人机威胁的困扰都将成为一种严峻挑战。因此,各类反无人机技术正在受到追捧。本文将系统梳理反无人机技术近两年内在军、民领域的发展情况。

    2020年10月10日,亚美尼亚、阿塞拜疆和俄罗斯三国外长发表联合声明,宣布因纳卡地区归属问题而起的武装冲突自10月12日起停火,并随即展开实质性谈判。然而,亚阿双方并未因此实际停火,双方无人机仍在战场上空盘旋,打击对方防空系统和地面装备。与此同时,反无人机作战也在进行中。这场无人机与反无人机技术的对抗,引起世界范围的广泛关注。

    反无人机技术按照功能大致可以分为两大类:一是无人机探测技术,二是无人机反制技术。后者又可细分为干扰阻断、直接摧毁和监测控制等。反无人机技术随无人机的盛行而蓬勃发展。2020年7月,精敏研究与咨询公司(Acumen Research and Consulting)发布的研究报告显示,2015-2026年,全球反无人机市场年复合增长率将达到27.6%,2026年的市场规模预计达到44.3亿美元。

    一、无人机探测技术

    2019年2月,MyDefence公司声称研发出“诺克斯”(KNOX)可定制型端对端反无人机技术方案。“诺克斯”系统配有专用射频传感器、无人机雷达和视觉跟踪使用的光电红外线模组(EO/IR)。系统能探测闯入保护空域的小型无人机,抵御无人机带来的威胁。

    2019年3月,韩国韩华系统公司宣布正在研发一种反无人机系统,并正在对第一个原型系统进行综合测试。该原型系统包含一个双面板雷达系统,每个面板尺寸为52*60厘米,用于检测距离为3公里范围内的苹果大小的物体,覆盖角度为200度,可与韩华系统公司的Quantum Eye光电系统实现交互。

    2019年8月,先进精确定位系统制造商Capture Systems公司首次在特拉维夫举行的ISDEF 2019大会上展示其最新研发的反威胁智能探测器(ATID)。该公司表示,针对无人机对机场、监狱和军事基地等关键基础设施造成的威胁不断升级,专门开发出 ATID。这是一种反无人机检测和跟踪系统,使用日光和热成像摄像机,能够同时实时检测和跟踪多达五个威胁目标,包括无人机、人类、飞机以及海上船舶。

    2019年9月,电子扫描雷达和反无人机解决方案设计和制造商Blighter监视系统公司宣布,公司已成功升级了BlighterA400系列反无人机雷达,能够增强对低速飞行、低空飞行目标和小型无人机系统的探测。该系统包括40°天线、D3(数字无人机检测)技术和一个可适应的DSP(数字信号处理)平台。软件开发工具包也可用于帮助雷达与其他硬件的集成,如传感器、C2系统、动能和非动能干扰器。新安装的天线将垂直仰角覆盖范围从30度增加到40度,并且新增的D3技术使系统能够更好地从现代塑料机身的无人机中提取微小的雷达反射,即使是在接近地面或接近杂波反射相对很大的建筑物时。数字信号处理(DSP)技术帮助系统处理移动的地面目标,从而使雷达能够部署在移动平台上。

    2019年10月,ATA公司(ATA)推出新型反无人机激光武器系统,这种被称为LOCUST(低成本无人机锁定系统)的激光系统既可配置在民用车辆上,也可部署在固定地点。LOCUST系统利用被动射频(RF)和红外光电(EOIR)传感器系统进行探测、能识别Group 2和Group 1类无人机。此外该系统还具有情报、监视与侦察(ISR)能力,可快速嵌入到战场管理、指挥和控制(BMC2)架构之中。据悉,ATA公司正在对该系统进行外场试验。

    2020年1月,DroneShield公司入围了美国陆军远征技术研究计划(xTechSearch),将为美国陆军研发人工智能(AI)和机器学习(ML)算法,用于反无人机技术。xTechSearch计划旨在向小型公司提供资金,以展示具有挑战性的技术,并将技术融入到陆军的科技生态系统中,为陆军实验室提供研究机会。DroneShield公司将把AI/ML无人机检测算法融入到RFPatrol可穿戴式无人机探测器和DroneSentry自主无人机探测与对抗系统中。

    2020年2月,航空航天和国防应用陀螺稳定成像系统开发商前进视觉技术公司(Ascent Vision Technologies,AVT)宣布推出新一代多任务成像系统CM262M。该系统将全高清、4个传感器配置和新一代视频处理器集成在一个紧凑的便携式系统中,可在恶劣的海上条件下运行,具有极高可靠性。该成像系统可以集成到X-MADIS(远征移动防空综合系统)反无人机平台中,以提高探测、识别和跟踪能力。该系统还可自动旋转,提示探测到的物体,对飞行物体进行快速解析和正面识别,这是任何反无人机操作的关键部分。

    2020年7月,泰雷兹集团开始在位于法国埃松的Limours基地生产“地火”反隐身和反无人机雷达,用于装备法国空军的新一代中程地对空系统(SAMP/T NG)。该雷达能够同时探测和跟踪大范围的隐身目标、无人机群,引导防空导弹拦截高机动或弹道导弹目标。该雷达具有高度的机动性,战术性和空运能力,可以在不到15分钟的时间内完成部署,具有360°方位角、90°仰角和400公里的探测范围,适合多种环境作战。

    2020年7月,亨索尔特公司将为系统集成商Kongsberg国防和航宇公司提供最新型Spexer 2000 3D雷达,以配装在后者的“防御者”反无人机(C-UAS)武器系统中。Spexer 2000 3D雷达是亨索尔特公司推出的第三代雷达系统,显著增强了陆基防空系统对近程空地小目标(如无人机、直升机、战斗机、战车等)的探测、侦察、分类能力,尤其是对于雷达散射截面积(RCS)小、机动性强、集成高精度光学传感器的无人机系统,最新型Spexer具备卓越的探测、分类性能。

    二、无人机反制技术

    1.干扰阻断

    2019年5月,白俄罗斯的KB雷达设计局推出了名为Groza-P2的便携式反无人机系统。这是一种枪式反无人机干扰器,能定位和消除潜在的空中威胁,防止未经授权的无人机进入受控领域。

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    2019年5月,俄罗斯国有电子集团(隶属于俄罗斯技术集团)在第三届科技论坛上首次展示了一套新型自动化反无人机系统“攻击-DBS”。该系统由俄罗斯国有电子集团研发,在没有操作员参与的情况下可以发现无人机,并可以按照“敌我”原则对无人机进行识别。如果无人机在未经许可的情况下飞入保护区,该系统会自动阻断该无人机的通信和卫星导航信号。无人机在失去了与控制台的联系后,要么返回起飞点,要么紧急着陆。系统反应的时间为0.1秒。在阻止外来无人机时,该系统并不会中断周围通信和导航设备的运行。

    2019年7月,俄罗斯国家技术集团(Rostec)下属的Avtomatika公司推出了一种名为“Sapsan-Bekas”的机动式反无人机系统。该系统可以探测10公里范围内的无人机,跟踪其运动轨迹,并能通过抑制无人机的通信和控制信号,在6公里外的距离使其失效。该系统由信号探测与测向模块、有源雷达、光电和图像跟踪模块、无线电抑制模块组成,能够对空域实施全天候监控。

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    2020年2月,TRD新加坡公司在2020年新加坡航展上推出新型Orion H+轻型反无人机系统。该系统是一种便携式反无人机系统,重量不到6公斤,采用5000毫安锂聚合物电池供电,可以连续运行60分钟以上,或待机长达48小时。该系统具有多达6个干扰模块,能够干扰六种无线电频率,包括433MHz、915MHz, 2.4GHz, 5.8GHz以及卫星导航系统频率,可以应对商用无人机、自制无人机,甚至军用无人机,其对抗策略是在20秒内中断无人机的通信链路,触发其自动着陆或返回规则。

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    美国海军陆战队在中东地区进行的“北极星”全地形车搭载反无人机系统的试验于2019年结束。该系统名为海军陆战队轻型防空综合系统(LMADIS),由两辆“北极星”全地形车,一个指挥中心和一辆传感器车辆组成,利用射频技术干扰无人机飞行,保护部队或前方作战基地。该系统配备了RPS-42战术空中监视雷达,小型光电/红外摄像机,Skyview射频探测系统和Modi射频干扰器。

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    2019年6月,美国空军研究实验室在科特兰空军基地展示了一种新型反无人机微波武器,利用电磁波毫不费力地击落了一架盘旋在空中的无人机。这种耗资1500万美元的“战术高功率微波作战响应器”(THOR)能瞬间使无人机失去控制,坠落到地面。

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    2020年6月,以色列航宇工业公司(IAI)与Iron Drone公司建立合作伙伴关系,为其“无人机卫士”反无人机系统集成动能拦截能力。“无人机卫士”是一种陆基系统,能够探测、跟踪和干扰无人机,可以对付单一威胁,也可以对付来自不同方向的多个威胁。在集成了动能拦截能力后,该系统能够实际击落目标无人机。该系统可使用三种雷达,分别是探测范围3公里的ELTA ELM-2180M便携式雷达,探测范围4.5公里的ELM-2026B雷达,和探测范围6公里的ELM-2026雷达。

    2.直接摧毁

    2019年1月,有媒体报道,在2018年北约非致命技术演习活动上(NNTEX-18C),IXI电子战公司展示了名为Dronekiller“无人机杀手”的手持式反无人机武器。在为期一周的活动中,该武器演示了在各种情况下摧毁无人机的能力,并成功摧毁了1000米以外的无人机。

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    2019年5月,雷神公司向美国空军演示了其先进高功率微波武器(HPM)和机动式高能激光系统(HEL)击落无人机的能力。其中,HEL系统可与雷神公司的多光谱目标系统一起工作,安装在“北极星”全地形车上,能够探测、识别、跟踪无人机,并利用激光击毁无人机。该系统主要用于打击恐怖组织使用的重量小于20磅(9公斤)的无人机,也可攻击重量在20-55磅(9-24公斤)的无人机,经一次充电可连续4小时攻击30个无人机目标。但截至目前,系统还不能在机动中发射激光,雷神公司正在对此进行改进。

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    2019年5月,有媒体报道,加拿大AerialX公司正在研制一种名为“无人机子弹”(DroneBullet)的反无人机解决方案。该方案是一种微型导弹和四旋翼飞行器的结合体,具有较好的机动性,重量约为910克,射程4公里,在俯冲攻击时可以达到每小时350公里的速度。该方案能够锁定敌方的无人机,并追击和撞击它们。这种武器配备了摄像头和基于神经网络的组件,能够进行必要的数字运算,计算出打击敌方无人机所需的最佳飞行路径。与传统的武器不同,“无人机子弹”没有搭载任何爆炸物品,仅依赖动能杀伤无人机。

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    2019年6月,紧凑型激光武器系统(CLaWS)原型机交付海军陆战队,用于反无人机任务。该武器系统是美国国防部批准的第一种供地面作战人员使用的陆基激光器。近年来,美国国防部评估认为,定向能武器可以代替传统武器完成反无人机任务,具有良好的经济性。如果表现良好,CLaWS会成为反无人机系统的重要组成部分。

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    2019年10月初,雷神公司向美国空军交付了首套高能激光反无人机系统——高能激光武器系统(HELWS)。该系统将作为空军一项为期一年的实验的一部分部署在海外,用以培训操作员并测试该系统在真实环境下的效能。该系统使用了该公司研制的多光谱瞄准系统的先进改进型。多光谱瞄准系统是一套电光/红外传感器,可以探测、识别和跟踪恶意无人机。无人机一旦成为目标,该系统就可以对其实施攻击,在几秒钟内将其摧毁。

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    2020年1月,Liteye系统公司宣布向美国政府新交付了一批价值1000万美元的反无人机防御系统(AUDS)。这种系统具有检测、跟踪、识别和击溃恶意无人机的能力,具有先进的操作设备,能在任意气候条件下使用,且采用集装箱式设计,能轻易在不同部署地点之间移动。

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    2020年3月,美国政府批准雷神公司向盟国出售“郊狼”Block 2反无人机武器,作为“呼啸者” (Howler) 反无人机系统的一部分。2019年,美国陆军在战场上使用了“呼啸者”,这是一种ku波段无线电频率系统和“郊狼”Block 1反无人机武器的组合。而雷神公司的“郊狼”Block 2反无人机武器具有更高的速度和机动性,并使用Ku RFS多任务雷达作为火控源。这种新型武器采用喷气式发动机作为动力,可以从地面发射,摧毁无人机和其他空中威胁。雷神公司预计在2020年实现“郊狼”Block 2的全速率生产。

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    2020年6月,美国陆军宣布,选定以色列智能射手公司(SMART SHOOTER)的SMASH轻武器火控系统作为反小型无人机(C-sUAS)的技术解决方案。SMASH轻武器火控系统能够显著提高小型武器的准确性和杀伤力,可以将来自雷达等多种传感器的目标数据集成到突击步枪上,也可以与其他C-sUAS系统相结合,从而提供适用于现代战场的有效多层次反无人机解决方案。

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    2020年7月,诺格公司与 Epirus系统公司(Epirus)签订战略协议,选用Epirus系统公司电磁脉冲(EMP)武器系统作为诺格公司反无人机(C-UAS)解决方案的组成部分,以增强诺格公司先进端到端反无人机系统性能。Epirus公司的电磁脉冲武器系统名为奥尼达斯(Leonidas),是为固定式和移动式反无人机系统防御而设计的,利用了商用的固态半导体技术,减小了尺寸和重量,增加了防御距离。这种武器系统发射时可形成电磁脉冲,控制发射方向就可实现精确杀伤,也可通过调节电磁脉冲来清空某个地带或某片天空,以达到区域毁伤效果。

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    2020年11月,法国CILAS公司的HELLAS-P技术项目得到了法国国防创新局(AID)和法国武器装备总署(DGA)的支持,该项目旨在开发一种多功能的激光武器系统,能够使敌方无人机、光电设备失能或毁瘫,最终可实现击毁敌方火箭、火炮和迫击炮。在对抗中使用激光进行摧毁,可以让军队的行动模式多样化,同时摆脱相关干扰的限制等。

    3.监测控制

    2019年3月,Citadel Defense公司宣布,在经过6个多月广泛的政府和军方测试后,正式发布其反无人机系统解决方案“Titan”。Titan反无人机系统是由Citadel Defense公司与美国作战人员和安全专家一起设计和开发,专为反无人机应用领域而设计,可以为用户提供实时信息,识别和分类接近的无人机或蜂群,并选择性地应用精确的对抗措施,诱使无人机降落或返回其基地。