无人机蜂群防御与反制手段分析

2019-01-30胡雷刚陆军航空兵学院无人机中心邱占奎空军西安飞行学院理论训练系

无人机 2018年11期

胡雷刚/陆军航空兵学院无人机中心邱占奎禹航/空军西安飞行学院理论训练系

针对无人机蜂群低可探测性、集群智能、攻击性强等特点带来的防御问题，从无人机蜂群的预警探测、跟踪、打击、评估环节，梳理分析了预警探测、干扰打击、辅助防御三方面防御与反制手段，并结合反无人机装备发展情况分析了反制方法。

由于具有数量多、灵活编队、协同作战、低可探测性、低成本、易生产等特点，无人机蜂群在作战中具有很强的隐蔽性、攻击性和强健性，具有显著的作战优势。随着外军对无人机蜂群的大量研究、试验和演示验证，技术日趋成熟，逐步从概念走向现实，如何应对无人机蜂群的进攻成为现实问题，本文梳理分析无人机蜂群的防御与反制方法、手段，为防御与反制无人机蜂群提供参考。

无人机蜂群防御与反制

无人机蜂群作为无人机微型化、集群化的应用方式，隐蔽性、攻击性不断提高，网络化、智能化不断发展，逐步走向实战化。防御无人机本来就存在“预警探测难、指挥控制难、打击毁伤难”的问题，防御和反制无人机蜂群更复杂，应该在现有防空体系中，针对无人机蜂群隐蔽性强、分布式突防、饱和攻击的特点，进一步完善反无人机系统中对集群式微小型目标的预警探测、搜索跟踪、打击和评估。

无人机蜂群的防御与反制主要包括预警探测、跟踪、打击、评估四个环节。预警探测是反无人机的前提，打击手段主要是在无人机飞行过程中对其实施干扰、入侵、攻击，根据无人机蜂群控制和任务特点，还可对其发射/控制端、目标端进行辅助防御反制，具体手段为对发射/控制平台的驱赶和打击和目标的伪装和诱骗。因此，防御与反制无人机蜂群的手段主要分为预警探测、干扰打击、辅助防御三类，具体手段如右图所示。

无人机蜂群的预警探测

多小目标探测

无人机蜂群的防御与反制要求探测系统能够对各类空中目标区搜索、跟踪、定位，对低空、多目标、小目标探测提出了更高要求。美国诺斯罗普·格鲁门公司的“无人机标识移动应用”（MAUI）软件，在安卓手机上运行，利用手机麦克风可探测重量小于9kg、高度低于360m、速度不超过185km/h的微小型无人机。瑞典萨博公司的“AMB多波束雷达系统”可识别地面杂波中的无人机目标，具有较强的“低、慢、小”目标探测能力，能发现雷达反射截面（RCS）小至0.001m2的空中目标，具备针对无人机蜂群的多目标识别能力，能够同时探测超过100个目标。

无人机蜂群防御与反制手段

组合预警探测

由于体积小、RCS小、低空/超低空飞行等特点，传统的单一手段难以全方位探测各种类型的微小型无人机群，需要组合雷达探测、光电探测、红外探测、声音探测及其他探测等多种探测，建立空中探测与地面传感器探测相结合的预警探测体系。

美国国防情报局自2002年每年举行“黑色飞镖”（Black Dart）反无人机试验，也突显了及时探测发现微小型目标的重要性，表明组合式探测是预警探测无人机蜂群的有效手段。2016年以色列阿波罗盾公司公开其“阿波罗盾”反无人机系统，利用声、光和无线传感器探测无人机，可迫使无人机降落，也可集成到其他无人机探测装置中。

伊朗成功俘获一架RQ-170

巴特尔公司研制的“无人机防御者”电磁枪

DARPA研究的反蜂群技术

无人机蜂群的干扰打击

电磁干扰

（1）通信干扰

无人机蜂群尚未实现完全自主侦察、攻击，主要采取“人工指挥+蜂群无人机”方式控制，且其侦察情报信息也需要传送回敌方接收平台，因此测控与信息传输的通信链路仍是无人机蜂群的关键环节。通过干扰其通信链路，可压制无人机使其失去敌方控制、无法回传情报信息，甚至可致无人机失控、电池耗尽坠毁。

俄罗斯“驱蚊剂”电子战系统可干扰、压制微型无人机通信频道，专门应对无人机蜂群，该系统重20t，可安装在军用卡车上机动。此外俄罗斯“蔷薇航空”电子战系统可同时对多种型号无人机实施电磁压制和指令欺骗。

（2）导航干扰

无人机侦察、攻击通常需要精确定位，且自主飞行微小型无人机都依赖导航系统，目前导航定位主要采取全球定位系统（GPS）导航或全球定位系统导航与惯性导航结合的方式。通过干扰导航信号使无人机无法获得精确导航数据，可扰乱其基于全球定位系统导航的飞行规划，无法自主飞行至预定目标，失去精确坐标信息也可使其侦察情报价值减弱或丧失。

美国巴特尔（Battelle）公司的Drone Defender反无人机设备外形似步枪，可干扰全球定位系统导航，有效范围400m，能快速阻止依靠全球定位系统导航或实时遥控的无人机。澳大利亚Drone Shield公司的Drone Gun反无人机电磁枪，重量达5.9kg，充电时间2h，有效射程2km，可干扰2.4GHz和5.8GHz通信链路以及全球定位系统和GLONASS导航信号，切断无人机与遥控器之间的通信，迫使无人机降落或返回。

电磁攻击

（1）导航诱骗

无人机蜂群大都依赖全球定位系统导航，而全球定位系统导航信号微弱、易于伪造，在切断无人机蜂群与敌方通信链路后，可以利用信号更强的伪全球定位系统信号重构蜂群坐标，诱骗其降落或偏离己方重要目标，再实施捕获或打击。

2011年12月，伊朗通过切断指控通信、伪造全球定位系统信号诱骗俘获一架美军RQ-170“哨兵”无人机，2010年12月，伊朗采取同样方法又俘获一架美军“扫描鹰”无人机，累计俘获4架无人机。

（2）入侵控制

通过截获、破译大量通信数据，可以入侵无人机蜂群指控链路，或者入侵商用无人机的开放遥控链路，获得无人机控制权，实施降落消除我方威胁，或者回传虚假、伪装侦察情报信息欺骗敌方，甚至反向攻击对敌方造成毁伤。破解敌方专用指控通信链路较困难，但对商用无人机入侵控制是实施反制的有效途径。2009年伊拉克什叶派武装分子曾利用网络入侵“掠夺者”无人机视频系统。

拦截捕获

（1）空中拦截捕获

可通过空中载机向无人机蜂群发射空中捕获装置，对无人机群进行空中拦截捕获。俄罗斯“捕虫网”拦截器可安装在飞机、直升机或大型无人机的外部，可发射由尼龙材料制成的高强度拦截网，展开后约16m2，载机跟踪靠近微小型无人机后，在有效射程内发射，可捕获无人机并将其带回。

（2）地面拦截捕获

可利用地理围栏对重点目标、关键区域或关键防御路径实施防护，或由地面装置向无人机蜂群发射捕获装置，对微小型无人机蜂群进行地面拦截捕获。美国阿连特技术公司的“无人机快速捕捉和使能系统”，是一种枪弹发射的弹药，采用红外制导接近无人机，爆炸时抛射出网罩或泡沫，快速膨胀的泡沫可包裹无人机，且其中导电碳粒子可致通信设备失效，使无人机坠落。俄罗斯SkyWall100肩扛式反无人机装置利用压缩气体驱动发射网状捕捉器，捕捉器内置降落伞和磁力装置，捕获无人机后能使其立即丧失移动能力，并利用降落伞安全着地，便于后续反侦察。

火力打击

（1）地面火力打击

地面火力是打击无人机的传统方式，防空导弹能够精确打击一定飞行高度范围的单一微小型无人机，机枪甚至步枪等也能对飞行速度较慢的微小型无人机造成物理毁伤，如美国陆军开展基于反火箭、火炮和迫击炮的“扩展区域防御与生存能力”项目，采用袖珍导弹拦截杀伤无人机，已于2015年进行技术试验；美国陆军“复仇者”系统配备了“毒刺”导弹和高射机枪，以打击微小型无人机；伊拉克和阿富汗武装分子曾用步枪击落飞行高度较低的微小型无人机；俄罗斯新一代“柳树”便携式单兵防空导弹系统，采用光学瞄准和自动制导，具备紫外、近红外和中红外三种独立探测能力且能同时探测，能迅速识别空中多目标，攻击6km范围内、高度为1～3500m的无人机。

体积小、数量多的无人机蜂群突袭性强，留给传统地面火力系统的反应时间短，通常将防空导弹、机枪等地面火力作为防御反制无人机的最后防线。地面火力打击无人机蜂群存在的缺陷是：第一，防空导弹、机枪、步枪对单体数量多的无人机群毁伤效率较低；第二，对于掠地飞行的无人机或体积极小的微型无人机，地面防空系统难以识别、锁定，地面火力打击效果有限；第三，使用防空导弹等武器价值成本较高，一枚导弹的成本约是一架微小型无人机的数倍到数百倍，用于打击低成本无人机效费比低，得不偿失，不利于持续作战；第四，较早消耗精准武器不利于后续防御，不适于使用高价值武器打击无人机蜂群。

（2）载机火力打击

可由战斗机、直升机或无人机实施空中火力打击。蜂群无人机多为微小型无人机，目标特征小，特别当其超低空飞行、掠地飞行时，战斗机、直升机、大中型无人机等载机火力不易跟踪、锁定，中高空飞行的载机火力打击有很大局限性；微小型无人机飞行高度相近，可靠近火力打击，但在微小型无人机数量少、攻击能力有限时，对具有规模优势的蜂群杀伤仍然有限。

（3）蜂群反制蜂群

可用己方蜂群的“数量优势+高能弹药”抵消敌方蜂群的数量优势，发射己方蜂群进入敌方蜂群，利用高能弹药自爆高效毁伤敌方无人机，甚至通过物理碰撞抵消敌方的数量优势。

定向能毁伤

（1）微波武器毁伤

电磁脉冲、高功率微波等微波武器可使无人机机上电子设备或电子元件暂时失效或烧毁，使无人机失去工作能力或坠落，可高效毁伤无人机群。微波武器波束较宽，作用距离远，受天气因素影响小，大致指向目标即可攻击无人机，便于火力控制。随着微波武器的实用化，移动式微波武器可能是对付无人机蜂群的最佳手段。

美国雷声公司微波武器“相位器”（Phaser），利用搜索雷达引导跟踪无人机，通过碟形天线发射高能微波烧毁机载电子元器件，可高效毁伤集群无人机，“相位器”安装在拖车上，机动性较强。

（2）激光武器毁伤

激光武器系统具有高速、高杀伤性，以及快速、灵活、抗电磁干扰等优点，是毁伤无人机蜂群的有效手段，随着激光武器技术的不断成熟，灵活移动、实战化的激光武器定向扫射将是未来摧毁无人机蜂群的重要手段。

美海军在“密集阵”防空系统上加装激光武器，2010年6月验证击落时速为480km/h的无人机。2015年8月，美国波音公司对外演示了“紧凑型激光武器系统”（CLWS），总重约295kg，可在40km范围内精准识别和追踪无人机，能用2kW激光束照射击落无人机，该小型激光武器可安装到卡车上，具有较强机动性，并将继续升级激光功率增强杀伤能力。

除了微波、激光武器，韩国还在研究声波反无人机，利用声波共振陀螺仪输出错误信息使无人机坠落，通过定向声波可规模性毁伤无人机蜂群。

无人机蜂群的辅助防御

（1）平台驱赶

对于由平台接收侦察情报信息或受指控平台实时控制的无人机蜂群，可以利用空中火力或电磁干扰将其驱离到对蜂群有效控制范围之外，使蜂群失去指挥控制而坠落，或者失去侦察监视价值。

（2）平台打击

可对无人机蜂群发射平台、信息接收平台或实时指控平台进行火力打击或定向能毁伤，使蜂群失去指挥控制坠落，或孤立蜂群后更便于打击。俄罗斯“蔷薇航空”电子战系统除能对多种型号无人机进行电磁压制和指令欺骗外，还能通过无人机通信定位后方控制系统，引导己方火力对无人机地面控制平台实施火力打击。

（3）目标伪装

对重要目标伪装防护，或跟踪无人机蜂群飞行路径，对其欲侦察、攻击的目标进行无线电静默或伪装防护，进行被动防御。

（4）目标诱骗

模拟雷达信号、红外信号或用其他手段伪装假目标，诱骗无人机蜂群攻击假目标或侦察假情报，同样属于被动防御手段，但使用效果具有较大不确定性。

美国海军研究办公室研发的“蝗虫”

“小精灵”

无人机蜂群的综合反制

无人机蜂群远距探测困难、跟踪要求高、目标数量多、打击时间窗口短，为应对其威胁，应建立预警探测区域全、控制指挥效率高、空地网电多维度、打击毁伤多层次、评估反馈闭环的无人机蜂群防御与反制体系，各级严密划分探测空域、实时共享侦察信息，合理分配目标、安排打击次序，协同防御反制。

无人机蜂群防御与反制流程如图2所示，应形成效果评估的闭环反馈。由于无人机蜂群携带任务载荷多为微小型电子设备，部分电子设备在未完全毁伤、有电源或有电池供电条件下仍可以侦察、监视或释放干扰信号，如“蝉”无人机即使落地仍能正常侦察情报，因此相比有人机、大中型无人机及其他传统目标的毁伤评估，无人机蜂群的效果评估应更深入，不仅要评估对无人机机体的打击效果，还应评估任务载荷毁伤情况，判断其是否仍处于工作状态，是否需要进一步打击。

在上述单一防御与反制方法基础上，综合反制将上述探测跟踪、电磁干扰、电磁攻击、火力打击、定向能毁伤等部分或全部功能集成到一个系统中，对无人机蜂群进行综合性反制。英国的“反无人机防御系统” （AUDS）号称世界首个完全集成式无人机防御系统，微多普勒雷达探测半径为10km，光电/红外相机追踪，利用4W定向波束阻断无人机指控信号抑制无人机，单人即可操作，反制过程约15s，还备有光学干扰器可干扰无人机侦察设备自动调焦。升级版AUDS系统采用智能多波段射频抑制器干扰不同类型指控链路，已累计击落2000架次约60多型固定翼或旋翼无人机，验证了有效对抗无人机集群的能力，未来可部署到军用及商用车辆上，已装备英国、美国、西班牙等国军方。以色列的“阿波罗盾”反无人机系统可集成其他反制无人机手段，即集成信号阻断器实施干扰，集成捕获网发射装置实施物理捕获。