无人机反制技术研究:技术谱系与反制思路
无人机反制技术研究:技术谱系与反制思路
随着无人机技术的快速发展,无人机"黑飞"现象日益严重,对国家安全和社会秩序构成威胁。本文从技术角度出发,探讨了无人机反制技术的研究现状和未来发展方向,包括预警探测、警戒识别、处置决策、反制实施和毁伤评估等方面,并分析了不同类型无人机的反制思路。
无人机具有无人员伤亡、操作简单等特点,在军民各领域得到广泛应用。但随着无人机技术发展日新月异,无人机"黑飞"现象严重,国际上也频频出现无人机袭扰以及重要人物遇袭事件。为维护国内正常的社会秩序和国家主权安全,亟需开展对无人机反制技术的研究。美国《2013—2038年无人系统一体化路线图》基本上代表了国际上无人机技术发展方向,其中对无人机各项性能划分如图1所示。
图1 美国2013—2038年无人机发展路线
目前,无人机以多手段侦察为主,兼顾打击能力,在实战应用中发挥了重要作用,其应用任务及相关的技术途径威胁分析见图2。
图2 无人机任务及威胁示意
对最新无人机国际专利的统计显示,飞行控制技术相关的专利最多,达到3022件;飞行器总体技术的专利申请排名第2;发射和回收技术排名第3。可以看出,世界各国无人机技术布局和发展趋势主要集中在飞行控制和飞行器总体两个方面。另外,随着隐身、长航时等技术的发展,形成了舰载起降固定翼、蜂群等的无人机新型应用,无人机的部署更加机动,任务手段更加多样化,对无人机反制提出了更高的要求。随着人工智能、复材加工、自主导航、蜂群控制等技术的迅速发展,无人机的技术门槛越来越低、性能越来越高、应用更加多样、更加难以反制。因此,中国亟需紧跟无人机发展趋势,促进相应反制无人机技术发展。
无人机反制技术谱系
通过对预警探测能力、警戒识别能力、处置决策能力、防御实施能力、毁伤评估能力和政策制度需求的总结分析,得出图3所示技术谱系,并经过与无人机反制能力需求树对比,得出无人机反制关键技术研究方向。
在预警探测方面,主要包括无人机平台的探测和测控链路的侦测。其中,无人机平台的探测技术包括海上低慢小目标雷达探测技术、低红外辐射小目标光电探测技术、声光结合目标探测技术;测控链路的侦测技术包括海上弱辐射信号的检测技术、电磁辐射信号测向定位技术等。
在警戒识别方面,主要包括探测信息处理和目标属性识别。通常采用的技术包括光电图像增强技术、光电/雷达多传感器目标融合技术等。
在处置决策方面,主要包括无人机反制指挥控制流程设计、无人机反制人工智能辅助决策等关键技术等。
在反制实施方面,主要包括硬打击毁伤技术、软杀伤干扰技术和伪装欺骗技术。硬打击毁伤技术主要是针对无人机平台毁伤的反无人机导弹、反无人机激光武器、反无人机微波武器、格斗型无人机、常规火力毁伤武器等。软杀伤干扰技术主要是针对测控链路和卫星导航设备的控制信息干扰技术、数据链干扰技术和卫星导航干扰技术等。伪装欺骗技术主要是针对大型无人机任务载荷的光学伪装欺骗、热红外伪装欺骗、声学伪装欺骗和电子伪装欺骗等技术,使其接收虚假的目标信息,迫使其结束任务。
在毁伤评估方面,主要包括无人机反制效能分析技术、无人机反制效能评估准则等关键技术。
图3 无人机反制技术谱系
典型机型的反制思路
针对高空长航时、中空长航时、低慢小无人机的情况,通过分析无人机的技术特点,结合无人机反制技术体系,形成如下无人机反制思路。
1. 高空长航时无人机
高空长航时无人机通常为战略侦察型(或察打型)无人机,飞行高度通常在8000~2万m高空,通信方式以视距微波通信和超视距卫星通信为主,导航采用惯性导航+GPS(军码)+辅助手段的组合导航方式,具有较强的抗干扰性。
目前,长航时无人机通常为大展弦比设计,通常不采用隐身设计,可采用对空雷达等方式及时捕获目标。针对隐身无人机,则需要进一步提高对抗雷达的性能。由于该类无人机为高价值飞行器,导航方式采用了惯性导航+GPS(军码)+辅助手段的组合导航方式,并有一定的抗干扰策略,通过GPS欺骗的方式对导航设备进行干扰存在一定难度。无人机飞离本场后采用卫星通信方式,由于平时考虑外交因素,无法干扰卫星上行链路,若需要干扰卫星下行链路,则干扰设备需要高于无人机的飞行高度。
因此,针对远程无人机的反制多采用伴随干扰的方式,对无人机搭载的任务载荷进行伪装欺骗,迫使其结束任务;通过开展赛博应用等方式,侵入其测控链路和地面站,直接控制飞机等。
2. 中空长航时无人机
中空长航时无人机大部分不采用隐身设计,飞行速度较快,通过对空雷达等方式可以及时捕获目标。同时,由于该无人机全程采用微波通信的方式,在先期收集电磁信息的前提下,通过电子侦察的方式进行目标截获。导航方式采用了惯性导航+卫星导航的组合导航方式,并有一定的抗干扰策略,可尝试采用卫星导航压制的方式对其导航设备进行干扰,或采用欺骗干扰的方式对无人机进行诱降。
该无人机全程采用视距微波通信的方式,在获取通信模式之后,可采用压制或欺骗干扰的方式切断其通信链路,迫使其返航,或获取该通信链路的通信协议,发送控制指令,使其降落至本场。
3. 低慢小无人机
低慢小无人机多采用非金属材料,几何尺寸小,飞行速度较慢,对空警戒雷达在远距离很难及时捕获目标。但由于该无人机全程采用微波通信的方式,在先期收集电磁信息的前提下,可通过电子侦察的方式进行目标截获,或近距离通过光电(红外)或声波等方式进行目标截获。姿态控制多采用惯性导航+卫星导航的组合导航方式,并有一定的抗干扰策略,可尝试采用卫星导航压制的方式对其导航设备进行干扰,或采用欺骗干扰的方式对无人机进行诱降。
该无人机全程采用视距微波通信的方式,在获取通信模式之后,可采用压制干扰的方式切断其通信链路,迫使其返航,或获取该通信链路的通信协议,发送控制指令,使其降落至本场。