反无人机防御系统 无人机反制系统的十大品牌主要有哪些
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美国反无人机技术及能力发展现状
美国反无人机技术及能力发展现状
无人驾驶飞机系统,也称为“无人机”。无人机按照用途可以分为民用(包括以个人娱乐为主要目的消费型及商用)和军用,按照飞行方式可分为旋翼机和固定翼机,按照大小又可分为微型无人机、小型无人机及大中型无人机。
就民用消费型和商用无人机而言,当前主要用于拍摄、投递、植保、监测等,可能带来重大安全安保风险,比如,无人机进入敏感地点上空,或用于毒品走私等非法活动,引发安全隐患等。
军用无人机则主要执行空中侦察、战场监视、定点打击等任务,并朝着支援有人驾驶战斗机向压制敌方防空系统、实施快速地面打击和导弹防御等领域扩展,正在逐步实现从辅助作战手段向基本作战手段的跨越。
无人机正改变我们的生活和认知,同时给社会和国家安全带来风险,要减少这些风险,就需要发展反无人机技术,检测未经授权或不安全的无人机,在必要时干扰、捕获无人机或使其失去能力。
美国作为世界头号科技和军事强国,在反无人机技术、能力方面一直持续布局,本文就从科普层面,简单介绍美国的民用及军用反无人机技术发展趋势,特别是美国国防部当前的反无人机能力发展。
基本情况
美国联邦航空管理局预测,到2024年,美国的商用无人机将达到约82.8万架,休闲用途的无人机将达到约148万架,合计超过200万架。在美国国内,针对消费型及商用无人机的反无人机活动受到现有联邦法律的限制或禁止,如《飞机破坏法案》或《计算机欺诈和滥用法》。
截至2022年3月,美国只有国防部、能源部、司法部和国土安全部4个联邦政府机构获得在特定情况下执行反无人机行动的授权(如保护军事基地、监狱等敏感政府设施。
或在体育比赛期间提供安全保障等),州及地方机构或个人均没有反无人机权限,地方机构通常依赖少量的联邦政府反无人机单位来应对无人机威胁。
在国防领域,无人机系统可以使美国的对手低成本地执行对美情报、监视和侦察任务,许多小型无人机由于尺寸、建造材料和飞行高度等原因,无法通过传统防空系统探测到。
因此,美国防部2022财年提出在反无人机研发上投资6.36亿美元,在反无人机采购上投资7500万美元,整体反无人机资金比2021财年增加了1.34亿美元。
工作原理
反无人机一般涉及探测和节制两类技术。
探测技术。无人机探测可以使用多种方法,一是利用光电、红外或声学传感器,识别无人机的视觉、热或噪声信号;二是使用雷达系统;三是使用射频传感器,识别控制无人机的无线信号。这些方法经常组合使用,以提供更有效的分层探测能力。
节制技术。可以驱退或拦截未经授权的无人机。比如,干扰信号可以干扰或打断无人机与其操作员之间的通信连接,从而触发无人机着陆或返回。干扰是最常见的节制技术,干扰装置可以轻至2-5千克,单兵可携带,也可以重达数十上百千克,安装在固定位置或车辆上。
其他节制技术还包括,使用非动能或动能力量(如定向能、枪炮、传统防空系统,甚至训练有素的动物),毁伤无人机。不过动能方法可能会导致坠落或爆炸的无人机带来意想不到的伤害。美国国防部当前正在开发和采购一系列不同反无人机技术,确保强大防御能力。
技术成熟性。尽管美国国防部至少从2014年起,就已经在国外部署反无人机技术,但在美国国内,使用无人机技术一直受限。
过去4年,获得反无人机技术使用授权的机构已经在国内部署了一些反无人机技术,不过,其中一些技术探测和跟踪小型无人机的能力有限,很少有技术能成功地干扰或破坏无人机,许多技术的有效作用距离仅为300米左右。
为了应对潜在无人机风险,美国联邦航空管理局和一些获得授权的机构正在继续试验、评估和开发致力于应对特定风险环境的综合型反无人机平台。
例如,一部强大的远程信号干扰机可以用于在军事基地附近乡村地区有效节制无人机,也能用于在城市或机场附近破坏无人机通信。随着无人机系统技术不断进步(如,变得更小、更容易操作)、更为公众所广泛使用,探测和节制无人机也更具有挑战性。
美国国防部反无人机技术发展
1.空军
美国空军正在试验高功率微波武器和激光武器两种定向能反无人机能力。例如,2019年10月,美国空军接收一种车载反无人机原型机——“高能激光武器系统”(HELWS),将进行为期一年的海外实地试验。
HELWS的目的是在几秒钟内识别和压制敌方或未经授权无人机,连接到发电机时,可提供“几乎无限次射击”。正如空军《2016年小型无人机飞行计划》中所述,美国空军可能会进一步寻求机载反无人机能力。
2.海军
2014年,美国海军在“庞塞”号两栖船坞运输舰上部署了首型也是迄今唯一可作战使用的定向能武器——“激光武器系统”(LaWS)。
LaWS是一种能执行反无人机任务的30千瓦级激光武器原型机。2021年,美国海军在多艘导弹驱逐舰上部署“光学眩目拦截器”(ODIN)和60千瓦级“具备一体化光学眩目和监视能力的高能激光器”(HELIOS)。
此外,在2019年3月28日的一份备忘录中,海军部宣布,将与国防数字服务处合作,“快速开发新型反无人机产品,应对不断发展的无人机威胁”。
3.海军陆战队
美国海军陆战队通过地基防空(GBAD)项目办公室投资了一系列反无人机系统。例如,2019年,海军陆战队完成“海军陆战队防空一体化系统”(MADIS)的海外测试,是一种干扰和火炮攻击系统,可安装在MRZR全地形车、联合轻型战术车和其他平台上;
2019年7月,美国“拳师”号两栖攻击舰上海军陆战队员使用MADIS击溃一架出现在该舰“威胁范围”内的伊朗无人机。此外,作为地基防空项目的一部分,海军陆战队还在采购“紧凑型激光武器系统”(CLaWS),也是美国防部批准的首型地基激光武器。
据报道,该系统包含2千瓦、5千瓦和10千瓦级三个型号,陆军也在使用。同时,尽管海军陆战队已经试验了便携式反无人机技术,但海军陆战队司令大卫·伯格2019年在国会作证时表示,由于重量和功率方面的需求,相关技术“尚未成功”。
4.陆军
美国陆军2016年7月发布一份反无人机战略,指导本军种反无人机能力发展,2017年4月发布《陆军技术出版物3-01.81:反无人机系统技术》,阐述了“在作战行动中防御低、慢、小无人机空中威胁的规划考虑”,以及“如何在部队训练中集成反无人机士兵任务”。
反无人机也是美陆军作战能力发展司令部六层防空反导概念(①弹道、低空无人机交战,②多任务高能激光武器,③下一代火力雷达,④机动防空技术,⑤高能激光战术车演示验证机,⑥低成本增程防空)的一部分。
尽管这些系统仍在开发中,但美陆军已经部署一些单兵便携式、车载和机载反无人机系统。此外,美国陆军也和海军一样,已与国防数字服务合作,开发计算机使能的反无人机产品。
5.国防部本部
美国国防部正在研究一系列反无人机技术。例如,美军联合参谋部和国防部其他机构参加“黑镖”演习(旨在评估和验证现有和新兴防空反导能力及反无人机概念)等反无人机工作;
美国国防高级研究计划局(DARPA)投资“反集群人工智能”项目、“多方位防御快速拦截炮弹交战系统”(用于舰基点防御)等反无人机技术开发项目。
2019年12月,美国国防部精简了国防部内各种反小型无人机项目,将陆军指定为监管国防部反小型无人机工作的执行代理。2020年1月,国防部长批准“联合反小型无人机办公室”实施计划。
该办公室与作战司令部、采办与保障副部长办公室协同,对40多种已部署反小型无人机系统进行评估,已选定10种反小型无人机防御系统和1种标准化指挥与控制系统进一步发展。此外,联合反小型无人机办公室制定了一份能力发展文件,阐述未来系统作战需求;
还于2021年1月发布《国防部反小型无人机战略》;计划制定一份关于反小型无人机的国防部指令和一份反小型无人机能力威胁评估。国防部计划在2024财年前成立一所联合反小型无人机学院,面向全军提供反无人机战术训练。
机遇与挑战
随着无人机技术和系统在世界范围扩散,美国面临的无人机风险日益严峻。而反无人机技术发展,既有机遇也面临挑战。
机遇。①增强的安全性。无人机已经干扰过军事和商业飞机的操作,进入过大型体育赛事空域,非法访问过无线网络,并被在敏感国家安全设施上空出现,反无人机技术可以应对这些威胁,为关键地点和资产带来增强的安全性。
②更好的态势感知。反无人机平台可以跟踪关键地点附近的无人机活动,促进数据分析以更好地了解威胁。
挑战。①有效性。电磁干扰(如电力线、LED灯)和小型空中物体(如飞鸟)会降低探测能力或引发误探测。节制型反无人机系统可能作用范围有限,难以对抗快速移动或以不可预测模式移动的无人机。
②意外后果。反无人机平台可能因为干扰附近通信(如使用导航系统的设备)而带来安全隐患。以动能方式节制无人机,弹丸飘忽不定或无人机掉落都可能意外毁伤地面财产或人员。③隐私问题。
反无人机探测方法可能会收集到个人身份信息,如操作人员或旁观者图像信息等,从而带来隐私问题。
无人机反制系统是什么
反无人飞行器系统由搜索系统、光电跟踪系统、射频干扰系统及显控单元四个主要分系统及模块构成。其中,搜索系统完成对任务区域低空目标的监视及位置指示功能,由搜索雷达和无线电频谱监测系统构成,两种体制的搜索系统可根据环境独立使用或配合起来使用以提高探测性能;光学跟踪系统完成对目标的自动跟踪功能,使得射频干扰系统的定向天线能够实时对准目标;射频干扰系统用于完成对目标无人机GPS和无线遥测链路的定向射频干扰功能,使得无人机失去控制,无法继续飞行;显控单元主要完成系统的状态监测、控制、态势显示及人机交互功能。
无线电频谱监测系统提供对无人机的远距离探测(有效发现距离≥3km),搜索雷达提供对无人机的远距离探测(有效发现距离≥1.5km),两者探测数据根据使用环境进行数据融合后,引导光电跟踪系统实现对无人机的可视化跟踪,最后,射频干扰系统屏蔽无人机的飞控信道和导航信号,驱离/迫降无人机。
无人机反制系统的十大品牌主要有哪些
据报道,6月30日由中国民用航空西南地区管理局通航处指导,多家无人机企业参与的“合法飞行、抵制黑飞”主题活动暨全国首个开放式无人机反制基地揭牌仪式在成都郫都区菁蓉镇举行,并成立全国首个开放式无人机反制基地。报道称当天无人机实验室工作人员在郫都区菁蓉镇一块空地进行了一场无人机反制设备的实地演示,工作人员则肩扛一台外形酷似炮筒的莲花盾无人机反制设备,瞄准了远处盘旋的无人机并进行攻击,一瞬间,无人机被“秒杀”,其操作系统电子波波段受到干扰,失去控制信号,而在高空盘旋的无人机飞行器在莲花盾的攻击下,缓慢地垂直下降到地面上。负责人表示,目前,无人机反制基地主要使用莲花盾无人机反制设备,此套设备由菁蓉镇院士无人机实验室自主研发,拥有10余项技术专利,其技术处于国内行业领先水平,主要通过发射电磁波对飞机的频率进行干扰。据悉莲花盾无人机反制设备采取了驱赶和原地迫降组合的创造性使用,在执行任务中能最大程度降低负面伤害,且不会对民航的飞机频率造成影响,可以有效地抵制“黑飞”,维护稳定的飞行环境。
反无人机系统发展现状如何
面对无人机入侵威胁,反无人机系统发展现状如何
有矛就有盾。全世界都在使用无人机。自然,也就有了反无人机系统。所谓反无人机系统,是指能够合法、安全地禁用、干扰或控制无人机或无人机系统的系统或设备。
经过近几年的发展,反无人机系统主要朝着两个方向进行努力:一是探测无人机;二是缓解无人机。现如今,探测技术主要是基于声学、视觉、被动射频、雷达和数据融合等;而缓解技术则是包括物理捕获、干扰等。
一、关于无人机检测技术
主要有五种:声学、视觉、无源射频、雷达和数据融合。
——基于声学的无人机检测。这是利用声学传感器捕捉无人机的声音,通过音频识别和跟踪无人机。目前基于声学的无人机检测技术能够准确地识别和定位无人机,以满足无人机检测的精度要求。
——基于射频的无源探测。由于无人机在工作时,通常至少有一条射频(RF)通信数据链路与其遥控器相连,以接收控制命令或传送航空图像。针对无人机的频谱模式,出现了人工神经网络(ANN)检测算法、数据流量模式等方法来识别无人机。
——基于视觉的无人机检测。此种技术主要集中在图像处理上。通过摄影摄像设备来捕捉无人机的图像,再通过地面站对相关视频、图片进行计算和比对,图像中无人机和环境的差异用于确定限制区域是否有无人机。当前最先进的图像分割方法是利用神经网络直接识别无人机的外观。
——基于雷达的无人机探测。当前基于雷达的无人机检测技术主要有三种:主动检测、被动检测和后验信号处理。主动检测雷达的典型代表有,噪声雷达、基于SDR的多模雷达等;被动探测雷达即无源雷达,主要分为单站无源雷达和分布式合成无源雷达;
后验信号处理雷达即从射频前端的噪声输出中获得目标的微弱稀疏反射信号,主要分为传统的基于信号特征的检测和基于学习的模式识别。
——基于数据融合的无人机检测。数据融合方法可以利用每种方法的优势,获得比单一方法更稳健、准确和高效的组合结果。对于无人机检测,数据融合可以用来提高无人机检测系统的性能,以克服单一方法在某些特定场景中存在的缺点。
二、关于无人机缓解技术
目前,国外开发了无人机防御系统的体系架构。按照该架构的描述,可分为三类:第一类是利用物理方法捕获无人机;第二类是利用噪声发生器干扰系统或传感器,使无人机控制器无法操作无人机;第三种是利用系统或传感器的漏洞获得控制优先级。
——物理捕获。主要靠网络捕获和定向电磁脉冲。网络捕获是一种消除无人机的物理方法,通过使用枪支或某些特定武器来触发网络以捕获无人机;电磁脉冲主要用于打击车内的非法电子设施,这些设施可能会重新启动或禁用控制系统的操作。
——利用噪声。这是压制进入限制区的无人机最常用的方法,通过利用噪声信号干扰无人机传感器或系统的工作,以进行中和。
——利用漏洞。大多数漏洞利用工作集中在使用传感器和通信协议的GPS控制上。防御者利用欺骗手段对GPS进行定位,并使用传感器进行控制,利用传感器和通信协议进行修改和入侵控制。
三、关于反无人机系统未来趋势
雷达探测和数据融合方法被认为是未来无人机检测的最有前途的趋势;物理捕获被认为是对付无人机最实用、最可靠的方法;黑客和欺骗也将成为一种很有效的解决方案,具有低占用空间和低附带损害。然而,要开发成熟的、可扩展的、模块化的、价格合理的无人机检测和否定方法,未来仍有很多挑战需要解决。
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