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反无人机技术发展分析

归档日期:06-17       文本归类:反遮断      文章编辑:爱尚语录

  无人机已成为美国军事任务和行动中不可或缺的一部分,并且已实现商用化。随着普及程度越来越高,、犯罪分子、狂热分子等利用无人机制造了严重威胁。这使得反和系统成为军方、国土安全部、主要执法机构及生产无人机的承包商的首要优先事项。

  反无人机技术分为两个主要领域:探测与跟踪系统以及遮断。前者包括雷达、无线电射频、光电、声学和复合传感器。遮断包括干扰射频和全球导航卫星系统(GNSS,包括GPS和GLONASS)、欺骗、激光、捕捉目标的实体阻拦网、投射物、电磁脉冲、水炮、“自杀”无人机以及这些手段的组合。

  反无人机系统可以是地基、空基甚至是手持式的。如今市场上绝大多数系统被设计为仅用于探测或遮断,地基系统占多数。例如,正由多家公司联合开发的一种高速机动战场反无人机系统远征机动空中防御一体化系统(X-MADIS)。该系统能够以每小时30英里的速度穿越崎岖地形,同时远距离探测、识别并击退无人机。其研制公司表示,该反无人机系统、雷达和光电/红外设备被集成在一辆商用越野车上,可探测、定位、识别、跟踪、利用并击退威胁机场、关键基础设施或进入禁飞区的有敌意无人机。

  反无人机任务高度依赖先进传感器、长航时平台、用以提供警戒空域图像的数据融合以及用以整理并分析传入数据的人工智能。这一过程远比将原始无人机传感器数据传至人类操作员更具效用。

  传感器在敏感度、作用范围和降低尺寸和功率需求方面也进展迅速。结合高速无线联网、机载数据融合及人工智能,传感器显著提升了反无人机系统的能力。

  反无人机的任务围绕着多种传感器进行架构设计,通过跟踪空域内所有移动物体,以最佳方式呈现空域情况并实现最低的误报警率。但大型鸟类和小型无人机在雷达上可能看上去相同,因此需要查找通信链路,同时使用能扫视空域的照相机更好地进行查看。

  如今,操作员需要对显示屏上的图像进行评估,确定无人机携带的可能是何种载荷。目前,研究人员正在就自动图像查找开展工作,从而使操作员无需参与分辨鸟类和无人机的工作。当前工作的重点是消解低空空域冲突和安全空域集成,从而实现超视距飞行,并使用传感器绘制空域态势的精确3D图像。这一数据还可用于关键基础设施周边的安保应用。

  军事目的的反无人机技术更为复杂。这些军事项目包括消灭执行情报、监视与侦察任务的无人机和阻止对部队发起攻击或破坏关键基础设施的猎-歼无人机等。

  在2017年的“机动火力一体化试验”期间,陆军对一套反无人机防御系统进行了测试。该系统包括两台背靠背安装的180度雷达和一台照相机,前者可提供360度实时覆盖,后者用于确认目标身份。一旦无人机被确认为具有敌意,操作员可对其进行摧毁,或干扰其通信,使其返回出发地或是坠毁。

  雷声公司开发的多频谱瞄准系统(MTS)结合光学与红外传感器,用以捕获和跟踪空中目标并引导激光光束

  军方也在对商用开发技术进行改造和改进,以应对威胁。在商用领域,那些针对军事用途得到强化的技术正得到更广泛的运用。商用界一直在推动传感器成本的降低,这些传感器的体积也在不断变小,从而使得现有无人机上能安装更多的传感器。

  传感器融合是针对多模雷达和照相机图像开展的其中一项工作。

  2017年10月,美陆军与LeonardoDRS公司签订了机动低空慢速无人机一体化防御系统(MLIDS)生产合同,以满足其对抗用作机载简易爆炸物的小型低价无人机(如商用四轴旋翼机)的需要。今年7月,陆军宣布授予该公司一份价值1300万美元的合同,用以继续开展MLIDS的工程设计与测试。

  MLIDS安装于两辆防地雷反伏击全地形车上。其中一辆携带DRS监视与战场侦察设备(光电/红外传感器),另一辆是Leonardo公司和Moog公司开发的可重新配置的一体化武器平台,能够发射多种动能武器和一架小型无人机。

  军用反无人机系统依靠的是光电/红外、射频扫描器、雷达、照相机、干扰器和跟踪软件等多层探测技术,它们还采用从枪炮和火箭弹到激光与电子战等各种杀伤能力。

  人工智能对于军用反无人机技术的未来而言尤为重要。关键在于如何对视频进行实时处理,并在复杂电磁环境下做出有效的判断,从而使得指挥官能迅速做出决策。

  为了使用人工智能对目标类型进行识别,需要使用大样本数据进行多轮训练。首先从理解开始,分辨出鸟类、气球和无人机;然后是预测,从不同帧之间获取信息,将时间信息进行关联,从而得出结论。

  另一项革命性技术是低成本高空长航时(HALE)。在执行ISR任务时,HALE无人机可滞空更长时间并提供更广的覆盖范围,使得军方和国土安全用户有更多机会探测并识别有敌意的无人机,实时回传信息,从而能够运用相应的反无人机措施。这些措施包括从枪炮、火箭弹到非动能的电子信号,以干扰、欺骗、摧毁或接管目标无人机的导航和控制系统。例如,正在研究中的一种方案将使无人机返回发射地点,使得当局能够找到敌方地面控制站和人员的位置并采取相应行动。

  尽管反无人机技术采取了多种手段,但各种手段都具有一定局限性,没有任何一种方案可以做到万无一失。许多具备经济可承受性的光电传感器仅限于日间使用,且目标须在视线范围内。射频和声学传感器使用已知声音和频率的数据库进行无人机探测,但新平台的快速开发使得这些库无法完全更新。传感器的敏感度同样是个问题:过于敏感和降低敏感度都会导致错误结果。

  运用来自数种传感器的混合数据的反无人机系统,还必须能够对合法的和敌意的、盟友的和敌方的无人机做出区分,目前没有一种已知系统能够做到这一点,这时人类操作员就必须介入。各种遮断方法还都存在从被电子战对抗措施阻止到误伤平民或友军部队等潜在的不利结果。

  反无人机市场还需要不断应对无人机技术的新进展。随着无人机系统市场的扩张,反无人机系统需要具备足够的灵活度,以探测并消灭类型逐渐增多的目标。

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