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“无人机炸弹”来了?对比中外反无人机技术

时间:2018-08-09 作者:网络整合 阅读:
在无人机逐渐开始影响国家和社会稳定时,反无人机系统的研究和应用逐渐受到重视。

民用无人机经别有用心之人改造,摇身一变成了“杀伤性武器”,EDN也已对此进行了多篇报道。

在无人机逐渐商业化应用到航拍、监控、物流、农业等领域之时,也逐渐被应用到军事及战争,甚至被恐怖分子用来进行恐怖袭击,诸如2015年波兰机场因出现无人机导致20架客机被迫改变航线;2016年美军无人机对索马里空袭;2017年我国成都双流国际机场因有发现无人机导致22架飞往成都的航班备降其他机场,23架航班出港延误;今年1月俄罗斯驻叙利亚基地遭无人机袭击。

无人机变身炸弹,那些可以保你一命的反无人机技术

在无人机逐渐开始影响国家和社会稳定时,反无人机系统的研究和应用逐渐受到重视。

所以,反无人机系统是什么,现在的反无人机技术又有哪些呢? 

反无人机系统

反无人机系统是随着无人机发展迅猛而被动衍生物,用于防止无人机被滥用于影响国家及社会安全,现在已经有诸如无线电干扰、武力摧毁及暴力捕获等多种类型系统。

中国的无人机反制器

在第17届北京航展上,中国展示的反无人机装备,就吸引了全球的眼球。这款被称为KWT-FZQ的无人机反制器,具有开火迅速(扣动扳机即可启动)、支持多频段同时干扰(覆盖市面上主流无人机频段——北斗系统的B1频率、GPS的L1频率、格洛纳斯系统的L1频率、伽利略系统的E1频率以及控制链路使用的5.8GHz、2.4Hz1SM频段)等特点,能够在短时间内迫使远距低空无人机降落,从而实现对“黑飞”无人机的有效管控。

那么,这款厉害的无人机反制器性能怎么样呢?从外观看,该型反制器结构、操作都不算复杂,枪身长1.32米,可拆卸并有特制1.35米包装盒供便携。据称,KWT-FZQ反制器有效“射程”大于1000米,当然这只是民用的数据,如果是军用型号,可能作用范围还要大。同时,如果是军用的话,还可以做成吊舱装在有人机上,如此就能够直接飞到高空,对付如RQ-170“哨兵”、RQ/MQ-9”捕食者B、RQ-4“全球鹰”、X-47B等无人机了。有了这个宝贝,频繁出现在中国周边的各国无人机,都有机会被中国俘获。

无线电干扰数美国最强

由于现在民用类无人机(例如上述事件中的无人机)基本都需要用到无线电技术实现遥控、定位和信息传输的功能,因而无线电干扰技术在反无人机系统中的研究和应用也最为普遍。针对相关功能的干扰常见的有三类:对控制信号的干扰、对定位信号的干扰和对传输信号的干扰。

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对控制信号的干扰是指对无人机与其操作者之间的遥控信号进行干扰。由于在无人机研发过程中,为了增强使用者控制信号的控制强度,遥控接收天线的主瓣通常朝向地面,这样的设计结构虽然极大地加强了无人机的控制力度,但是也为反无人机无线电干扰系统提供了机会。虽然现在的无人机遥控发射机采用跳频和扩频技术已经很普遍了,但是却也是要设定在一定范围内的。简言之,只要判断出大概控制信号的大概频率范围,用噪声对该频段范围进行覆盖,就可以实现对无人机的精准打击,达到反制效果,无人机会在遭到干扰后根据系统的初始命令进行悬停或者返回。

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对定位信号的干扰是指对无人机自身的GPS定位信号进行干扰。由于GPS信号对轨道卫星有较强的依赖,为了加强无人机对GPS信号的接收强度,从而实现精准定位,一般无人机会选择把定位天线主瓣设计在无人机顶部。这使得无人机对地面发射来的干扰信号有一定的抵抗力,从而需要在进行干扰时找到适中的信号。但这也基本不是问题,因为现在不论是民用无人机,还是军用无人机,都会有特定性能指标,只需要测算出相关针对性找出较为通用的频段和发射功率就能顺利搞掉无人机的定位系统。

但是需要注意的一点是搞掉定位系统并不一定能够搞掉无人机,因为经过特殊训练的无人机驾驶员其实可以在不依赖无人机定位系统时进行控制。

对传输信号的干扰是指对无人机与操作员之间的图像及语音传输信号的干扰。这类干扰的原理类似于对控制信号的干扰,不同之处是需要干扰的信号源于操作者的接收机,由于距离更远且最新的无人机传输信号的发射功率在不断增大,要实现精准打击将更困难。

运用无线电干扰研发反无人机系统中名气比较大的要算是美国的Battelle公司了。2015年10月,Battelle推出一款外形酷似来复枪的Drone Defender的反无人机设备。该设备在不需要了解设备通信详情的基础上,向任何它打算干扰的商用无人机目标发出专有的波形,能有效拦截操控员给无人机发出的信号。另外,Battelle 的研发人员Dan Stamm也曾透露:国防部和国土安全部买了大约100台该设备。2016年7月份,在位于伊拉克的一个军事基地上发现了一台该设备。  

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2017年9月,Battelle 宣布新型改进版的高效反无人机设备Drone Defender®V2,能够定向对无人机系统进行对抗措施。改进的第二代产品结合了现场反馈和人体工程学,实现了完全集成的便携式设计。

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“电磁步枪”反制无人,美中各领风骚

无人机反制枪,是一种具有枪型的电磁干扰设备,其中不仅仅有枪型,还有夹板式等形状。

无人机不是被打成了碎片,只是缓缓降落在了地上。英国国际财经时报称,这种武器的原理是发射处于2.4GHz到5.8GHz之间电磁干扰波,中断遥控设备和无人机之间的联系。因为大部分无人机遥控器也是处于这个频率段之间。

“电磁步枪”不是真枪,只是外形制造成步枪模样,该设备可由天线发射无线电磁波,能够以30度的圆锥轮廓扫荡上空,对可疑无人机控制信号已经GPS导航信号进行干扰,有效作用距离为400m。无人机在收到干扰后,会因失联而迫降。

美国的巴特勒国家安全公司研发了名为“无人机防御者”的无线电射线步枪,国内的青岛国数信息科技公司自主研发了JAM系列电磁步枪。该种设备冷却时间为秒级,整备质量5kg左右,可连续工作数小时。今年的中国足球甲级联赛,价值25万元的电磁步枪首次在武汉亮相,仅中甲开幕战,就成功驱离无人机6架次,武汉公安局也将引进19把无人机反制枪用于武汉马拉松赛事。该设备由于安全可靠、便于携带,可在机场反无人机领域进行尝试与推广。

波音牵头武力摧毁

相较于无线电干扰技术来讲,武力摧毁可以说是直截了当,粗暴简单。如果不从技术角度区分的话,委内瑞拉总统遇袭现场那位狙击手用的就是武力摧毁的方式。而实际来讲,这种方式主要运用监视系统和精准定位技术,通过诸如导弹、激光等对无人机进行直接打击,例如波音公司于2016年8月发布了一款外形酷似激光炮的反无人机激光武器系统LWS。

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波音公司曾认为击落无人机最好的办法就是用精密激光对准它,在无人机上烧出一个洞,并最终击落。因此,波音开发了LWS武器系统。LWS系统可以通过发射10kW的激光束立即摧毁35公里外的无人机。另外,LWS可拆分成四部分由两人15分钟内完成野外组装。

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日本用网暴力捕捉

相对于武力摧毁,捕捉会是相对温柔一点的方式。具体可以分为地面捕获和空中捕获。

地面捕获主要是通过类似枪形武器发出捕捉网对无人机实行远距离抓取,例如2016年英国工程师研究团队曾研制出SkyWall 100防御系统,该系统通过机身自带的智能传感器,可以自动校对百米内无人机的方位和距离,并能在操作者扣动扳机后弹射出一个网状物捕获无人机,甚至SkyWall还配备了小型降落伞防止被捕获的无人机触地摔坏。

 无人机变身炸弹,那些可以保你一命的反无人机技术

空中捕获则是通过无人机实施近距离空中捕获敌方无人机,日本警方曾这方面进行过研究,用以在敌方无人机造成伤害之前从天空中捕捉下来。他们的无人机携带一个特制的网用于捕捉较小的无人机。

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荷兰原生态:猎鹰捕获

也许是借鉴于猎犬在辅助军事行动中起到的作用,荷兰警方曾与一家名为Guard From Above的猛禽训练公司合作,通过训练老鹰抓捕无人机,他们希望通过训练这些鸟类抓捕人机,从而也避免了摧毁相关涉事无人机。

无人机变身炸弹,那些可以保你一命的反无人机技术

小结:

总结来看,目前反无人机手段主要分为电磁干扰、声波干扰、物理摧毁三大手段。

 

  • 电磁干扰:成本不高携带便利,缺点是不能自主检测,需要人工配合;
  • 声波干扰:难度大成本高且尚处于理论阶段;
  • 物理摧毁:自带传感器,击落无人机速度快,且适应环境性强,不过成本很高只适合军用。

如果要大范围启用反无人机手段来打击“黑飞”现象则又会产生许多新问题,比如干扰地空通讯,高空坠落的风险等等又将成为新的安全问题。然而,反无人机之所以被人们看好是因为它采取了主动出击的方式,比起各地的监管制度来讲更直接有效,但反无人机的应用短板却成为阻碍其迅速扩张的理由,因此,反无人机行业还需更多的人参与进来。

(综合整理自EDN、雷锋网、中国民间航空网)

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