如何發現並射下無人機?淺析無人機反制手段_風聞
来自大马士革的钢-来自大马士革的钢官方账号-公众号“来自大马士革的钢”:关注中东军情2020-10-29 14:07
近幾十年來,無人機行業取得了高速的發展,大量的無人機被運用在軍事領域和民用領域。在軍事領域,無人機越來越多的參與到現代戰爭和地區衝突中,在敍利亞,敍利亞交戰雙方使用民用無人機校正火炮落點,在亞美尼亞-阿塞拜疆衝突中,亞美尼亞防空系統遭到了阿塞拜疆的無人機重創。面對着越來越鋒利的矛,對堅韌的盾的要求也不斷提高,為了應對(尤其是小型無人機)而帶來的威脅,研發和裝備有效的反無人機(C-UAV)系統成為當前各國政府和軍方關注的焦點。
現代無人機發展思路
在軍事科技日新月異的今天,無人機作為典型的情報、預警和偵察裝備已成為軍隊重要的組成部分,且無人機也逐漸向作戰型轉變。目前,已有超過90個國家和非政府組織使用無人機,其中包括至少30個國家或非政府組織已部署或正在研發武裝無人機。
利用無人機作戰已成為空襲行動中新的發展方向,將對未來的軍事行動產生重大的影響。在伊拉克戰爭和阿富汗戰爭中,美國空軍使用MQ-1/MQ-9武裝無人機摧毀了大量極端組織的據點,在敍利亞戰場上,中東地區大國伊朗和土耳其的武裝無人機也活躍在敍利亞上空。與此同時,無人機正在向專業化,平台化發展,得益於發動機的突破,更大型的查打一體無人機被研發出來,能攜帶更多的偵察裝備和武器裝備,能執行更廣泛的作戰任務。
美國陸軍已將無人機威脅列為“五大威脅平台”中最具有破壞力的空中威脅之一,將其作戰功能向隱身突防、通信中繼、空中格鬥等全方位拓展。值得注意的是,相較於有人機,無人機的雷達照射面積更小,防空雷達識別的難度更高。根據中國無人機網的介紹,“儘管美國空軍的雷達覆蓋範圍能夠達到9144米(約30000英尺),但小型無人機能夠飛到雷達監控範圍之下,這使得小型無人機很難被探測到。有幾個重要事件值得指出,2014年10月,有無人機在法國核電站上空盤旋;2015年4月22日,一架小型無人機攜帶含輻射液體“神不知鬼不覺”的落在日本首相官邸的屋頂,引起作為日本政治中樞的東京水田町一片恐慌;2015年9月,一架無人機在德國總理安哥拉·默克爾面前墜毀,擾亂了德國競選集會;2015年初,一架遙控無人機墜落在美國白宮的草坪上……”。在軍事領域上,晚發現敵對目標,自身就仍處於不利的地位中,在利比亞和敍利亞戰場上,交戰雙方都使用無人機校射,而位於交戰區域的上空的無人機很難被肉眼發現,在最近的阿塞拜疆-亞美尼亞衝突中,亞美尼亞防空系統更是遇到了“看不見,打不着”的被動狀態。
阿塞拜疆的TB-2無人機攻擊亞美尼亞步兵
反無人機的手段
無人機的快速發展,導致應對無人機(尤其是小型無人機)的威脅刻不容緩,反制無人機的技術也在市場需求下快速進步。無人機並非不能被擊敗,根據Derone於2017年出示的一份報告顯示,反無人機關鍵技術隨着未來戰場中反無人機意識以及反無人機作戰任務的需求不斷增強,在作戰需求的牽引和和反無人機技術的發展的雙重作用的影響和推動下,反無人機技術體系已具備一定的理論和技術基礎。
反制無人機主要有三個階段:偵測鑑別-通訊干擾-打擊殺傷。在實施反無人機行動時,首先要對無人機進行探測跟蹤和預警,反制系統必須判斷無人機是否為己方陣營,是否被用於軍事用途,並確定無人機的方位和通訊鏈路頻率。根據國防企業Robin的技術介紹,無人機的反制監控設備主要分為兩種:被動接收或者主動尋找(發出信號並分析返回的內容)。系統基礎功能由檢測目標-分類識別-定位追蹤-預警組成。
現代監控系統主要由以下幾種設備組成:射頻分析儀(RF接收器),用於探測無人機和控制站之間的無線電通信,識別無人機的型號,一些高端的系統還可以通過三角測量確定無人機的大制方位,但當目標無人機位於人口密集的城市時,射頻分析儀容易遭受到其他頻率的電訊信號的干擾。
聲學傳感器,主要用於偵測無人機發出的音頻,並確定無人機的方位,在相對安靜的環境下,升學傳感器可以偵測到500英尺距離的無人機,但根據韓國陸軍的一項研究,在真實的城市環境下,聲學傳感器的使用效率就會因為城市噪聲而大幅下降。
視覺偵測:視覺偵測主要有兩種,一是光學檢測系統,二是熱成像檢測,筆者認為這個是最基礎的系統了(總得有的看吧)。除了視覺偵測,雷達也是探測無人機的重要系統,過去雷達只能定位有人機或者大型的無人機,對一些小型微型無人機的偵測效果不佳。為了解決這個問題,埃爾維拉公司研發了調頻連續波雷達(FMCW),實現快速跟蹤和數據更新。同時,該公司還研發了微多普勒雷達,可以持續跟蹤移動的目標並探測同一運動物中運動速度不同的部件(一個例子就是無人機的螺旋槳距離圓心不同的地方線速度不同,可以通過這個原理區分鳥和無人機)。
對無人機的反制可以分為干擾技術和毀傷技術,前者是通過干擾無人機的通訊鏈路,利用光電探測、跟蹤與識別以及射頻干擾等效應來應對無人機,通過破壞無人機與操控人員之間的通信鏈路使其失去作戰能力,讓無人機成為一隻“無頭蒼蠅”。這是一種適用於建築物較多的城區環境,可避免產生附帶損傷。
現代反制無人機干擾技術。主要分為三種,一是基於射頻的干擾系統,通過向無人機發射射頻能量(高頻能量),掩蓋控制站發出的信號,這種手段可以形象地描述成“喊得比別人大聲,蓋住別人的聲音”。這種手段主要用於干擾民用無人機或者研發年代久遠的老舊軍用無人機(例如伊朗的Ababil-1無人機便使用民用級別的通訊頻率)。
然而,現代軍用無人機內部都會設置多冗餘控制機構,當通訊受到干擾時候,便會激發系統機制,引導無人機自動返回基地。針對這種設計,反無人機系統又研發了GPS干擾器,它的工作原理是干擾遠距離之外的操作員與無人機之間的控制鏈。也就是説,讓無人機“認為”,它已經駛離了操作員的控制範圍,進入了一個標準的安全協議模式。這些安全協議模式既能夠使無人機在該地帶盤旋、平穩的降落或返回無人機操作者所在地。重要的是,這並不會對該無人機系統造成任何永久性的損壞。,這種手段的一個例子是伊朗通過GPS干擾器“誘騙”美軍一架RQ-170無人機。
然而,近幾年來軍用無人機已經開始普及自主飛行系統,可以通過慣性導航系統(INS)返回基地,土耳其新一代大型無人機Akinci更安裝了人工智能輔助飛行系統,可以在缺乏通訊條件,導航失靈的情況下,判斷戰場態勢,選擇是否繼續執行任務或者返航。
除了以上兩種干擾技術,南非Diehl防務公司還推出了高功率微波干擾器,通過產生電磁脈衝(EMP)干擾無線電鏈路,干擾甚至破壞無人機內部電子設備的電子線路,使其內部部件損壞而失去控制。
**干擾技術並不是百戰百勝,所以隨着干擾技術的發展,以激光武器為代表的毀傷技術也不斷成熟。**毀傷技術主要包括反無人機導彈技術、激光武器技術、微波武器技術、格鬥型無人機技術和常規火力毀傷技術等。運用這些技術的反無人機武器裝備組成地面-空中火力打擊網,依據偵察情報系統提供的情報信息,採取適當措施,運用合理的戰術戰法,對無人機實施實時火力摧毀。在這些毀傷技術中,激光技術近幾年取得了長足了發展,激光技術又稱戰術高能激光技術(MTHEL),通過摧毀無人機光學轉塔等電子設備讓無人機“致盲”,相比於常規的攻擊方式,激光攻擊準確率高,殺傷力強,是未來無人機毀傷系統發展的主流。