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    全球反無人機技術裝備研制與發展情況

    2019-04-17 16:32:45


          無人機系統已成為空襲作戰發展的新方向,將對未來軍事行動產生重大影響。無人機的作戰功能正向隱身突防、通信中繼、空中格斗等方面擴展,對作戰全過程構成威脅。針對日趨嚴峻的無人機威脅,反無人機技術及其在各型武器裝備上的應用逐漸成為發展熱點。

     

    除了軍事領域外,無人機在航拍、測繪、送貨、救援等各個民用領域發揮著作用。造成了無人機市場迅猛增長,但這也影響航空秩序,導致闖入敏感區域、黑飛等現象的出現,同時也帶動了周邊衍生行業的迅速發展,除了無人機配套設備和服務商之外,給反無人機企業也帶來了巨大的發展機會。

     

    常規的對抗無人機威脅的方法包括摧毀發射平臺、偽裝欺騙、電磁干擾、直接火力打擊等。目前,世界各國除了采用傳統防空武器系統執行反無人機任務外,還大力開展通過電子戰、網絡戰、無人機、激光武器等技術執行反無人機任務的研究。

     

    目前,反無人機的技術手段主要有激光炮、信號干擾、信號欺騙、聲波干擾、黑客技術、無線電控制以及反無人機無人機等,其特點和效果各不相同,但根據其技術及反制措施總體上可分為三大類:干擾屏蔽類反無人機裝備(美國俄亥俄州非營利機構“巴特爾”(battelle)推出的drone defender反無人機裝備)、捕捉擊毀類反無人機裝備(波音公司為美國陸軍研制的一款10千瓦高能量激光移動武器(HELMD))、監測反制類反無人機裝備(英國新研發出一種“反無人機防御系統AUDS)。

     

    美國:制定反無人機戰略、研發各類反無人機系統

    美國從2012年開始制定反無人機戰略,計劃設計建立有效的防空體系,既能迅速應對敵方無人機的威脅,同時不會誤傷友軍的飛機導彈。美國的這一戰略旨在利用其技術優勢,迅速搶占反無人機領域的制高點。

     

    2015年10月,美國Battelle推出了一款名為Drone Defender的反無人機設備。它是首款可精準快速阻止可疑無人機靠近的、可移動的非破壞性反無人機專用設備,其外形類似步槍,前端裝有一根白色的桿狀天線。該設備有效打擊范圍為400米,僅對依靠GPS導航或實時遙控的無人機有效(如四軸和六軸飛行器)。



           2017年9月,Battelle 宣布新型改進版的高效反無人機設備Drone Defender?V2,該設備是一種安全,有效且經過驗證的方式來打敗侵入性或威脅性無人駕駛飛機系統(UAS)。Drone Defender設備是一種手持式便攜式UAS失敗解決方案,它可以破壞UAS和飛行員之間的命令和控制鏈路以及小型商用級UASGPS鏈路。數百套Drone Defender已被出售給美國國防部和國土安全部,以保衛無人機空域而不損害安全或冒著附帶損失。

    全新的人體工程學設計使電子設備小型化,并將其集成到手持式設備中,使其煥然一新,并增強了簡潔性。Drone Defender V2通過使用多功能選擇開關減少到只有一個觸發器,簡化了系統的操作。這些改進還擴展了其經過驗證的和演示的范圍,并增強了對更廣泛的無人機系統的有效性。

     

    諾斯羅普?格魯曼公司開發了一款“無人機標識移動應用”(MAUI)軟件,可以在安卓手機上運行。該系統利用手機自帶的麥克風可以探測重量小于9千克、飛行高度低于360米、飛行速度不超過185千米/小時的低慢小無人機。同時,利用現成的商用移動設備,MAUI系統軟件能夠在高噪音環境中探測識別視距范圍之外的無人機。另外,諾格公司研發的射頻攔截系統“基于已知電子戰技術的無人機訪問限制”(DRAKE),能夠為美軍應對低慢小無人機提供選擇性的、非動能的電子攻擊手段。DRAKE項目在執行反無人機和保護友軍通信等方面已經展示了可行性。

     

    波音公司研制了多款反無人機激光武器,最典型的就是反無人機激光炮。激光炮的發射器和萬向架可以使激光炮精確瞄準無人機的任何一部分,在發現無人機的幾秒鐘內就可以擊落低空低速飛行的無人機。20168月,波音公司發布了一款反無人機激光武器系統LWS。通過發射10KW的激光束,該系統可以立即摧毀35公里外的無人機。LWS可拆分成四部分,可由兩人運送,15分鐘內就可以在野外組裝部署完畢。試驗表明,無人機在激光武器面前躲避攻擊的能力大大降低。LWS具有精度高、成本低、發現即摧毀等優點。


           2017年82日消息稱,波音設計了一架新型防空“Stryker”,將在阿拉巴馬州亨茨維爾舉行的太空與導彈防御研討會上亮相,但這只是他們正在進行原型設計的幾款設計之一。 波音還與Oshkosh合作研制MATV,General Dynamics合作研制Stryker,BAE合作研制 Bradley - 將這些武器系統整合到其戰車上,向陸軍提供多種選擇。


    Stryker vehicle armed with anti-aircraft missiles

           

           黑睿技術(Black Sage Technologies)公司在反無人機系統研制中運用了人工智能技術,研制出一種無人機探測、識別、跟蹤系統UAVX。該系統利用人工神經網絡對目標無人機進行自動分類,降低誤警率。

    小型監視雷達

    探測距離500

    白光攝像機

    36倍變焦

    連續變焦紅外攝像機

    15100毫米

    移動計算機

    用于運行神經網絡智能算法

    UAVX組成

          該系統的工作流程為探測、情報、分類和警告。首先,小型監視雷達可對500米范圍內的中型無人機進行探測,記錄下數百個雷達反射的數據樣本,同時系統會將數據樣本與數據庫中數千種常見無人機進行對比;探測到無人機后,遠程視頻跟蹤器(由紅外和日間攝像機組成)會指向無人機并精確跟蹤;此時,系統會通過郵件發送警報,也可以與已有的視頻/事故管理系統或安全系統集成。

     

          2018年222日美國《防務新聞》網站報道稱,由于敘利亞和伊拉克戰事期間小型無人機表現出的巨大威脅,美國國防部計劃斥資3.3億美元研究反小型無人機系統。根據美國國防部最新公布的文件,美軍要求在下一個財年從基礎預算與海外應急行動經費中分別獲得6900萬美元和1.193億美元。這一戰略也將成為2017年建立的美軍中央司令部聯合作戰需求項目的一部分,從而在未來5年時間內為反小型無人機的研究和建設項目提供3.322億美元的預算。

     

          2018年23日消息,美國國防部正在迅速籌資并評估反無人機系統。該部門已經為快速開發有效技術預算了7億美元,并于20172月在新墨西哥州的白沙灘舉辦了一場“硬殺挑戰”,以評估原型系統。這項挑戰的重點在于開發出能夠在250米范圍外殺死無人機的技術。

     

        美國依靠其技術優勢研發了各種類型的反無人機系統,使其反無人機能力一直處于國際領先水平,同時也促使了其他國家加速對反無人機系統的開發。

     

    俄羅斯:反無人機裝備及做法

         據俄國防部網站公布,2020年前,俄在無人機領域的軍費預算高達130億美元,主要用于建立無人機作戰系統科研體系以及加強軍用無人機與反無人機技術研發。

     

       俄羅斯2015,2016年列裝超強單兵防空導彈系統—“柳樹”便攜式防空導彈系統,可對付無人機。該系統配備了全新的光學瞄準及自動制導彈頭,能同時且獨立在紫外線、近紅外線和中紅外線三種波段條件下工作,能迅速識別單個及多個空中目標,能向6kM以內、高度在13500M不等的目標發起攻擊。整個發射裝置的質量為17.25kG。俄正在研發一種反無人機雷達,該雷達將能夠在38kM范圍內探測100300M高度飛行的無人機,對小型低速無人機的探測距離保障未來防空系統及時開火攻擊,反應時間僅需數秒。還正在研發用無線電技術偵察站探測小型無人機的手段。

     

    俄羅斯國有防務公司研發的新型微波武器超高頻微波炮對無人機的有效摧毀范圍為10kM,能360°發射。該系統由監控系統、鏡像天線、高功率相對論性發生器以及傳輸系統組成。此微波炮通過摧毀無人機的無線電電子設備,使其無法定位,同時可以對無人機精密制導系統進行破壞,甚至對低空飛行器的電子設備進行干擾并且攻擊地面交通工具。

     

    為了應對微型無人機集群作戰模式,俄羅斯研制出了專門干擾、壓制微型無人機通信頻道的“驅蚊劑”電子戰系統。據稱,該系統質量為20t,安裝在軍用卡車上。

     

    俄羅斯“無線電工廠”公司研發了PY12M7型機動式反無人機偵察指揮車。該系統安裝在BRT-80輪式裝甲車上,由通信、自動控制、電源、生命保障等分系統組成。主要用于指揮防空兵(雷達兵、高射炮兵、防空導彈兵)團級以下作戰單位及航空兵戰機,實施區域協同部署和中近距離反無人機作戰。



    地面反無人機指揮車組及核心部件


          SkyWall100肩扛式反無人機裝置是俄羅斯推出的一款專門用于反無人機的裝備。該裝備利用壓縮氣體驅動,通過發射網狀捕捉器捕獲非法入侵的無人機。操作人員肩扛SkyWall100瞄準目標無人機并發射捕捉導彈,從而捕獲無人機。導彈內置降落傘和磁力裝置,捕獲無人機后能夠讓無人機立即喪失移動能力,并利用降落傘讓無人機安全著地,確保后續反偵察作業的順利進行。

     

          2018年118日俄媒體報道出一則名為《“俄羅斯甚至不需要導彈”:美國專家認識到美國無法像俄羅斯一樣對付無人駕駛飛機......》的消息。據稱,俄羅斯在敘利亞戰爭中使用無線電手段破壞了武裝分子試圖襲擊俄軍事設備的13架無人機。Bendetto指出,目前美國依靠反無人機導彈,俄羅斯已經遙遙領先于一個更加有前景的領域 - 破壞無線電電子手段,其NI被認為是反無人機的最佳利器。



    俄羅斯為了保持自己傳統軍事強國的地位,必將抓緊對反無人機系統的研制,以尋求與其軍事大國地位相稱的反無人機能力,進一步保持并鞏固其軍事威懾能力。

     英國:成立COI4的反無人機信息中心、研發反無人機防御系統

          英國政府將反無人機技術作為2016年公布的有關無人系統戰略的一部分。代號為COI4的反無人機信息中心正在針對政府重點關注的恐怖活動、襲擊事件、隱私侵害、抗議、運輸危險和違禁物品以及過失闖入等無人機使用不當問題開展相關研究。

          英國在反無人機系統研發方面的進展卓有成效。2015年,英國布萊特監視系統公司、象棋動力公司和恩特普賴斯控制系統公司三家英國公司聯合開發出一種強大高效的、全集成反無人機防御系統(AUDS),旨在在城市或偏僻的邊境地區執行反無人機任務,以應對日益增加的微型、小型及更大型惡意無人機的威肋。



    該系統由A400系列Ku波段電子掃描雷達、電光控制器、紅外日光攝像機和目標跟蹤軟件以及定向射頻抑制/干擾系統組成,在固定地點和移動平臺中均能操作,可探測、跟蹤、分類和破壞8kM范圍內的無人機,還能壓制無人機或使無人機失效。20153月,該反無人機防御系統成功探測并使各類微型固定翼和旋翼緊湊型標準無人機喪失功能。20155月,在英國蘇格蘭的西弗魯赫舉辦的“布里斯托15”反無人機測試中采用創新方法對反無人機系統進行了測試,對傳感器系統探測、跟蹤、識別和確定小型無人機數量等一系列功能進行了評估,同時對反無人機技術的效用也開展測試評估。

     

    英國無人機防務公司在20169月公布了新型反無人機裝備“無人機防御者”。該裝備可固定或在移動中使用。系統利用“蒂奴皮”E1000MPDynopis)便攜式干擾器干擾非法無人機,利用反無人機公司研制的“無人機追蹤者”進行探測識別,并通過“蒂奴皮”E1000MP進行干擾或用Net Gun X1射網槍進行打擊?!暗倥ぁ?span style=";padding: 0px;border: 0px;outline: 0px;vertical-align: baseline;background: transparent">E1000MP便攜式干擾器總輸出功率超過100瓦,共有五個頻道,采用GPS中斷和定向電子對抗干擾技術,誘使無人機離開保護區或自動著陸。

     

    英國威能公司成立的“無人機觀察和捕捉”項目,專門負責研制反無人機系統。該項目參考全息雷達技術,同時利用光電攝像機,能夠探測和識別7千米范圍內27千克以內的小型無人機。由該公司自主研制的全息雷達為靜態相控陣雷達,能夠對空域進行持續監視,探測并跟蹤非法無人機。試驗中,全息雷達成功探測到6.4千米處的一架四軸飛行器。

     

    目前,英國的反無人機系統大部分用于恐怖襲擊、安保以及社會安全等領域。隨著反無人機系統功能的不斷完善以及軍事需求的不斷增加,將會有更多的反無人機系統被用于軍事等各領域。

     

    中國:注重研發各類反無人機系統

    中國電科14所研制了AUDS“蜘蛛網”車載反無人機系統,該系統實現了高密度集成雷達、光電感知設備和電子干擾設備,所有子系統數據相互關聯,可全自動實現探測、跟蹤、識別、反制等功能。



         中國電科14所將“蜘蛛網”雷達作為主探測裝備?!爸┲刖W”雷達是一款采用先進有源相控陣雷達技術的圓陣多用途雷達,具有世界先進水平。全電掃的特性讓它可以快速、掃描全空域,并保證對無人機的持續跟蹤。

     

       該防御系統由指揮中心、固定站及車載移動站組成。指揮中心部署在前沿綜合指揮部,全局掌握紀念館周邊低空態勢,一鍵快速下達反制指令;固定站部署在紀念館某制高點,由蜘蛛網雷達、無線電偵測、光電紅外及干擾反制設備組成,實時探測跟蹤識別無人機、直升機以及熱氣球等低慢小目標;車載移動站集成蜘蛛網雷達、光電紅外及干擾反制設備,靈活部署,迅速展開。反無人機防御系統集成多種探測手段,固定站與車載移動站集成組網,動靜結合,構建反無人機低空防控網,實現無人機目標早期發現、準確識別、快速決策、有效反制。

     

       中國工程物理研究院研發出名為“低空衛士”激光防御系統,它是中國第一套萬瓦級“低慢小”目標激光攔截系統,并已成功完成演示試驗,它標志著中國已經具備針對低空、慢速、小型目標的低空安保裝備。


    報道顯示,該系統“可對固定翼、多旋翼等多種小型航空器實施360度全空域精確打擊攔截,具有快速、準確、無聲無息、無附帶損傷的特點,能有效護衛12平方公里內的低空安全”。

     

    除“低空衛士”系統外,目前中物院還在研發類似于該系統、但功率更大、射程更遠的激光安保系統。

     

    上海資譽科技研發了“空降兵”反無人機系統。目前,“空降兵”反無人機系統已具備車載式、固定式、手持式等三大品類、并配備了具有自主知識產權的“無人機安全管控云平臺”,能夠實現從發現到跟蹤再到處置的一體化管控效果,具備了“區域化預警、實時化跟蹤、可控化處置”的無人機整體防御能力。


    目前,該系統已順利通過國家計算機質檢中心(國家質量監督檢驗檢疫總局授權)的權威鑒定,也是目前國內唯一通過國家級檢測鑒定的反無人機系統?!翱战当狈礋o人機安全管控系統各項性能指標均在國內處于領先水平,對于小微無人機的最大探測半徑能夠達到8km,有效處置半徑可達5km,已具備“察控一體”的全天候無人機防御能力。

     

    “空降兵”無人機安全管控系統,技術先進、功能完善,能有效填補警用反無人機裝備方面的空缺!

     

    據悉,“空降兵”反無人機安全管控系統能夠直接部署于黨政機關大樓、部隊營區、機場、火車站、監獄、會議場館、高檔小區等場所,并且能有效應對反恐、維穩、處突、安保等領域的現實需求。

     

    上海航天八院研發了中國最小反無人機導彈“袖劍”,它是國內第一款以反無人機為主的便攜式防空導彈,堪稱無人機殺手,此外它還能兼顧打擊一些地面目標。



        袖劍直徑僅為7厘米,導彈本身重2.5千克,發射系統重1.5千克,射程2千米,采用火箭發動機推進,電視頭自動匹配制導,可以輕松攔截各種中低空無人機,當擊中無人機時,其破片戰斗部撒布預制破片,覆蓋面積很大,無人機難逃天羅地網。

     

    而在打擊地面目標時,特別是城市反恐作戰時,袖劍換裝其他類型戰斗部,比如高爆戰斗部等,不但可以輕松打擊目標,因為它小,打擊目標后可有效控制殺傷范圍,達到低附帶損傷的奇效。據介紹,該院技術人員還在考慮研發更小規格,直徑4厘米的袖珍防空彈,趕上雷聲公司“長矛”水平。

    深圳市特信電子有限公201812月研發了盾牌無人機反制設備通過結合國內外先進技術結合,精心研制成專門針對國內外無人機管控產品。產品是綠色環保型反制儀;制定在現場低空飛行無人機遙控信號進行反制,對周圍的信號如:手機通訊、運營商基站、汽車遙控、警用雷達等使用沒有任何影響。反制采用3~4路信號輸出(遙控2.4G/5.8G定位GPS)進行信號截斷無人機失控狀態;本產品經過多次實際距離測試500-2500米秒速反制;實現遠距離切斷無人機與遙控飛手之間通訊和導航,有效對無人機進行驅離或迫降。


         隨著無人機的蓬勃發展,以及其黑飛、亂飛等現象的層出不窮,以及全球各國政府不斷完善反無人機技術的監管方法,越來越多的公司正在跳入市場并推進其計劃。各國十分重視反無人機裝備的研發工作,反無人市場規模也被逐漸擴大。據美國市場研究咨詢機構透明市場研究公司(Transparency Market Research)發布的報告預測,2017年至2025年全球反無人機市場復合年均增長率將達到19.9%,全球反無人機市場規模將從2016年的2.147億美元增長到2025年的12.049億美元。

    主要參考資料:

    1. 反無人機大作戰:國外反無人機系統發展現狀

    2. 八大反無人機技術,據說都是“黑科技”

    3. 【防務綜述】國外反無人機技術發展分析

    4. 全球反無人機市場2025年將達12億美元,年均增長率19.9%

    5. 國外反無人機技術裝備應用發展概況

    6. 中國電科14AUDS蜘蛛網反無人機系統保障公祭日活動

    7. 中國反無人機激光武器

    8. 國內唯一通過國家級檢測鑒定的反無人機系統

    9. 國產蛛網反無人機系統亮相公祭日安保

    10. 2017年國外反無人機行業現狀及技術發展趨勢分析(圖) 

    11. New Design and Function Announced for Battelle DroneDefender? Counter-UAS Device

    12. Battelle官網

    13. Anti-UAS Systems Closer to Deployment

    14. Laser In Front, Grunts In Back: Boeing Offers Anti-Aircraft Vehicles

    15. Поймай меняесли сможешькак бороться с дронами на ЧМ-2018

    16. "Русским даже ракеты не нужны": американский эксперт признал неспособность США бороться с дронами таккак Россия...




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