無人機(jī)已成為美國軍事任務(wù)和行動(dòng)中不可或缺的一部分，并且已實(shí)現(xiàn)商用化。隨著普及程度越來越高，恐怖分子、犯罪分子、狂熱分子等利用無人機(jī)制造了嚴(yán)重威脅。這使得反無人機(jī)技術(shù)和系統(tǒng)成為軍方、國土安全部、主要執(zhí)法機(jī)構(gòu)及生產(chǎn)無人機(jī)的承包商的首要優(yōu)先事項(xiàng)。
反無人機(jī)技術(shù)分為兩個(gè)主要領(lǐng)域：探測與跟蹤系統(tǒng)以及遮斷。前者包括雷達(dá)、無線電射頻、光電、聲學(xué)和復(fù)合傳感器。遮斷包括干擾射頻和全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS，包括GPS和GLONASS）、欺騙、激光、捕捉目標(biāo)的實(shí)體阻攔網(wǎng)、投射物、電磁脈沖、水炮、“自殺”無人機(jī)以及這些手段的組合。
系統(tǒng)搭載方式
反無人機(jī)系統(tǒng)可以是地基、空基甚至是手持式的。如今市場上絕大多數(shù)系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為僅用于探測或遮斷，地基系統(tǒng)占多數(shù)。例如，正由多家公司聯(lián)合開發(fā)的一種高速機(jī)動(dòng)戰(zhàn)場反無人機(jī)系統(tǒng)——遠(yuǎn)征機(jī)動(dòng)空中防御一體化系統(tǒng)（X-MADIS）。該系統(tǒng)能夠以每小時(shí)30英里的速度穿越崎嶇地形，同時(shí)遠(yuǎn)距離探測、識(shí)別并擊退無人機(jī)。其研制公司表示，該反無人機(jī)系統(tǒng)、雷達(dá)和光電/紅外設(shè)備被集成在一輛商用越野車上，可探測、定位、識(shí)別、跟蹤、利用并擊退威脅機(jī)場、關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施或進(jìn)入禁飛區(qū)的有敵意無人機(jī)。
反無人機(jī)任務(wù)高度依賴先進(jìn)傳感器、長航時(shí)平臺(tái)、用以提供警戒空域圖像的數(shù)據(jù)融合以及用以整理并分析傳入數(shù)據(jù)的人工智能。這一過程遠(yuǎn)比將原始無人機(jī)傳感器數(shù)據(jù)傳至人類操作員更具效用。
反無人機(jī)傳感器能力的提升
傳感器在敏感度、作用范圍和降低尺寸和功率需求方面也進(jìn)展迅速。結(jié)合高速無線聯(lián)網(wǎng)、機(jī)載數(shù)據(jù)融合及人工智能，傳感器顯著提升了反無人機(jī)系統(tǒng)的能力。
反無人機(jī)的任務(wù)圍繞著多種傳感器進(jìn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)，通過跟蹤空域內(nèi)所有移動(dòng)物體，以最佳方式呈現(xiàn)空域情況并實(shí)現(xiàn)最低的誤報(bào)警率。但大型鳥類和小型無人機(jī)在雷達(dá)上可能看上去相同，因此需要查找通信鏈路，同時(shí)使用能掃視空域的照相機(jī)更好地進(jìn)行查看。
如今，操作員需要對顯示屏上的圖像進(jìn)行評估，確定無人機(jī)攜帶的可能是何種載荷。目前，研究人員正在就自動(dòng)圖像查找開展工作，從而使操作員無需參與分辨鳥類和無人機(jī)的工作。當(dāng)前工作的重點(diǎn)是消解低空空域沖突和安全空域集成，從而實(shí)現(xiàn)超視距飛行，并使用傳感器繪制空域態(tài)勢的精確3D圖像。這一數(shù)據(jù)還可用于關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施周邊的安保應(yīng)用。
軍事領(lǐng)域反無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展
軍事目的的反無人機(jī)技術(shù)更為復(fù)雜。這些軍事項(xiàng)目包括消滅執(zhí)行情報(bào)、監(jiān)視與偵察任務(wù)的無人機(jī)和阻止對部隊(duì)發(fā)起攻擊或破壞關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的獵-殲無人機(jī)等。
在2017年的“機(jī)動(dòng)火力一體化試驗(yàn)”期間，陸軍對一套反無人機(jī)防御系統(tǒng)進(jìn)行了測試。該系統(tǒng)包括兩臺(tái)背靠背安裝的180度雷達(dá)和一臺(tái)照相機(jī)，前者可提供360度實(shí)時(shí)覆蓋，后者用于確認(rèn)目標(biāo)身份。一旦無人機(jī)被確認(rèn)為具有敵意，操作員可對其進(jìn)行摧毀，或干擾其通信，使其返回出發(fā)地或是墜毀。
雷聲公司開發(fā)的多頻譜瞄準(zhǔn)系統(tǒng)（MTS）結(jié)合光學(xué)與紅外傳感器，用以捕獲和跟蹤空中目標(biāo)并引導(dǎo)激光光束
軍方也在對商用開發(fā)技術(shù)進(jìn)行改造和改進(jìn)，以應(yīng)對威脅。在商用領(lǐng)域，那些針對軍事用途得到強(qiáng)化的技術(shù)正得到更廣泛的運(yùn)用。商用界一直在推動(dòng)傳感器成本的降低，這些傳感器的體積也在不斷變小，從而使得現(xiàn)有無人機(jī)上能安裝更多的傳感器。
1) 傳感器融合
傳感器融合是針對多模雷達(dá)和照相機(jī)圖像開展的其中一項(xiàng)工作。
2017年10月，美陸軍與LeonardoDRS公司簽訂了機(jī)動(dòng)低空慢速無人機(jī)一體化防御系統(tǒng)（MLIDS）生產(chǎn)合同，以滿足其對抗用作機(jī)載簡易爆炸物的小型低價(jià)無人機(jī)（如商用四軸旋翼機(jī)）的需要。今年7月，陸軍宣布授予該公司一份價(jià)值1300萬美元的合同，用以繼續(xù)開展MLIDS的工程設(shè)計(jì)與測試。
MLIDS安裝于兩輛防地雷反伏擊全地形車上。其中一輛攜帶DRS監(jiān)視與戰(zhàn)場偵察設(shè)備（光電/紅外傳感器），另一輛是Leonardo公司和Moog公司開發(fā)的可重新配置的一體化武器平臺(tái)，能夠發(fā)射多種動(dòng)能武器和一架小型無人機(jī)。
Leonardo DRS公司開發(fā)的MLIDS系統(tǒng)
軍用反無人機(jī)系統(tǒng)依靠的是光電/紅外、射頻掃描器、雷達(dá)、照相機(jī)、干擾器和跟蹤軟件等多層探測技術(shù)，它們還采用從槍炮和火箭彈到激光與電子戰(zhàn)等各種殺傷能力。
2) 人工智能技術(shù)
人工智能對于軍用反無人機(jī)技術(shù)的未來而言尤為重要。關(guān)鍵在于如何對視頻進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，并在復(fù)雜電磁環(huán)境下做出有效的判斷，從而使得指揮官能迅速做出決策。
為了使用人工智能對目標(biāo)類型進(jìn)行識(shí)別，需要使用大樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行多輪訓(xùn)練。首先從理解開始，分辨出鳥類、氣球和無人機(jī)；然后是預(yù)測，從不同幀之間獲取信息，將時(shí)間信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，從而得出結(jié)論。
3）高空長航時(shí)技術(shù)
另一項(xiàng)革命性技術(shù)是低成本高空長航時(shí)（HALE）。在執(zhí)行ISR任務(wù)時(shí)，HALE無人機(jī)可滯空更長時(shí)間并提供更廣的覆蓋范圍，使得軍方和國土安全用戶有更多機(jī)會(huì)探測并識(shí)別有敵意的無人機(jī)，實(shí)時(shí)回傳信息，從而能夠運(yùn)用相應(yīng)的反無人機(jī)措施。這些措施包括從槍炮、火箭彈到非動(dòng)能的電子信號(hào)，以干擾、欺騙、摧毀或接管目標(biāo)無人機(jī)的導(dǎo)航和控制系統(tǒng)。例如，正在研究中的一種方案將使無人機(jī)返回發(fā)射地點(diǎn)，使得當(dāng)局能夠找到敵方地面控制站和人員的位置并采取相應(yīng)行動(dòng)。
小結(jié)
盡管反無人機(jī)技術(shù)采取了多種手段，但各種手段都具有一定局限性，沒有任何一種方案可以做到萬無一失。許多具備經(jīng)濟(jì)可承受性的光電傳感器僅限于日間使用，且目標(biāo)須在視線范圍內(nèi)。射頻和聲學(xué)傳感器使用已知聲音和頻率的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行無人機(jī)探測，但新平臺(tái)的快速開發(fā)使得這些庫無法完全更新。傳感器的敏感度同樣是個(gè)問題：過于敏感和降低敏感度都會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤結(jié)果。
運(yùn)用來自數(shù)種傳感器的混合數(shù)據(jù)的反無人機(jī)系統(tǒng)，還必須能夠?qū)戏ǖ暮蛿骋獾摹⒚擞训暮蛿撤降臒o人機(jī)做出區(qū)分，目前沒有一種已知系統(tǒng)能夠做到這一點(diǎn)，這時(shí)人類操作員就必須介入。各種遮斷方法還都存在從被電子戰(zhàn)對抗措施阻止到誤傷平民或友軍部隊(duì)等潛在的不利結(jié)果。
反無人機(jī)市場還需要不斷應(yīng)對無人機(jī)技術(shù)的新進(jìn)展。隨著無人機(jī)系統(tǒng)市場的擴(kuò)張，反無人機(jī)系統(tǒng)需要具備足夠的靈活度，以探測并消滅類型逐漸增多的目標(biāo)。
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