“低慢小”无人机反制装备与理论探析

陈伟

摘 要：当前“低慢小”无人机广泛应用于各个领域，在带来便利的同时“黑飞”现象频发，给民航安全、军事安全和人身安全带来了严重威胁，在现有无人机反制装备的基础上，着重研究无人机反制理论，对相关理论进行归类总结，最后提出关于无人机反制的发展建议。

关键词：反无人机;无人机反制装备;无人机反制理论

中图分类号：V279   文献标志码：A     文章编号：1003-5168（2022）2-0010-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2022.02.002

A Survey on Low-Slow-Small UAV Countermeasure Equipment and Theoretical

CHEN Wei

（Officers College of PAP， Chengdu 610213，China）

Abstract： At present， low altitude， slow speed and small size unmanned aircraft vehicle （UAV） has been widely used in various fields. While the UAV bringing convenience to people’s life， the phenomenon of the abuse of UAV frequently occurs that posing serious threats to civil aviation safety， military safety and personal safety. Based on the existing UAV countermeasures equipment， this article focuses on the research of anti-UAV theory， classifies and summarizes related theories， and puts forward suggestions on the development of anti-UAV.

Keywords： anti-UAV; anti-UAV equipment; anti-UAV theory

0 引言

隨着信息化和智能化等技术的不断进步，无人机行业与市场也越发蓬勃兴旺，出现了一大批如大疆这样的民营无人机企业，无人机现在已广泛应用于农业、军事等多个领域。伴随着无人机的蓬勃发展，无人机“黑飞”现象也愈演愈烈，仅在2020年我国就出现了19起“黑飞”事件，其中河北1起、江苏5起、陕西1起、上海1起、湖北1起、湖南2起、广东3起、海南2起、四川3起，给民航安全、军事安全和人身财产安全带来了严重威胁。

目前民用无人机多为“低慢小”无人机，为了加强对“低慢小”无人机使用的管理，国家相关部门陆续出台了一些法律法规，同时针对无人机的反制装备与理论研究也越来越受到重视。

1 无人机反制装备

1.1 美国

2018年7月，美国雷神公司推出了一款反无人机系统，该系统在使用有源相控阵雷达识别目标无人机的基础上，利用“郊狼”无人机攻击目标无人机[1]。2019年10月，美国一无人机公司向美国军方交付无人机“拦截者”，该无人机通过撞击目标无人机的方式消除威胁，属于“自杀型”无人机。2021年3月，美国洛马公司公布一种新型反无人机武器“莫菲斯”，该武器利用高功率微波打击目标无人机。

1.2 欧洲

2015年，英国三家公司共同推出反无人机防御系统AUDS，该系统主要利用无线电波对目标无人机进行干扰，最远可使1.6 km外的无人机坠毁。2021年7月7日，法国武器装备总署进行了反小型无人机激光武器HELMA-P的原型机试射，该激光武器能探测到3 km外的小型无人机，且发射的激光束能将1 km范围内的无人机毁伤或致盲其照相系统。

1.3 俄罗斯

2018年，俄罗斯推出反无人机系统“食肉动物”，该系统有两种反无人机方式可供选择，一种是采用高爆弹药的方式火力摧毁目标无人机，另一种是采用网兜的方式对微小型无人机进行拦截捕获。2021年，俄罗斯推出反无人机步枪“短剑”，可利用配备的定向天线系统对目标无人机进行干扰，使其坠毁。

1.4 中国

2016年5月19日，北斗开放实验室推出反无人机系统ADS2000，该系统综合利用干扰、压制、欺骗等方式来捕获目标无人机。2020年9月14日，上海特金推出国内首款TDOA城市级网格化无人机管控系统[2]，该系统利用TDOA（Time Difference Of Arrival）技术，结合网格化实现对目标无人机位置的确定后，由定向干扰拦截设备进行反制。2021年10月，中国航天科工集团在珠海航展上推出了LW-30激光防御系统，该系统利用30 kW的激光对无人机等目标进行摧毁。

2 无人机反制理论

2.1 硬反制理论

2.1.1 物理捕获。民用无人机多为“低慢小”类型，飞行速度慢、高度较低、体积较小，因此采用物理手段进行直接捕获成为可能[3-5]。一种方式是采用网兜来拦截捕获目标无人机，即用网枪发射网兜或由大型无人机下面挂着网兜来捕获目标无人机。其优点为成本低，基本上不会损坏目标无人机;缺点为网枪使用距离有限，且采用大型无人机拖网的方式对无人机控制者的要求较高。另一种方法是通过驯养鹰等禽类对“低慢小”无人机进行拦截，这种方法的优点在于环保、成本低，但实际执行难度大，不仅训练难度大、周期长，而且也不便于推广。

2.1.2 传统武器打击。“低慢小”无人机在进行飞行时路线一般是预先规划好的，进行路线更改需要一定的时间，目前利用传统武器进行空中目标打击的技术成熟，因此可采用传统武器，如火箭弹等，组成地面-空中火力打击网，利用有效的战术战法，实现对目标无人机的毁灭性打击，但该种方式成本较高，且存在安全隐患。

2.1.3 无人机对抗。民用“低慢小”无人机价格相对传统武器来说较为低廉，故可采用无人机进行直接对抗。一种方式是控制单架无人机撞击目標无人机，将其撞伤或者撞毁，另一种是在无人机上搭载武器打击目标无人机，这种方式需要无人机操控者具有较好的操作水平，同时避免坠毁的无人机可能砸伤地面人员及地面设施。

2.1.4 定向能武器毁伤。定向能武器DEW（Directed Energy Weapon）是一种利用高温、电离、辐射、声波等在目标无人机表面产生极高的能量密度实现杀伤的新概念武器[6-7]，又称“束能武器”，主要分为4种，其作用原理和优缺点见表1。

2.2 软反制理论

2.2.1 压制式干扰理论。

①导航系统压制式干扰。“低慢小”无人机一般利用全球定位系统（GPS）辅助惯性导航系统（INS）来进行导航定位[8]，卫星距离地面的距离十分遥远，目标无人机接收到的GPS信号可以说是相当微弱的。因此可对目标无人机发射GPS干扰信号，将大功率的干扰信号与目标无人机的导航信号叠加在一起，使目标无人机的导航系统受到干扰，无法准确进行定位[9]，从而影响目标无人机的正常飞行。

②数据链压制式干扰。无人机数据链系统主要用来实现无人机与地面控制站之间的通信[10-11]，因此对目标无人机可以采用发射某种通信干扰信号，使正常通信信号受到遮盖，导致目标无人机接收到的通信信号不清晰，以致无法进行操控，从而使目标无人机飞离或坠落。

压制式干扰信号按其与目标无人机信号频率宽度相比的不同特点，可以分为4类[12]，其特点及优缺点如表2所示。

2.2.2 欺骗式干扰理论。

①导航系统欺骗式干扰[8-9，13]。产生式欺骗干扰是在利用目前公开的GPS信号对目标无人机接收的信号进行参数预测的基础上，欺骗干扰设备产生与真实GPS信号相似的、有着更高功率的伪GPS信号，该过程即为信号同步过程。因伪GPS信号功率较高，目标无人机更易接收到伪GPS信号。因此，当目标无人机接收到伪GPS信号后，导航系统会产生错误定位从而飞行到错误位置，欺骗成功，该过程即为实施欺骗过程。产生式欺骗干扰基本实现原理如图1所示。图1中虚线上方为信号同步过程，虚线下方为实施欺骗过程。

转发式欺骗干扰是指欺骗干扰设备在根据设置的欺骗位置经过相应计算得到所需延时的基础上，将接收到的实时GPS信号进行时间延迟和功率增大处理后发送给目标无人机。因延时后的信号功率较高，目标无人机更易接收到延时GPS信号。目标无人机接收到延时GPS欺骗信号，测得错误伪距，实现错误定位，最终飞行到设置的欺骗位置[14]。转发式欺骗干扰原理如图2所示，其中A为欺骗干扰设备，B为目标无人机，C为设置欺骗位置。

②数据链欺骗式干扰。产生式欺骗干扰是指在获得目标无人机数据链信号进行信号特征识别与提取相关信号参数的基础上，产生与真实数据链信号类似的欺骗数据链信号，经过功率放大后发送给目标无人机，从而达到欺骗的目的。

转发式欺骗干扰是指干扰设备在获得目标无人机数据链信号的基础上，只经过信号延时、功率增大后发送给目标无人机，从而达到欺骗目的。其原理示意图如图3所示[15]。

2.2.3 黑客技术攻击理论。目前，很多“黑飞”无人机都是操控者用手机或平板电脑通过WIFI信号进行控制的，因此可以利用黑客技术来攻击控制目标无人机[5，16]。

对于民用无人机的黑客技术攻击理论主要有两种方向，一是黑入控制目标无人机飞行的手机或平板电脑来达到间接控制目标无人机的目的;二是通过对控制目标无人机的手机或平板电脑不断发送恶意攻击指令来影响对目标无人机的控制，如中间人攻击（MITM）、劫持攻击（Hijacking）及拒绝服务攻击（DoS）等。

2.2.4 伪装欺骗理论。目前，很多“黑飞”现象都是不法分子利用无人机对重要区域进行侦测，为了确保重要区域的安全性，可以利用相关技术，如光学技术、热红外成像技术及电子技术等，将该区域进行伪装，使得该区域难以被侦测到，从而达到保护重要区域的目的。伪装欺骗理论的优点为对智能化、自主化程度较低的民用无人机效果较好，缺点为对智能化、自主化程度高的无人机效果较差。

3 反“低慢小”无人机发展建议

3.1 加强软硬反制理论综合应用

不管是软反制理论，还是硬反制理论，其目的都是管制无人机的“黑飞”现象，可以说二者都各有优缺点，因此应该开阔拓路，综合使用两种反制理论来指导无人机反制装备及系统的研发，而不是单单局限于使用某一种理论。

3.2 大力发展无人机集群作战

“低慢小”无人机具有价格便宜、灵活性好、操作相对简单的特点，因此对“黑飞”无人机可采取多架无人机编队、战术配合的方式进行拦截迫降，这种方式需要无人机操作者能够密切配合，协作性要求较高。目前，很多国家及地区已经开始研究无人机集群作战，并且取得了一定的成果。未来关于无人机的使用，将不再是以单架无人机为主，更多的是采取多架无人机编队组成无人机群的方式，因此为了今后对于无人机反制的研究，需要从现在起大力发展无人机集群作战。

3.3 加快无人机相关法规条文制定

目前关于“低慢小”无人机的相关法规条文比较少，无规矩不成方圆，为了使民用无人机行业与市场的管理更加规范化、科学化，应当尽快制定出配套的相关法规条文。只有全方位地从无人机的生产、销售、使用等各个环节进行监管规范，才能从根本上消除“黑飞”现象。

4 结语

随着我国民用无人机市场的不断发展与扩大，“低慢小”无人机在给人们生活带来便利的同时，其不断发生的“黑飞”现象也给社会安全带来了危害，今后一旦发展为利用“低慢小”无人机进行恐怖袭击活动，后果将不堪设想。現有的无人机反制装备及系统虽然能够起到一定的预防与打击作用，但仍须进一步加强研制，特别是要注重指导无人机反制装备与系统研发的相关理论的研究。同时，还须进一步加强法规建设，并与现有的空中防卫体系进一步融合，共同打造常态化、体系化、系统化的防控作战力量。

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