网电反无人机技术及应用探讨

2024-10-30 00:00王雅平刘伟
无人机 2024年8期

随着无人机技术的快速发展,无人机在军事侦察、民用航拍、货物运送等领域的应用日益广泛。与此同时,无人机违法入侵、隐私侵犯、恐怖袭击等行为给社会造成了诸多安全隐患。因此,如何有效反制无人机成为一个亟待解决的问题。作为一种新兴反无人机手段,网电反无人机技术研究近年深受诸多国家的重视。

网电反无人机技术概述

网电反无人机技术是指可对无人机进行探测、识别、跟踪、定位、干扰、破坏的通信网络、电子对抗技术手段,主要包括电子干扰、全球定位系统(GPS)导航信号诱骗、声波干扰、网络攻击等多种手段。

电子干扰技术

通过发射无线电信号,电子干扰装置覆盖或者压制无人机与地面控制站之间的通信频段,使无人机无法正常接收控制指令。根据工作机理,电子干扰可分为压制干扰和阻塞式干扰。它包括宽带干扰、窄带干扰、连续波干扰和脉冲干扰等技术手段。其中,宽带干扰是指干扰源发射具有较宽频率范围的干扰信号,同时影响多个无人机通信信道;窄带干扰则是干扰源对无人机使用的特定频率或窄频率范围进行干扰,取得更加精确的干扰效果;连续波干扰是干扰源按a3ed4499ac2cdd87b62bb1e85f3ec058debd4dfba2e0c4ff45e678de3b7c8893照目标频率发射连续恒定的信号对通信信道产生稳定干扰;脉冲干扰则是干扰源在短时间内间歇性地发射干扰信号,使通信发生间歇性中断。这种反无人机手段具有操作简单、反制效果显著的优势,但可能对周边无线电接收设备造成一定影响。数据精准预侦察和无人机通信频率预分析能够实现高效的电子干扰。我国某单位研制的电磁干扰系统,能够利用电磁信号干扰器,有选择性地对无人机遥控信号、GPS导航信号、图传信号进行干扰,切断无人机遥控器对无人机的控制。

电子欺骗技术

反制无人机常用的电子欺骗技术是基于导航信息的导航诱骗技术。导航诱骗是干扰源向无人机导航系统发送虚假控制信号,然后,无人机按照虚假控制指令飞行,偏离预设航线。常用导航诱骗手段有两种,一种是干扰源向无人机导航设备发送虚假卫星导航信号,对导航设备进行诱骗;另一种是干扰源在真实卫星导航信号中置入虚假的位置坐标、飞行速度等导航信息,让导航设备接收错误信息。引发广泛关注的事件是,2011年,伊朗向美军RQ-170“哨兵”无人机GPS导航系统置入虚假导航信息,成功捕获RQ-170无人机。后来,美国对GPS导航信息进行加密,增强了无人机系统抗干扰能力。导航诱骗技术具有隐蔽性好、干扰效果显著等特点,但该技术实施难度较大,需要较高的技术水平和专业设备。

除了导航诱骗手段之外,另一种常用的电子欺骗手段是针对无人机上行链路的转发式干扰。转发式干扰是干扰源接收、复制、转发无人机上行链路通信信号,让无人机重复执行某一指令,最终导致无人机失控。

欺骗干扰技术也是一种电子欺骗技术。它具有隐蔽性强、使用灵活、反制效果显著等特点。例如,俄罗斯研制的“蔷薇”电子战系统兼具干扰欺骗功能,作用距离达10km,可对敌方无人机通信设备进行有效干扰,具备定位精度高、部署快速等优点,是一款经过实战检验的欺骗干扰型反无人机系统。在俄乌冲突中,乌军无人机因遭受该系统干扰而坠毁。

电子毁伤技术

电子毁伤是指高功率微波武器、电磁脉冲武器等科技手段在短时间内对敌方无人机电子系统或关键电子元器件进行精确毁伤,达到反制无人机的目的,是一种在军事领域广泛应用的电子对抗手段,具有高精度、高效能、隐蔽性好的特点。据报道,在俄乌冲突期间,俄罗斯军方采用多种电子毁伤技术缴获了“弹簧刀”600、“莱莱卡”100(Leleka100)等多型无人机。2017年,英国研发的“电子灭虫器”在伊拉克和叙利亚地区利用雷达干扰技术,帮助美军摧毁了极端组织“伊斯兰国”(ISIS)的无人机。美国陆军研发的高功率微波武器“战术高功率微波作战响应器”(THOR)及其控制系统,专门破坏无人机电子设备,而且能在范围较广的空域内起效,非常适合对抗无人机蜂群。

网络攻击技术

当前,众多高智能化无人机系统已接入计算机网络。然而,部分无人机地面控制站的计算机终端安全防护存在漏洞。针对这种漏洞,反制方利用网络攻击技术,重新配置无人机操控指令,进而接管与控制无人机。更进一步,反制方在地面控制站的设备中植入“后门”程序,从而实现无人机的直接操控。在俄乌冲突中,俄罗斯发动人民群众下载“雷达·人民阵线”手机应用程序,下载程序的人数越多,网络覆盖密度越高,俄军接收有关无人机信息的速度就越快,能对敌方无人机、破坏活动做出快速反应,为及时、快速、准确击落敌方无人机创造有利条件。自俄乌冲突以来,该手机应用程序已帮助俄罗斯特种部队击落多架敌方无人机。

网电反无人机技术面临的挑战

探测识别技术难

微小型无人机在现代战场中广泛应用,具有飞行高度低、飞行速度慢、雷达截面积小等特征。雷达发现捕获无人机的距离近,留给防空系统处置无人机的时间短。另外,无人机可在城市建筑群、山区、水域等复杂环境的空域飞行,这些环境中的地杂波、海杂波、电磁干扰等因素都会对探测系统造成影响,增大探测难度。

干扰技术复杂

目前,无人机种类繁多,不同类型无人机采用的通信体制和频谱千差万别,而且一些无人机使用了加密通信系统,干扰变得更加困难。在实施干扰和破坏时,反制方需要考虑反无人机装置对周边用频设备、合法无人机产生的影响,避免附带干扰,这对干扰技术精准性和选择性提出了更高要求。无人机需要执行多样化任务,例如,在重要目标附近展开侦察窃密行动,进入重要目标上空后投放传单、爆炸物、有毒化学品。因此,反制方应采用多种手段,以反制在不同场景执行任务的无人机。同时,基于新的通信体制和抗干扰技术的无人机层出不穷,反无人机技术需要不断迭代,以适应复杂多变的场景。

自防御技术要求高

无人机可携带反辐射导弹、干扰弹等多种载荷执行多种攻击任务,这对反无人机系统自防御能力提出了挑战。反无人机系统应具备较广的探测范围,支持多片段探测,具备精准识别无人机类型、型号、控制信号的能力以及与其他探测打击手段协同工作的能力。

网电反无人机技术应用

目前,网电反无人机技术已经在多个领域广泛应用。在军事领域,各国军方纷纷加强反无人机系统研制,利用网电反无人机技术构建多层级防御体系,以应对敌方无人机侦察和打击。在公共安全领域,公安和安保部门采用网电反无人机技术,对违法入侵的无人机进行干扰和摧毁,保障公共安全和秩序。在民航领域,机场管理部门利用网电反无人机技术,对在机场净空区域飞行的无人机进行反制,防止无人机干扰航班起降和飞行安全。

俄乌战场上的电子对抗

乌军电子战系统数量较少,大部分系统由北约援助。乌军配备的“布科韦尔”AD反无人机系统是一种安装在皮卡车上的电子战系统,可以切断GPS、“格洛纳斯”等卫星定位系统导航信号,但它的有效作用距离仅为16~20km,因此取得的战果并不多。另外,乌军还配备了多种干扰型单兵反无人机系统,例如,乌克兰克韦托斯技术公司研发的KVSG-6反无人机枪具有干扰功能,有效作用距离3km,可迫使小型无人机降落。在俄乌冲突中,俄罗斯在顿巴斯地区密集部署的各型电子战系统,成功压制了在黑海上空抵近克里米亚地区执行侦察任务的美军RQ-4B“全球鹰”无人机。

反无人机系统在民用领域中的应用

无人机在航拍、植保、物流、应急救援等多个民用领域应用广泛,同时也带来了安全隐患,无人机“黑飞”现象尤为突出。我国研制的一种23oJTGfDvPQIG6t03MU9/UA==G无人机反制设备配备了具有20W功放模组的干扰屏蔽模块,能够有效干扰无人机。另外,无人机监测长焦一体化机芯具备清晰度高、大变焦范围以及响应快速等特点,可广泛应用于机场、火车站、大型活动现场安保工作。

美军反无人机系统发展

MADIS(Marine Air Defense Integrated System)是美国海军陆战队开发的一种防空综合系统。该系统具备360°探测、监视能力以及多种反制手段,能够精确定位无人机,采用射频干扰器切断无人机与操控员之间的通信,安装了“毒刺”导弹和机枪炮塔,达到击落无人机的目的。从2025财年开始,美国海军计划在夏威夷的第3濒海防空营(LAAB)快速部署MADIS,该系统有望在未来几年内列装海军陆战队。

美国陆军研发的M-LIDS(Mobilelow, slow, small-unmanned aircraft integrated defeat system)移动式反无人机系统(C-UAS)利用两辆防雷伏击全地形车(M-ATV)来增强反无人机作战能力。该系统集成了电子战装备,机枪、加农炮等动能打击装备,能够有效探测、跟踪、摧毁无人机,消除威胁。美国陆军已在加沙地带的浮动码头附近部署了M-LIDS反无人机系统,以应对该地区的无人机威胁。

美国空军开发的“雷神之锤”(Mjolnir)系统发射高功率微波束,能有效摧毁大量小型无人机。

由此可见,美军反无人机系统正在向多维度、全频谱、高智能化、精确探测、高效打击等功能深度融合的方向发展。

网电反无人机技术发展趋势

随着无人机技术的不断发展和应用领域的不断拓展,网电反无人机技术将迎来更多的发展机遇,同时面临挑战。未来,网电反无人机技术将朝着智能化、综合化、无人化等方向发展。

智能化

随着人工智能技术的不断进步,网电反无人机技术也将实现智能化发展。机器学习算法、大数据分析等技术可以实现无人机智能识别、智能跟踪和智能干扰等功能,提高反无人机系统智能化水平和作战效能。

综合化

未来的网电反无人机系统将不再局限于单一技术,而是融合多种技术,形成具有综合能力的系统。这种系统可以根据不同任务需求和战场环境,选用最适合的技术组合,实现更高效、更精准的反无人机作战。

无人化

随着无人系统技术的不断发展,未来的网电反无人机系统将向无人化方向发展。搭载反无人机装置的无人系统将具备远程操控、自主作战等功能,提高反无人机系统的作战灵活性和适应能力。

结论

网电反无人机技术具有广阔的应用前景和巨大的发展潜力。各国政府需加强无人机和反无人机系统监管,制定相应政策、法规、法律,保障无人机应用的合法性和安全性,推动网电反无人机技术的健康发展和应用。