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低空经济之无人机反制技术的5个领域及10 种技术

低空经济之无人机反制技术的5个领域及10 种技术 领军投资
2025-06-17
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导读:无人机充斥在战场的各个角落,在各个方面发挥着举足轻重的作用。

近年来,无人机已经成为战场上的新宠儿,无论是小范围武装冲突,还是大规模军事对抗,无人机充斥在战场的各个角落,在侦察情报、信息传输、火力打击、支援保障等方面发挥着举足轻重的作用面对无人机带来的新威胁新挑战,世界主要国家和地区都在积极开发无人机反制技术及武器装备,力求在预警探测、综合干扰对抗、软硬杀伤等方面,构建远近衔接、高低互补的立体防御体系,有效拒止无人机攻击。

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一是探测识别技术。无人机之所以有较大的突袭成功率,原因之一在于其很难被探测识别。为提高对各类无人机的探测能力,减少雷达虚警漏警概率,应用和发展被动融合探测技术、分布式组网技术、雷达杂波抑制技术十分必要。

主被动融合探测技术,即综合集成主动有源探测与被动无源探测各类技术,利用电磁波反射、光学成像、热辐射、噪声监测等手段,对无人机外在特征、飞控特性、电磁频谱等进行多角度、全方位侦察探测,实时将信息接入数据库匹配印证,实现对无人机尽早尽远感知识别。分布式组网技术,即在远中近程、高中低空梯次部署警戒雷达,组网协同配置,灵活调整工作状态,从不同空域、不同地域、不同频域密切监视进入防御圈的大中型无人机及识别跟踪低空小型无人机,通过信息全时共享,准确研判目标威胁。

雷达杂波抑制技术主要针对“低慢小”类无人机。“低慢小”类无人机具有低空飞行、慢速巡航、尺寸较小的特点,极易与复杂环境中各类背景杂波相混淆,识别难度较大。这类无人机经改装后很容易成为攻击性武器,监管不力时会对国家空防安全构成直接或潜在威胁。雷达杂波抑制技术运用包括动目标显示与检测、空时自适应处理等技术,可从反馈的雷达信号中消除或减少杂波成分,提高雷达分辨率及信号对比度,从而改善跟踪和识别的效果。为了提升探测的准确性和效率,实现多传感器数据 融合变得至关重要。人工智能算法在这里扮演了一个关键角色,特别是在从大量噪声干扰的数据中提取出有用信息, 以及识别潜在的无人机威胁方面。表1详细列出了现有研究中提及的不同传感器收集的信息,以及相应的人工智能算法。

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二是干扰阻断技术。无人机的自主行动能力和协同作战能力高度依赖无线通信,受尺寸影响,其内部电子系统相对简易,电磁防护能力不足。针对性使用相关技术,干扰阻断无人机与控制站、通信中继节点之间的网络连接,可有效限制无人机作战效能。

电磁干扰技术,即通过侦测无人机或通信平台的电磁辐射特征,判定目标通信链路的工作频点,主动产生干扰带宽或与通信带宽相当的噪声干扰信号,阻塞网络传输通道,使无人机无法及时准确地接收控制指令、回传侦察信息,迫使无人机迫降或受控返航。导航干扰技术,通过发射大功率的同频信号干扰无人机的导航定位信号,使无人机无法连续有效地接收卫星导航信息而悬停或被迫返航,或仅依靠自身的惯性导航系统工作,致使累积误差逐步增大,测绘精度显著降低。

此外,可以采用伪装干扰技术反制敌方的无人机。主要是模拟周边环境,在防御阵地布设大量伪装网、角反射器等伪装器材,实施烟幕遮障或涂覆隐身涂料,以改变重要目标的激光传播特性或光学特性,干扰无人机侦察探测。同时可通过雷达交替开机、工程适时佯动实现对无人机的诱导欺骗,降低被无人机侦察和打击的概率。

三是链路攻击技术。尽管利用干扰阻断技术可对无人机网络通信和导航制导产生一定影响,但对于抗干扰能力较强的无人机,往往还需要运用链路攻击技术对其通信协议进行解码破译或通过无线网络植入干扰指令,以实现对无人机的控制和破坏。具体而言,包括导航欺骗技术、信号劫持技术与黑客攻击等手段。

导航欺骗技术,无人机导航一般是通过计算发射和接收雷达波的时间差来定位目标位置,针对此特点,在接收无人机电磁信号的基础上,可使用专门的电子设备对电磁信号进行时间和多普勒调制,将无人机导航定位到欺骗信号所指定的位置。信号劫持技术,通过解析无人机链路信号和通信协议,与先期积累的各类无人机的遥控信号进行比对,在对抗时快速实现机型识别、协议匹配和指令植入,实现对无人机的控制权。黑客攻击技术,利用无人机系统总线的漏洞,针对其数据传输、地址存储、指挥控制中的某一特定应用,通过篡改数据、植入错误字段或向程序缓冲区写入超出其容量的数据,使无人机系统崩溃或执行恶意代码。

四是高能毁伤技术对于无人机的反制,除了应用网电干扰类技术进行软杀伤外,还可结合硬摧毁措施予以打击,其中高能激光、大功率微波和粒子束等新概念新机理毁伤武器及其技术原理,已成为当前主要国家和地区研究发展的重点。

高能激光技术,是利用高功率发射器产生高能激光束,直接定向作用于无人机机体,对其内部电子器件及各类传感器进行烧蚀破坏,具有“发现即打击”的效果,且附带损伤较小。大功率微波技术,即向无人机来袭主要方向发射大功率微波,以高强电磁波作为武器侵入无人机各类电子系统,干扰卫星导航定位,瘫痪网电信息链路。相较于高能激光,大功率微波的作用范围更广,且无需精确跟瞄,战场上更适用于对抗无人机蜂群的袭击。粒子束武器技术,其原理是通过加速器将粒子(电子、质子、离子等)加速至接近光速,形成极高能量,并以电磁场控制粒子束的作用方向,利用粒子束高速撞击目标产生热效应或机械应力以破坏其结构,或通过带电粒子穿透无人机电子设备,引发电离辐射效应摧毁目标。

五是火力拦截技术作为一种传统的防空模式,以火力拦截对抗无人机攻击仍然是最常用的防御手段,也是防御体系的最后一道屏障。随着科技的发展进步,传统防空手段也融入了新兴技术,如精确制导技术、智能火控技术、弹炮一体技术等,有效提升了传统武器在复杂战场环境下的态势感知、目标识别和火力打击能力,在防御无人机方面已然成为一支不可或缺的力量。

精确制导技术,通过建立包含战场环境、目标特征、防御能力、作战指令等信息的战场数据资源池,以网络信息为基础、数据算力为驱动、系统集成为依托,各装备节点基于信息反馈灵活选择探测制导方式、突防手段、引爆方式等,从而赋予制导弹药动态自主的行动能力和精确控制的打击能力。智能火控技术,指反无人机平台及智能化火炮武器系统在目标感知与识别的基础上,利用人工智能算法进行深度计算和数据挖掘,研判敌方无人机作战特点和战术意图,针对性地快速完成敏捷弹药装填及毁伤概率计算,进而实现地面阵地火力的智能分配和协同打击。弹炮一体技术,主要应用于现代近程弹炮结合防空系统,集成了目标探测技术、跟踪制导技术、火力控制与毁伤技术等,通过模块化设计及系统性集成,能够实现对目标的主动搜索、自动识别,以及多目标跟踪和弹炮协同杀伤。

检测和阻止无人机的 10 种反无人机技术介绍

消费级无人机市场的持续增长给航空业带来了新的挑战。无论是粗心的业余飞行员还是蓄意攻击,无人机威胁都有多种形式和大小。

将指南分为两类:监控设备和对策。

什么是反无人机技术?

反无人机技术包含广泛的解决方案,可让您检测、分类和缓解无人机和无人机。这包括从摄像系统和专业无人机探测雷达、到网枪、和网络接管系统的所有内容。

无人机监控设备

无人机监控设备可以是被动的(只是看或听)或主动的(发送信号并分析返回的内容),并且可以执行多种功能,包括:

应该知道,并非所有设备都同时执行上述所有功能。检测意味着该技术可以检测无人机。不过,仅靠检测通常是不够的。例如,探测无人机的雷达也可以探测到鸟类。

这就是分类很有用的原因。对无人机进行分类的技术通常能够将无人机与其他类型的物体(例如飞机、火车和汽车)分开,更进一步的是识别。一些设备可以识别特定型号的无人机,甚至可以识别无人机或控制器的数字指纹,例如MAC地址。这种身份识别水平对于起诉目的非常方便。

被提醒附近某处存在无人机已经很有用了。但是,如果您知道无人机(和/或控制器)的确切位置,您的态势感知能力和部署对策的能力将大大增强。有些设备甚至可以让您实时跟踪无人机的位置。

光学传感器(相机)

光学传感器收集各种波长的光,包括可见光和红外线,以及热辐射,以昼夜检测无人机。光学传感器技术的最新进展以人工智能驱动的检测、跟踪和分类的形式提高了分辨率(从而提高了范围)和处理能力。

优点:提供有关无人机及其(潜在)有效载荷的视觉效果,可以记录图像作为法医证据,用于最终起诉。

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缺点:难以单独检测,误报率高,在黑暗、雾中等性能大多较差。

声学传感器(麦克风)

通常是麦克风或麦克风阵列(大量麦克风),用于检测无人机发出的声音并计算方向。可以使用更多组麦克风阵列进行粗略的三角测量。

优点:检测近场内的所有无人机,包括自主运行的无人机(无(射频发射)。在地面杂波中检测无人机,而其他技术可能难以应对。在其他传感器视线之外的区域具有很好的间隙填充作用。高度移动,可快速部署。完全被动。

缺点:在嘈杂的环境中效果不佳,距离很短(最大 300-500m)

雷达

一种使用无线电能量来检测物体的设备。无人机探测雷达或反无人机雷达发出信号并接收反射,测量方向和距离(位置)。

大多数雷达以突发形式发送无线电信号,然后监听“回声”。几乎所有雷达都设计为不拾取小目标。它们专为大型物体跟踪而设计,例如客机。

优点: 远程、持续跟踪、高精度定位,可以同时处理数百个目标,可以跟踪所有无人机,无论自主飞行如何,不受视觉条件(白天、黑夜、雾等)的影响。

缺点: 探测范围取决于无人机的大小。大多数人不会将鸟类与无人机区分开来。需要传输许可证和频率检查以防止干扰。

可能应该在这里指出,我们自己的无人机探测雷达IRIS®与标准雷达不同。

首先,专门构建了IRIS®来跟踪无人机。IRIS®具有360度方位角和60度仰角覆盖,可提供从任何方向接近的无人机的全3D预警。

IRIS®的独特之处在于它是一种反UAS,即微型多普勒雷达。

微多普勒雷达可检测移动物体内的速度差异。例如,无人机的旋翼。这使得IRIS®能够区分无人机和其他快速移动的小型物体,如鸟类,从而减少误报。它甚至可以检测自主和悬停的无人机,并同时跟踪多个目标。

IRIS®重量轻,易于部署,可以与您现有的无人机检测系统无缝集成。

无人机对抗设备

对策可以分为以下任一类:

需要注意的是,尽管该技术是可用的,但大多数国家/地区的现行法规禁止使用以下任何技术来中和无人机。军事或执法机构有时例外。

射频干扰器

射频干扰器是一种静态、移动或手持设备,它向无人机传输大量射频能量,掩盖控制器信号。这会导致以下四种情况之一,具体取决于无人机:

优点:中等成本,非动力学中和。

缺点:短距离。会影响(和干扰)其他无线电通信。可能会导致不可预测的无人机行为,并可能无意中将无人机发送到目标。

GPS欺骗者

GPS欺骗着向目标无人机发送新信号,以取代它用于导航的通信信号。通过这种方式,它欺骗了无人机,使其认为它在其他地方。

通过实时动态改变GPS坐标,欺骗者可以控制无人机的位置。例如,一旦欺骗者获得控制权,他们就可以将无人机引导到“安全区”。

但是,GPS 欺骗者可能会无意中破坏目标无人机以外的其他系统。由于存在风险,GPS 欺骗器主要用于战场,在民用行动中并不常见。

优点:中等成本,非动力学中和。

缺点:距离短,会影响(和干扰)其他无线电通信。

高功率微波 (HPM) 器件

高功率微波 (HPM) 设备产生能够破坏电子设备的电磁脉冲 (EMP)。

EMP 会干扰无线电链路,并破坏甚至破坏无人机(以及范围内的任何其他电子设备)中的电子电路,因为它会产生破坏性的电压和电流。

HPM 设备可能包括天线,用于将 EMP 聚焦在某个方向上,从而减少潜在的附带损害。

优点:在射程内,无人机可以有效停止,非动能。

缺点:成本高,无意中中断通信或破坏该地区其他电子设备的风险,无人机有效关闭,立即不受控制地坠落到地面。

网和网枪

向无人机发射网,或以其他方式使网与无人机接触,通过禁止旋翼叶片来阻止无人机。主要有三种类型:

从地面发射的网炮:可以手持式、肩扛式或炮塔式。效率从20米到300米不等。可以带或不带降落伞使用,以控制捕获的无人机的下降。

从另一架无人机发射的网炮:克服了地面上网炮的有限射程。可能很难捕捉到另一架移动的无人机。通常与降落伞一起使用,用于控制捕获的无人机的下降。

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从“网无人机”上部署的吊网。无人机是通过操纵友好的携带网的无人机向流氓无人机捕获的。“网无人机”通常能够将流氓无人机带到安全区域,或者如果它太重,可以在有或没有降落伞的情况下释放被捕获的无人机以进行受控下降。

优点:物理捕获无人机 - 有利于取证和起诉,地面发射的网炮是半自动的,精度高,无人机部署的网具有远距离,附带损害的风险低。

缺点:作为一种动态溶液,它会导致碎屑(取决于降落伞选项)。无人机部署的网可能不精确且装填时间长,地面发射的网射程短。由于惯性,安装在无人机上的网枪通常难以拦截和中和激进或躲避飞行的敌方无人机。

高能激光器

一种高功率光学器件,可产生极其聚焦的光束或激光束。激光通过破坏结构和/或电子设备来击败无人机。

优点:远程、低每次杀伤成本的解决方案。物理阻止并摧毁目标无人机,以快速消除威胁。不需要像网一样的物理弹药。

缺点:大型系统。主要是实验性的。对其他空中目标和地面人员造成附带损害的风险,尤其是对眼睛。

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网络接管系统

网络接管或网络击落系统是一种相对较新的反无人机技术。它们被动检测无人机发出的射频传输,以识别无人机的序列号并使用 AI 定位飞行员的位置。如果操作员将无人机识别为威胁,他们可以发送信号来入侵无人机,接管控制权,并将其引导到安全位置。

优点:精确,附带损害风险低。轻量级,可针对静态和移动应用进行配置。自动捕获对取证调查至关重要的事件数据。对有人驾驶和自主无人机都有效。

缺点:新的和基本上未经测试的技术。依赖于最新的商用无人机库,使其对自制或国家开发的无人机效果较差。

反无人机 C2 系统的好例子是 ESG 的 ELYSION、Dedrone 的 DedroneTracker 和 Operational Solutions 的 FACE。

C2 系统在功能和成本方面差异很大。连接的传感器和效应器的复杂性、威胁类型以及您的预算会影响您是需要所有花里胡哨的功能还是更基本的系统。然而,无人机防御公司正在为C-UAS集成制定行业标准,其中SAPIENT开箱即用的数据集成功能处于领先地位。

当然,这还不是全部。虽然数据互操作性是先决条件,但不要低估其他 C2 系统功能的重要性,例如数据融合、工作流管理和决策支持。

物理摧毁无人机、中和无人机、控制无人机

缺点:并不总是定位和跟踪无人机。无法检测到自主无人机,在拥挤的射频区域效果较差,通常是短距离。难以检测通过 5G 网络控制的无人机。
成功的射频识别还取决于需要持续逆向工程和更新的库。逆向工程和更新需要时间,在此期间,带有修改协议的 UAS 是看不见的。

(来源:低空经济链点研究院)

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以打造“具有国际影响力、行业尊敬的专业资本管理机构”为愿景,秉承“精品基金,精选标的,精准投资”的“三精”投资理念,聚焦高端制造、新材料及低空经济等相关领域,投资专注于具有行业独特性、进口替代性和创新垄断性、具备独角兽潜质的硬科技类项目。
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