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无人机若变身炸弹,来看看这些可以保命的反无人机技术

2020-07-13


无人机若变身炸弹,来看看这些可以保命的反无人机技术

近日委内瑞拉总统尼古拉斯‧马杜洛遭无人机袭击事件应该还印象犹新,据事发经过影片显示,仅两架携带炸药的无人机就造成现场一片混乱,7 名士兵受伤。委内瑞拉官方事后声明表示:此次袭击事件涉事无人机为 DJI Matrice 600 多旋翼(六旋翼)无人机,是由邻近街道的袭击者控制,每架无人机配备 1 公斤 C4 炸药,其中一架无人机接近总统时爆炸,造成 7 名士兵受伤;另一架则在飞行时被负责保安的狙击手击中,撞上附近民宅。

无人机若变身炸弹,来看看这些可以保命的反无人机技术

据了解,委内瑞拉司法与和平部长内斯特‧里沃尔透露,此次恐怖分子之所以未得逞,很大一部分原因是由于现场部署了针对配有无线电讯号装置的特殊干扰技术。之后有相关通讯专家分析:这种讯号干扰技术放置在安全区周围,总统演讲平台附近就装有这类装置。

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其实,无人机逐渐商业化应用到空拍、监控、物流、农业等领域时,也逐渐应用到军事及战争,甚至恐怖分子用来恐怖攻击,如 2015 年波兰机场出现无人机导致 20 架客机被迫改变航线;2016 年美军无人机对索马利亚空袭;2017 年中国成都双流国际机场因发现无人机,导致 22 架飞往成都的航班备降其他机场,23 架航班出发延误;今年 1 月俄罗斯驻叙利亚基地遭无人机袭击。

无人机开始影响国家和社会稳定时,反无人机系统的研究和应用也逐渐受到重视。

所以,反无人机系统是什幺,现在的反无人机技术又有哪些?

反无人机系统

反无人机系统是随着无人机发展迅猛而被动衍生的产品,用于防止无人机滥用影响国家及社会安全,现在已有诸如无线电干扰、武力摧毁及暴力击毁等多种类。

无线电干扰

由于现在商用无人机(例如上述事件的无人机)基本都需要用到无线电技术遥控、定位和资讯传送,因此无线电干扰技术在反无人机系统的研究和应用也为普遍。针对相关功能的干扰常见有 3 类:干扰控制讯号、定位讯号或传送讯号。

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干扰控制讯号是指干扰无人机与操作者的遥控讯号。由于无人机研发过程中,为了增强使用者控制讯号的强度,遥控接收天线的主瓣通常朝向地面,这设计架构虽然加强对无人机的控制度,但也为反无人机无线电干扰系统提供机会。虽然现在无人机遥控发射机普遍採用跳频和扩频技术,但也要设定在一定範围。简言之,只要判断出控制讯号的大略範围,用声音杂讯覆写该频段範围,就可精準打击无人机,达到反制效果,无人机会在遭干扰后根据系统的初始指令悬停或返回。

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干扰定位讯号是指干扰无人机自身 GPS 定位讯号。由于 GPS 讯号对轨道卫星依赖颇强,为了加强无人机对 GPS 讯号的接收强度,进而精準定位,一般无人机会选择把定位天线主瓣设计在无人机顶部。这使无人机对地面发射的干扰讯号有一定的抵抗力,需要干扰时找到适合的讯号。但现在也不是问题,因为不论商用无人机,还是军用无人机,都会有特定效能指标,只需算出相关针对性,找出较通用的频段和发射功率,就能顺利搞定无人机的定位系统。

需注意的一点是,搞掉定位系统并不一定能搞掉无人机,经过特殊训练的无人机操控员其实可在不依赖定位系统下控制。

干扰传送讯号是指干扰无人机与操作员之间的影像及语音传送讯号。这类原理类似干扰控制讯号,不同之处是需要干扰的讯号源于操作者的接收机,由于距离更远且最新的无人机传送讯号发射功率不断增大,要精準打击更困难。

运用无线电干扰研发反无人机系统中名气较大的要属美国 Battelle 公司。2015 年 10 月,Battelle 推出一款外形酷似来福枪的 Drone Defender 反无人机装置,不需要了解装置通讯详情的基础上,向任何打算干扰的商用无人机目标发出专有波形,能有效拦截操控员传给无人机的讯号。另外,Battelle 研发人员 Dan Stamm 曾透露:国防部和国土安全部买了约 100 台装置。2016 年 7 月,伊拉克一个军事基地有发现一台装置。

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2017 年 9 月,Battelle 宣布新型改进版的高效反无人机装置 Drone Defender V2,能定向对抗无人机系统。改进的第二代产品结合了现场回馈和人体工学,做到完全整合的便携式设计。

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 武力摧毁

相较于无线电干扰技术,武力摧毁可说是直截了当,粗暴简单。如果不从技术角度区分,委内瑞拉总统遇袭现场狙击手用的就是武力摧毁。实际来讲,主要运用监视系统和精準定位技术,透过如导弹、光学等直接攻击无人机,例如波音公司 2016 年 8 月发表一款外形酷似雷射炮的反无人机雷射武器系统 LWS。

无人机若变身炸弹,来看看这些可以保命的反无人机技术

波音曾认为击落无人机最好的办法就是用精密光学调校它,在无人机上烧出一个洞,并最终击落。因此波音开发了 LWS 武器系统。LWS 系统可发射 10kW 的光束立即摧毁 35 公里外的无人机。另外,LWS 可拆成四部分,两人 15 分钟内完成组装。

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暴力捕捉

相对于武力摧毁,捕捉是相对温柔点的方式。具体可分为地面和空中。

地面主要透过类似枪形武器射出捕捉网,远距抓取无人机,例如 2016 年英国工程师研究团队曾研製出 SkyWall 100 防御系统,透过机身智慧感测器,自动校对 100 公尺内无人机的方位和距离,并能在扣扳机后弹射出网状物抓取无人机,甚至 SkyWall 还配备小型降落伞,防止被捕捉的无人机坠地摔坏。

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空中捕捉则是透过无人机近距离空中抓取敌方无人机,日本警方曾研究,在敌方无人机造成伤害之前从空中捉下来,己方无人机携带一特製网用于捕捉对方较小的无人机。

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老鹰捕捉

也许是借鉴猎犬可辅助军事行动,荷兰警方曾与一家名为 Guard From Above 的猛禽训练公司合作,训练老鹰抓捕无人机,他们希望训练这些鸟类抓捕无人机,可避免摧毁肇事无人机。

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小结

无人机商用火热,现在已普遍应用到空拍、监控、物流、农业等领域。随着无人机功能越来越强大,也难免被居心叵测之人用到非法领域。历来也出现过多起无人机干扰飞机航行,甚至用于恐怖攻击,因此反无人机系统跟进已成必然。

就在 8 月 3 日,美国陆军制定一项新的无人机计画,预计购买洛克希德‧马丁公司的机载高功率微波系统,将该系统配置到无人机,使其能聚集一束微波固定打击非法入侵的固定翼或四旋翼无人机。

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反无人机系统到目前为止,相关产品层出不穷,但能精準打击的反无人机系统大多还是在军用领域,用到安保系统的并不多。像马杜洛总统演讲这类场合,如果能配备反无人机系统一定会有更好效果,虽然让保安人员扛着一台「光学炮」武器略显尴尬。至于无线电干扰技术,效果还是十分有限,不论频段範围的精準选配、精準定位无人机,还是处理可能装有炸药的无人机等,都很难有较妥当的解决方案。



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