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摘要:无人机技术快速发展在为人们的生产生活带来许多便利同时,也因其技术滥用对国家和社会安全造成一定威胁。在此背景下,本文将对低空反无人机技术的研究现状及发展趋势进行分析,首先介绍了反无人机技术的市场需求和目前较为先进的反无人机系统等。在此基础上,对其发展趋势进行展望,包括察打一体化、人工智能、新防护技术发展等。
关键词:低空无人机;反无人机技术;发展趋势
前言:
无人机的主要特点是体积小、成本低、灵活性高,而且具有较强的适应能力,目前已经在军事和民事领域得到广泛应用。国内从事无人机研发生产和销售的企业已超过400家,市场需求量较大。但由于目前行业标准和管理规范还不够健全,许多无人机处于“黑飞”状态。需要采取先进的反无人机技术,对“黑飞”行为加以控制。特别是在军事应用领域,无人机已经具备较强的攻击能力,必须加快反无人机技术研究,维护国家安全。
一、低空反无人机技术研究现状
(一)反无人机技术市场需求
2016年3月的阿塞拜疆和亚美尼亚战争中,首次出现自杀式无人机攻击事件,利用无人机执行爆炸袭击任务,引起了国际社会的高度关注。美国Markets咨询机构于同年提出一份反无人机系统市场分析报告,指出从2017年到2022年五年间,反无人机市场将得到快速发展,年复合增长率将达到24%,并指出亚太地区是反无人机系统市场需求最快的区域。目前世界各国的反无人机任务主要是将低空无人机作为特殊飞行目标对待,并采取传统防空武器对其进行打击和自我防护。利用传统防空武器虽然能够实现打击目标,但成本巨大,是典型“大炮打蚊子”的方法。而且当低空入侵的无人机为蜂群或编队情况时,目标探测难度较大,作战系统反应时间短,防护可靠性难以得到保证。在此情况下,反无人机市场需求不断增长将成为一种必然趋势[1]。
(二)反无人机系统组成及关键技术
从反无人机技术研究现状来看,主流技术体系包括无人机探测跟踪技术、干扰技术、预警技术和毁伤技术等。在反无人机作战过程中,首先要实现对低空无人机目标进行识别和探测跟踪,才能发出预警,并视情况采取干扰或火力打击措施。目前无人机的主要功能还是以侦察为主,因此对伪装防护技术的研究也是重点方向。在一套完整的反无人机系统中,各功能组成部分主要包括:(1)探测及预警功能模块,其中的关键技术包括雷达探测技术、空中预警技术、卫星侦察技术等;(2)伪装防护功能模块,主要利用光学、声学、热红学技术等实现伪装防护,降低无人机侦察能力;(3)干扰功能模块,主要利用信息干扰技术和光电对抗技术等,对无人机实施干扰;(4)毁伤功能模块,主要利用常规武器、微波武器、激光武器和反无人机武器装备等对目标无人机进行火力摧毁。
(三)较为先进的反无人机系统
目前较为先进的反无人机系统主要包括:(1)干扰阻断型,比如美国Battelle公司研发的DroneDefender系统、欧洲空客公司研发的Counter UAV系统等,主要通过向无人机发射大功率定向干扰信号,切断其遥控通讯链路,使其迫降或返航;(2)毁伤抓捕型,包括美国波音公司研发的HELMD系统、中国工程物理研究院研发的低空卫士系统、英国OpenWorks公司研发的SkyWall 100系统等。通过采用低空导弹、激光武器或攻击型无人机,对目标无人机进行拦截和打击,捕获目标无人机;(3)监测控制型,包括英国Blighter研发的AUDS系统、美国黑睿技术公司研发的UAVX系统等,主要利用电子探测和光电探测技术,对目标无人机进行识别和跟踪,甚至利用传输代码对其进行控制,引导其返航,避免因摧毁的无人机坠落引发破坏[2]。
二、低空反无人机技術的发展趋势展望
(一)察打一体化发展方向
从低空反无人机技术研究现状来看,目前功能完整的反无人机系统还处于理论研究阶段,而实际应用的系统功能均较为分离,各有各的特点,同时也存在一定缺陷。针对这一状况,察打一体化反无人机将成为未来的主要研究方向。比如目前已有部分研究机构开始尝试将探测功能与打击功能结合起来,先利用检测系统对目标无人机进行定位,在对其实施拦截或摧毁。随着无人机探测技术、防护技术的逐渐成熟,以及设备小型化发展,将使察打一体化系统的研发成为可能,在不需要人员介入的情况下,独立完成反无人机作战任务。
(二)人工智能探测技术发展方向
人工智能低空探测技术主要是指利用可见光图像、运动目标分析方法和人工智能识别技术,对无人机进行智能探测。其中主要的算法包括帧间差分法、运动目标建模法、背景建模法等。在人工智能深度学习算法的快速发展下,对弱小运动目标的智能识别能力将得到进一步提高,可以确保反无人机系统的识别精度,从而顺利完成识别和跟踪监测任务。利用人工智能探测技术实现对低空无人机目标的准确定位,可以进一步提高反无人机系统的响应速度,为后续打击策略的制定争取时间。
(三)新型防护技术发展方向
反无人机技术的研究最终要实现有效防护目标,对新型防护技术的研究也是一个重要方向。目前新型防护技术的研究主要包括:(1)电子围栏技术,对于隐蔽目标或敏感区域,通常无法利用雷达技术等实现主动探测,光电探测技术也会因作用距离的限制,导致系统侦测能力受到影响。电子围栏技术是一种静默防护技术,主要利用定向天线广播干扰信号,对目标进行干扰,增加其暴露几率,实现对隐蔽目标的侦测;(2)GPS诱骗技术,通过向无人机发送错误的GPS诱骗信息,诱导其降落在制定地点,实现对目标无人机的捕获,该方法无序破解远程控制指令,是一种有效的无人机诱捕技术,可实现对非合作无人机驱离或迫降。
结束语:
综上所述,反无人机技术的研究已经受到了各国的高度重视,通过对其研究现状及发展趋势进行研究,可以帮助国内研究机构总结已有研发经验,掌握技术研究和发展方向,从而提升反无人机技术研发效率,使我国反无人机技术水平尽快超赶世界领先水平。
参考文献:
[1]张静,张科,王靖宇,吕梅柏,王佩.低空反无人机技术现状与发展趋势[J].航空工程进展,2018,9(01):1-8+34.
[2]胡荣明,张敏,刘潘.高分辨率无人机低空影像DEM的建立及其精度研究[J].测绘科学,2011,36(04):201-202+138.
关键词:低空无人机;反无人机技术;发展趋势
前言:
无人机的主要特点是体积小、成本低、灵活性高,而且具有较强的适应能力,目前已经在军事和民事领域得到广泛应用。国内从事无人机研发生产和销售的企业已超过400家,市场需求量较大。但由于目前行业标准和管理规范还不够健全,许多无人机处于“黑飞”状态。需要采取先进的反无人机技术,对“黑飞”行为加以控制。特别是在军事应用领域,无人机已经具备较强的攻击能力,必须加快反无人机技术研究,维护国家安全。
一、低空反无人机技术研究现状
(一)反无人机技术市场需求
2016年3月的阿塞拜疆和亚美尼亚战争中,首次出现自杀式无人机攻击事件,利用无人机执行爆炸袭击任务,引起了国际社会的高度关注。美国Markets咨询机构于同年提出一份反无人机系统市场分析报告,指出从2017年到2022年五年间,反无人机市场将得到快速发展,年复合增长率将达到24%,并指出亚太地区是反无人机系统市场需求最快的区域。目前世界各国的反无人机任务主要是将低空无人机作为特殊飞行目标对待,并采取传统防空武器对其进行打击和自我防护。利用传统防空武器虽然能够实现打击目标,但成本巨大,是典型“大炮打蚊子”的方法。而且当低空入侵的无人机为蜂群或编队情况时,目标探测难度较大,作战系统反应时间短,防护可靠性难以得到保证。在此情况下,反无人机市场需求不断增长将成为一种必然趋势[1]。
(二)反无人机系统组成及关键技术
从反无人机技术研究现状来看,主流技术体系包括无人机探测跟踪技术、干扰技术、预警技术和毁伤技术等。在反无人机作战过程中,首先要实现对低空无人机目标进行识别和探测跟踪,才能发出预警,并视情况采取干扰或火力打击措施。目前无人机的主要功能还是以侦察为主,因此对伪装防护技术的研究也是重点方向。在一套完整的反无人机系统中,各功能组成部分主要包括:(1)探测及预警功能模块,其中的关键技术包括雷达探测技术、空中预警技术、卫星侦察技术等;(2)伪装防护功能模块,主要利用光学、声学、热红学技术等实现伪装防护,降低无人机侦察能力;(3)干扰功能模块,主要利用信息干扰技术和光电对抗技术等,对无人机实施干扰;(4)毁伤功能模块,主要利用常规武器、微波武器、激光武器和反无人机武器装备等对目标无人机进行火力摧毁。
(三)较为先进的反无人机系统
目前较为先进的反无人机系统主要包括:(1)干扰阻断型,比如美国Battelle公司研发的DroneDefender系统、欧洲空客公司研发的Counter UAV系统等,主要通过向无人机发射大功率定向干扰信号,切断其遥控通讯链路,使其迫降或返航;(2)毁伤抓捕型,包括美国波音公司研发的HELMD系统、中国工程物理研究院研发的低空卫士系统、英国OpenWorks公司研发的SkyWall 100系统等。通过采用低空导弹、激光武器或攻击型无人机,对目标无人机进行拦截和打击,捕获目标无人机;(3)监测控制型,包括英国Blighter研发的AUDS系统、美国黑睿技术公司研发的UAVX系统等,主要利用电子探测和光电探测技术,对目标无人机进行识别和跟踪,甚至利用传输代码对其进行控制,引导其返航,避免因摧毁的无人机坠落引发破坏[2]。
二、低空反无人机技術的发展趋势展望
(一)察打一体化发展方向
从低空反无人机技术研究现状来看,目前功能完整的反无人机系统还处于理论研究阶段,而实际应用的系统功能均较为分离,各有各的特点,同时也存在一定缺陷。针对这一状况,察打一体化反无人机将成为未来的主要研究方向。比如目前已有部分研究机构开始尝试将探测功能与打击功能结合起来,先利用检测系统对目标无人机进行定位,在对其实施拦截或摧毁。随着无人机探测技术、防护技术的逐渐成熟,以及设备小型化发展,将使察打一体化系统的研发成为可能,在不需要人员介入的情况下,独立完成反无人机作战任务。
(二)人工智能探测技术发展方向
人工智能低空探测技术主要是指利用可见光图像、运动目标分析方法和人工智能识别技术,对无人机进行智能探测。其中主要的算法包括帧间差分法、运动目标建模法、背景建模法等。在人工智能深度学习算法的快速发展下,对弱小运动目标的智能识别能力将得到进一步提高,可以确保反无人机系统的识别精度,从而顺利完成识别和跟踪监测任务。利用人工智能探测技术实现对低空无人机目标的准确定位,可以进一步提高反无人机系统的响应速度,为后续打击策略的制定争取时间。
(三)新型防护技术发展方向
反无人机技术的研究最终要实现有效防护目标,对新型防护技术的研究也是一个重要方向。目前新型防护技术的研究主要包括:(1)电子围栏技术,对于隐蔽目标或敏感区域,通常无法利用雷达技术等实现主动探测,光电探测技术也会因作用距离的限制,导致系统侦测能力受到影响。电子围栏技术是一种静默防护技术,主要利用定向天线广播干扰信号,对目标进行干扰,增加其暴露几率,实现对隐蔽目标的侦测;(2)GPS诱骗技术,通过向无人机发送错误的GPS诱骗信息,诱导其降落在制定地点,实现对目标无人机的捕获,该方法无序破解远程控制指令,是一种有效的无人机诱捕技术,可实现对非合作无人机驱离或迫降。
结束语:
综上所述,反无人机技术的研究已经受到了各国的高度重视,通过对其研究现状及发展趋势进行研究,可以帮助国内研究机构总结已有研发经验,掌握技术研究和发展方向,从而提升反无人机技术研发效率,使我国反无人机技术水平尽快超赶世界领先水平。
参考文献:
[1]张静,张科,王靖宇,吕梅柏,王佩.低空反无人机技术现状与发展趋势[J].航空工程进展,2018,9(01):1-8+34.
[2]胡荣明,张敏,刘潘.高分辨率无人机低空影像DEM的建立及其精度研究[J].测绘科学,2011,36(04):201-202+138.