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随着无人机系统在民用与军事领域的应用持续快速增长,欧洲各国继续加大寻求各种反无人机系统的解决方案与策略,以保护其武装部队和关键的国家基础设施。
当前极端暴力组织利用无人机在伊拉克和叙利亚投放机载简易爆炸装置,配备有电子战系统的无人机在东欧扰乱通信网,再加上无人机爱好者在国际机场附近频繁飞行,对成熟、高效费比、可部署的反无人机解决方案的需求呈现出空前高涨的态势。
鉴于市场越来越成熟,欧洲工业界正在提供可扩展的、能在系统之系统方式下运行的反无人机解决方案,以便为武装部队、执法部门和民用客户提供支持。
2018年12月,英国伦敦盖特威克机场在无人机飞行的影响下被迫关闭了33个小时,当时机场和政府部门准备了多种类型的反无人机设备,以防止进一步的干扰。
2019年2月,丹麦反无人机系统制造商MyDefence公司在其发表的《如何保护机场不受未经授权使用的无人机的干扰》白皮书中表示:“无人机与飞机在空中碰撞会给飞机操作员带来极大负担,更不用说可能造成的生命损失以及航空公司与机场的额外法律责任了。”
白皮书指出,“技术已经存在,将不同的传感器组合在一个系统中被认为是探测无人机的最佳解决方案。因此,将射频传感器与光学传感器和/或雷达组合在一起可以实现最准确的探测,同时也是一种更昂贵的解决方案。”
然而,在机场和其他拥挤、混乱的环境(如城市地区)中实施反无人机行动是非常困难的:“网捕无人机不现实,干扰也是违法的。在缓解威胁方面,目前唯一现实的是制定一套规程,将起飞和降落的民航飞机与进入防护区的流氓无人机区分开来。”
军队也有类似的问题,因此一直在寻求将反无人机技术集成到更广泛的综合防空系统(IADS)之中,通过大型的监视及电子战平台来保护重要和前线作战基地免受机载简易爆炸装置的威胁。
就欧洲正在采取的一些防护措施而言,诺斯罗普·格鲁曼公司创新系统投资总监Jay Annis认为目前的反无人机市场“不明确、不稳定”,他强调战场上的单架小型低空飞行无人机比较容易被探测到,当在杂乱环境中作战的威胁升级为无人机群时,反无人机技术将面临严重挑战。
Annis还暗示,类似9.11那样的事件将触发反无人机技术的重大发展。他说:“目前,探测和防御比较容易实现,但迄今为止还没有发生任何引发真正紧迫感的事情。伦敦盖特威克机场事件明确指出了挑战。在杂乱的城市环境中,大多数系统都面临着巨大挑战,包括无法一直开机、必须有人在环路中全天候监视屏幕的电子战攻击系统。同样,无人机的能力也在成倍增长,在非对称和简易爆炸装置以及情报、信息搜集和通信中都发挥着重要的作用。因此,我们最不用担心的就是无人机撞上编队。”
商业解决方案
意大利莱昂纳多公司是2018年盖特威克机场反无人机行动的工业界伙伴之一,该公司已经向英国皇家空军提供了“猎鹰盾牌”反无人机系统。莱昂纳多公司电子部销售经理Andy Roberts认为,目前的反无人机市场非常强劲,军方和机场运营商等民用客户都有此需求。“实际上,我们已经发现,在过去几个月中,人们对广泛报道的恶意无人机活动事件的关注度大幅上升,比如盖特威克机场在圣诞节前关闭多日一事。在这些事件发生之前,恶意的无人机活动被视为一种风险,但其实只是‘纸面上’的。”
Roberts说:“现在危险实际上已经显现出来,我们看到许多组织都在寻求降低这一风险。由于‘猎鹰盾牌’是英国皇家空军在盖特威克机场(后来在希思罗机场)用来帮助结束危机的系统,所以除了传统的军用市场,我们还发现民用运营商也对此系统感兴趣。”他解释道:“目前,我们还处于反无人机系统应用的早期阶段,对大多数运营商来说,能力差距就存在于一无所有与拥有有效的反无人机系统之间。但技术是现成的,只需要把设备送到操作员手中。”
“猎鹰盾牌”反无人机系统
尽管如此,Roberts还提醒说,无人机技术的发展非常迅速,至关重要的是反无人机系统供应商不能只停留在升级能力上。“我们的专家经常在评估最新的无人机技术、其操控与使用模式,所以‘猎鹰盾牌’可以随无人机威胁的发展而演变。”Roberts在解释由于缺少控制信号来引导无人机的运动,使用干扰技术阻止正在自动飞行的无人机已经变得越来越困难时说,“当然,即使在这种情况下,我们仍然能够干扰和/或跟踪反馈给无人机操作员的视频,但这可能还不够。因此,我们一直在寻求应对这一威胁的新方法。”
据Roberts披露,“猎鹰盾牌”目前处于技术成熟度9级,能够探测任何商用无人机。该系统采用模块化架构,可以满足终端用户的特殊操作要求。“军方客户与大型机场运营商的需求可能有所不同,大型机场运营商与小型机场运营商的需求(和预算)也不同……”“猎鹰盾牌”的模块化组件包括:指挥控制软件与操作员工作站、射频探测器和/或用于探测无人机的3D雷达、超远程光电系统(包括跟踪、识别无人机的热成像摄影机),以及挫败威胁的“卫士”(Guardian)反无人机干扰机。不同于“猎鹰盾牌”,“卫士”如同“电子狙击步枪”,旨在避免不加区别地发射可能会对该地区其他信号(如:手机)产生无意影响的阻塞干扰。
在德国,三大巨头——罗德与施瓦茨公司、ESG公司和Diehl公司正在提供“卫士”反无人机系统,以满足欧洲大陆的新型作战需求。罗德与施瓦茨公司反无人机探测与对抗系统主管Götz Mayser解释了在过去的几年里,商用的、易于使用的无人机是如何成为有邪恶计划的人的首选工具的。Mayser强调,“人们越来越担心无人机被有意或无意地滥用于侵犯隐私、秘密运送毒品与武器、威胁公众人物、实施恐怖袭击。随着小型旋翼无人机的大量出现,无人机威胁时代已经来临,对无人机的防御需要工业界与军事部门付出极大的努力、投入大量的资源。”Mayser认为,反无人机技术依然是国土安全、执法机构、私人安保和其他政府部门的首选技术,市场上有大量的系统供欧洲各国的客户选用。然而,在整个欧洲和世界范围内,一直缺乏支持无人机和反无人机行动的法规,而且国与国之间的情况各不相同,“尚不清楚工业界是否能够提供足够的保护措施来应对新的挑战和威胁”。
“卫士”反无人机系统
“卫士”反无人机系统包括电子传感器和对抗措施系统。在传感器系统中,罗德与施瓦茨公司研制的Ardronis无线电监测系统能预先检测并识别无人机上行链路控制信号。Mayser在介绍Ardronis系统是如何监测无人机遥控上行链路和下行链路信号(通常在433MHz和2.4-5.8GHz频段)时披露,“它甚至可以在无人机起飞前获得远程控制者的方位,并能阻止违规的无人机。”该系统能够在城市和高度拥塞的频段内探测并定位1.5公里范围内的威胁,在最佳条件下,可探测并定位5-7公里范围内的威胁。Ardronis系统还可由无人机控制信号特征数据库提供支持,以便对无人机的类型或其指控系统进行分类。
Mayser解释说,“由于具备自动在线跳变分析能力,Ardronis系统可以分析无线电技术参数,如跳变长度、符号率和调制类型,然后对所用发射系统进行分类。利用这个分类结果,Ardronis可以借助智能的自适应低功率干扰系统破坏上行链路控制信号,迫使无人机失效。”
“卫士”还可配备雷达和光电探测系统,并且可以与声学传感器联网以解决城市地区普遍存在的盲点问题。传感器馈入ESG公司的Taranis指控系统;Diehl公司的高功率电磁效应器则为另一种软杀伤方案。
“卫士”还具备数据记录功能,其中包括操作员发送给无人机的所有指挥信号,以及传输给无人机操作员的捕获到的WiFi视频片段。该信息可在随后针对无人机操作员的法律程序中作为证据。此外,搜集到的信号用于更新Ardronis系统的威胁数据库。Mayser确认,“从单个检测结果到整个射频场景,系统截获的所有信息都可以存档。不断增长的用户界面友好的无人机档案列出了所有常见无人机类型的上行链路信号以及其关键参数。‘卫士’操作员可以将某些无人机列入黑名单和白名单,并且可以自己训练新的无人机信号类型。而且,我们还在开发多个分布式传感器互连以及干扰能力升级等新功能。”
在英国,Liteye系统公司的反无人机防御系统(AUDS)在过去几年里持续发展,为在伊拉克的联合行动提供支持。AUDS(包括Chess动力公司的“鹰眼”防御系统和光电视频跟踪器)、Blighter公司的A400系列无源电扫相控阵防空雷达和企业控制系统公司的Ku和L波段定向射频抑制器均配备在Oshkosh防御公司的中型战术车辆上,为武装部队提供兵力防护。
Chess动力公司的一位发言人表示,反无人机市场一直是一个分散的市场,市场上有一系列专门研制无人机探测、无人机跟踪与识别、以及无人机挫败系统的公司。“很少有公司能够提供包含多个传感器的一体化解决方案。与此同时,许多公司声称,他们的单一任务反无人机系统是市场上最有效的解决方案。”2019年6月,Chess动力公司向市场推出了两种新型反无人机解决方案——AirShield和AirGuard系统。
AirShield是一种广域探测、跟踪、识别与挫败无人机解决方案,由雷达、射频测向、光电传感器以及包含有机器学习与窄波束软件定义射频抑制系统的识别软件组成。Chess动力公司发言人表示,AirShield可以集成到战斗管理系统中,并且联网到发射空爆弹药的中口径炮弹等硬杀伤武器中。“它以AUDS概念为基础,但采用开放式架构,能集成各种雷达、探测传感器(包括声学传感器)和增强的识别技术。”
AirGuard系统则是一个专用的探测、跟踪、识别与告警系统,设计用于保护机场周围的空域。借助光电摄像机(日光和红外)和3D窄波段武器跟踪雷达,AirGuard能够确定敌方无人机的速度和航迹,以预测其与进出港飞机的撞击点和时间。
Chess动力公司一直致力于降低其系统的电磁特征,以便将对作战区内其他系统的干扰降至最低。该公司还非常重视开发开放式架构解决方案,且必须将其作为行业标准以确保所有的反无人机方案的可扩展的、可自适应的。
在法国,泰利斯公司推出了ForceShield反无人机系统,该系统还可以集成到更广泛的综合防空系统中。在2019年巴黎航展上,该公司机载C4I负责人Thomas Got介绍了ForceShield系统如何阻止新型空中威胁(如导弹、无人机、日益复杂的空域)的扩散,以及如何构成泰利斯公司更广泛的先进防空概念的一部分。具体说,ForceShield反无人机系统包括GM200多功能3D中近程防空交战雷达和Skyview C2武器协调软件。该系统由各种硬杀伤武器(如泰利斯公司的轻型多用途导弹和StarStreak防空导弹)提供支持,可以从靶场快速发射架发射,用于兵力防护和移动解决方案。
ForceShield反无人机系统
2019年2月,丹麦MyDefence公司公布了其最新型反无人机解决方案—Knox系统。该系统是为解决无人机导致盖特威克机场关闭问题而设计的,包含有固定装置反无人机能力,能够保护关键的国家基础设施。Knox系统具有响应式智能干扰机、无人机专用雷达系统和综合光电/红外传感器,能够探测、定位、跟踪、挫败小型无人机。该解决方案采用开放式架构,可以根据客户需要集成第三方的技术。该公司披露,“Knox允许客户集成第三方传感器,而不依赖于一种类型的C2用户界面,因而提供了一个经得起未来考验的系统,可以随着威胁演变和新型应对方案的引入而不断升级。”
Knox的开发遵循了MyDefence公司要将反无人机解决方案提供给最低战术级别部队使用的宗旨。该公司还有其他系统,比如移动式反无人机解决方案,该方案已经集成在通用动力公司的轻型装甲车上,并且于2018年12月在弗吉尼亚州匡提科举行的北约非致命技术演习(NNTEX-18)中进行了演示。
该系统采用无源射频传感器探测威胁,最大探测距离2公里。系统总重10公斤、四个天线分别位于车辆底盘的四个角落,工作在2.4-5.8GHz频率范围内。传感器可由开放式C2解决方案(包括MyDefence公司的IRIS战斗管理系统)提供支持。该系统的射频传感器还能与MyDefence公司的“鹰”X波段雷达(重23公斤)联网,可在4秒内探测到最大射程为1公里的无人机威胁。MyDefence公司披露,北约非致命技术演习为其提供了在多种演习场景中(包括城市环境中的无人机蜂群)实地测试反无人机技术的机会。
MyDefence公司也是少数几家将反无人机解决方案扩展到汽车和固定站场所以外的公司之一。该公司为小型部队和特种部队用户设计了一系列可穿戴式反无人机解决方案。该公司的“僚机103无人机探测器”可穿戴式系统,总重只有735克,可用肩带绑系在背心或背包上。
Pitbull可穿戴式反无人机系统
该系统内装有频率分别为2.4GHz和5.8GHz的定向天线,能探测到1公里范围内的反无人机信号。AA100外部天线(重200克)可全方位覆盖433MHz、1.2GHz、2.4GHz和5.8GHz信号。在对抗措施方面,该公司的Pitbull智能干扰机(重775克)可以通过干扰2.4GHz、5.8GHz以及GNSS频率,击败1公里远的无人机。Pitbull配备有内装式天线,能连续工作2小时,或者借助标准电池待机长达20小时。
未来发展
为了寻求不会过时的反无人机技术以应对未来的新威胁,特别是与自主蜂群系统相关的威胁,工业界一直都在探索如何将机器学习和人工智能算法集成到反无人机解决方案之中。
例如,诺格公司创新系统精密武器部副主任Robert Menti说,市场面临的主要挑战仍然是确定无人机威胁的意图,以及在拥塞和杂乱的作战区内快速分类红、蓝、绿、白威胁的能力。诺格公司正在寻求将先进的数据分析与机器学习技术整合到系统之系统的反无人机解决方案中,其目的是将市场上的各种技术整合到一个单一的功能之中。
另一位业内人士也阐述了为什么“机器学习和人工智能将成为最重要的增长领域,而且必定是所有未来系统中一个不可或缺的特征。”
莱昂纳多公司也在考虑对其“猎鹰盾牌”进行这种能力升级,公司电子部销售经理Roberts解释说:“大多数情况下,在机场等商业运营中,配备专职操作员每天24小时全天候地操作反无人机系统在经济上是不可行的,所以我们一直在寻求如何减少操作员的工作量。人工智能和机器学习可以在其中发挥作用,比如自动识别无人机的类型、向相关操作员发出警报并且提出相应的对抗措施。”
Roberts补充说,“我们已经朝着这个模式迈进了一大步。正常情况下,‘猎鹰盾’系统可以纳入日常活动,并由主要职责不在于此的一个人实际操作,但人工智能可以进一步改善这一状况。”
从整体市场来看,工业界仍然将反无人机领域视为一个快速扩张的领域,特别是政府和商业团体驱动了一系列短、中、长期的重要需求。正如一位业内人士所观察到的,“小型化、自动化以及能挫败在ISM频段外运行的无人机的反无人机系统呈现出蓬勃的发展势头。针对全自动超视距无人机的有效对抗措施也必不可少,必须加速发展。”
此外,Roberts还描述了军方机构和大型机场运营商在未来如何引领反无人机解决方案的需求。“考虑到采办的速度,我认为在接下来的2-3年里会是这样。然后,随着无人机技术的发展和更为广泛的应用,更大的需求将来自全球运营商,包括小型民用客户甚至私人客户。然而,这在很大程度上将取决于国家和国际层面的无人机法律框架。有一些重大问题必须考虑,比如个人爱好者的无人机应该受到监管吗?机场运营商应该被允许干扰潜在的流氓无人机吗?这正是不同政府的观点会对反无人机系统市场产生重大影响的地方。”
最后,罗德与施瓦茨公司的Mayser认为,在未来的5到10年,各国政府将着眼于开发新的防御能力,以便利用自主决策机制和网络化感知系统,在复杂多样的环境中探测、跟踪、识别并挫败敌方的无人机。“国土安全、执法机构、私人安保和其他政府机构更信任多效应器解决方案和对抗措施,包括干扰控制链路、干扰GPS、致盲传感器或破坏电子设备。在未来,只要无人机能提供成本更低但影响更大的非对称优势,无人机的应用一定会越来越广泛。近期,以色列和叙利亚在军事领域以及英国、德国、新加坡在民用领域的经历,可能就是未来无人机威胁加剧的预演。”
- The End -
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