無人駕駛飛機(jī)系統(tǒng)，也稱為“無人機(jī)”。無人機(jī)按照用途可以分為民用（包括以個(gè)人娛樂為主要目的消費(fèi)型及商用）和軍用，按照飛行方式可分為旋翼機(jī)和固定翼機(jī)，按照大小又可分為微型無人機(jī)、小型無人機(jī)及大中型無人機(jī)。就民用消費(fèi)型和商用無人機(jī)而言，當(dāng)前主要用于拍攝、投遞、植保、監(jiān)測(cè)等，可能帶來重大安全安保風(fēng)險(xiǎn)，比如，無人機(jī)進(jìn)入敏感地點(diǎn)上空，或用于毒品走私等非法活動(dòng)，引發(fā)安全隱患等。軍用無人機(jī)則主要執(zhí)行空中偵察、戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視、定點(diǎn)打擊等任務(wù)，并朝著支援有人駕駛戰(zhàn)斗機(jī)向壓制敵方防空系統(tǒng)、實(shí)施快速地面打擊和導(dǎo)彈防御等領(lǐng)域擴(kuò)展，正在逐步實(shí)現(xiàn)從輔助作戰(zhàn)手段向基本作戰(zhàn)手段的跨越。無人機(jī)正改變我們的生活和認(rèn)知，同時(shí)給社會(huì)和國(guó)家安全帶來風(fēng)險(xiǎn)，要減少這些風(fēng)險(xiǎn)，就需要發(fā)展反無人機(jī)技術(shù)，檢測(cè)未經(jīng)授權(quán)或不安全的無人機(jī)，在必要時(shí)干擾、捕獲無人機(jī)或使其失去能力。美國(guó)作為世界頭號(hào)科技和軍事強(qiáng)國(guó)，在反無人機(jī)技術(shù)、能力方面一直持續(xù)布局，本文就從科普層面，簡(jiǎn)單介紹美國(guó)的民用及軍用反無人機(jī)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，特別是美國(guó)國(guó)防部當(dāng)前的反無人機(jī)能力發(fā)展。 基本情況
美國(guó)聯(lián)邦航空管理局預(yù)測(cè)，到2024年，美國(guó)的商用無人機(jī)將達(dá)到約82.8萬架，休閑用途的無人機(jī)將達(dá)到約148萬架，合計(jì)超過200萬架。在美國(guó)國(guó)內(nèi)，針對(duì)消費(fèi)型及商用無人機(jī)的反無人機(jī)活動(dòng)受到現(xiàn)有聯(lián)邦法律的限制或禁止，如《飛機(jī)破壞法案》或《計(jì)算機(jī)欺詐和濫用法》。截至2022年3月，美國(guó)只有國(guó)防部、能源部、司法部和國(guó)土安全部4個(gè)聯(lián)邦政府機(jī)構(gòu)獲得在特定情況下執(zhí)行反無人機(jī)行動(dòng)的授權(quán)（如保護(hù)軍事基地、監(jiān)獄等敏感政府設(shè)施，或在體育比賽期間提供安全保障等），州及地方機(jī)構(gòu)或個(gè)人均沒有反無人機(jī)權(quán)限，地方機(jī)構(gòu)通常依賴少量的聯(lián)邦政府反無人機(jī)單位來應(yīng)對(duì)無人機(jī)威脅。 在國(guó)防領(lǐng)域，無人機(jī)系統(tǒng)可以使美國(guó)的對(duì)手低成本地執(zhí)行對(duì)美情報(bào)、監(jiān)視和偵察任務(wù)，許多小型無人機(jī)由于尺寸、建造材料和飛行高度等原因，無法通過傳統(tǒng)防空系統(tǒng)探測(cè)到。因此，美國(guó)防部2022財(cái)年提出在反無人機(jī)研發(fā)上投資6.36億美元，在反無人機(jī)采購(gòu)上投資7500萬美元，整體反無人機(jī)資金比2021財(cái)年增加了1.34億美元。 工作原理 反無人機(jī)一般涉及探測(cè)和節(jié)制兩類技術(shù)。
探測(cè)技術(shù)。無人機(jī)探測(cè)可以使用多種方法，一是利用光電、紅外或聲學(xué)傳感器，識(shí)別無人機(jī)的視覺、熱或噪聲信號(hào)；二是使用雷達(dá)系統(tǒng)；三是使用射頻傳感器，識(shí)別控制無人機(jī)的無線信號(hào)。這些方法經(jīng)常組合使用，以提供更有效的分層探測(cè)能力。 節(jié)制技術(shù)。可以驅(qū)退或攔截未經(jīng)授權(quán)的無人機(jī)。比如，干擾信號(hào)可以干擾或打斷無人機(jī)與其操作員之間的通信連接，從而觸發(fā)無人機(jī)著陸或返回。干擾是最常見的節(jié)制技術(shù)，干擾裝置可以輕至2-5千克，單兵可攜帶，也可以重達(dá)數(shù)十上百千克，安裝在固定位置或車輛上。其他節(jié)制技術(shù)還包括，使用非動(dòng)能或動(dòng)能力量（如定向能、槍炮、傳統(tǒng)防空系統(tǒng)，甚至訓(xùn)練有素的動(dòng)物），毀傷無人機(jī)。不過動(dòng)能方法可能會(huì)導(dǎo)致墜落或爆炸的無人機(jī)帶來意想不到的傷害。美國(guó)國(guó)防部當(dāng)前正在開發(fā)和采購(gòu)一系列不同反無人機(jī)技術(shù)，確保強(qiáng)大防御能力。
技術(shù)成熟性。盡管美國(guó)國(guó)防部至少?gòu)?014年起，就已經(jīng)在國(guó)外部署反無人機(jī)技術(shù)，但在美國(guó)國(guó)內(nèi)，使用無人機(jī)技術(shù)一直受限。過去4年，獲得反無人機(jī)技術(shù)使用授權(quán)的機(jī)構(gòu)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)部署了一些反無人機(jī)技術(shù)，不過，其中一些技術(shù)探測(cè)和跟蹤小型無人機(jī)的能力有限，很少有技術(shù)能成功地干擾或破壞無人機(jī)，許多技術(shù)的有效作用距離僅為300米左右。目前，為了應(yīng)對(duì)潛在無人機(jī)風(fēng)險(xiǎn)，美國(guó)聯(lián)邦航空管理局和一些獲得授權(quán)的機(jī)構(gòu)正在繼續(xù)試驗(yàn)、評(píng)估和開發(fā)致力于應(yīng)對(duì)特定風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境的綜合型反無人機(jī)平臺(tái)。例如，一部強(qiáng)大的遠(yuǎn)程信號(hào)干擾機(jī)可以用于在軍事基地附近鄉(xiāng)村地區(qū)有效節(jié)制無人機(jī)，也能用于在城市或機(jī)場(chǎng)附近破壞無人機(jī)通信。隨著無人機(jī)系統(tǒng)技術(shù)不斷進(jìn)步（如，變得更小、更容易操作）、更為公眾所廣泛使用，探測(cè)和節(jié)制無人機(jī)也更具有挑戰(zhàn)性。 美國(guó)國(guó)防部反無人機(jī)技術(shù)發(fā)展 1.空軍 美國(guó)空軍正在試驗(yàn)高功率微波武器和激光武器兩種定向能反無人機(jī)能力。例如，2019年10月，美國(guó)空軍接收一種車載反無人機(jī)原型機(jī)——“高能激光武器系統(tǒng)”（HELWS），將進(jìn)行為期一年的海外實(shí)地試驗(yàn)。HELWS的目的是在幾秒鐘內(nèi)識(shí)別和壓制敵方或未經(jīng)授權(quán)無人機(jī)，連接到發(fā)電機(jī)時(shí)，可提供“幾乎無限次射擊”。正如空軍《2016年小型無人機(jī)飛行計(jì)劃》中所述，美國(guó)空軍可能會(huì)進(jìn)一步尋求機(jī)載反無人機(jī)能力。 2.海軍
2014年，美國(guó)海軍在“龐塞”號(hào)兩棲船塢運(yùn)輸艦上部署了首型也是迄今唯一可作戰(zhàn)使用的定向能武器——“激光武器系統(tǒng)”（LaWS）。LaWS是一種能執(zhí)行反無人機(jī)任務(wù)的30千瓦級(jí)激光武器原型機(jī)。2021年，美國(guó)海軍在多艘導(dǎo)彈驅(qū)逐艦上部署“光學(xué)眩目攔截器”（ODIN）和60千瓦級(jí)“具備一體化光學(xué)眩目和監(jiān)視能力的高能激光器”（HELIOS）。此外，在2019年3月28日的一份備忘錄中，海軍部宣布，將與國(guó)防數(shù)字服務(wù)處合作，“快速開發(fā)新型反無人機(jī)產(chǎn)品，應(yīng)對(duì)不斷發(fā)展的無人機(jī)威脅”。 3.海軍陸戰(zhàn)隊(duì) 美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)通過地基防空（GBAD）項(xiàng)目辦公室投資了一系列反無人機(jī)系統(tǒng)。例如，2019年，海軍陸戰(zhàn)隊(duì)完成“海軍陸戰(zhàn)隊(duì)防空一體化系統(tǒng)”（MADIS）的海外測(cè)試，是一種干擾和火炮攻擊系統(tǒng)，可安裝在MRZR全地形車、聯(lián)合輕型戰(zhàn)術(shù)車和其他平臺(tái)上；2019年7月，美國(guó)“拳師”號(hào)兩棲攻擊艦上海軍陸戰(zhàn)隊(duì)員使用MADIS擊潰一架出現(xiàn)在該艦“威脅范圍”內(nèi)的伊朗無人機(jī)。此外，作為地基防空項(xiàng)目的一部分，海軍陸戰(zhàn)隊(duì)還在采購(gòu)“緊湊型激光武器系統(tǒng)”（CLaWS），也是美國(guó)防部批準(zhǔn)的首型地基激光武器。據(jù)報(bào)道，該系統(tǒng)包含2千瓦、5千瓦和10千瓦級(jí)三個(gè)型號(hào)，陸軍也在使用。同時(shí)，盡管海軍陸戰(zhàn)隊(duì)已經(jīng)試驗(yàn)了便攜式反無人機(jī)技術(shù)，但海軍陸戰(zhàn)隊(duì)司令大衛(wèi)·伯格2019年在國(guó)會(huì)作證時(shí)表示，由于重量和功率方面的需求，相關(guān)技術(shù)“尚未成功”。 4.陸軍 美國(guó)陸軍2016年7月發(fā)布一份反無人機(jī)戰(zhàn)略，指導(dǎo)本軍種反無人機(jī)能力發(fā)展，2017年4月發(fā)布《陸軍技術(shù)出版物3-01.81：反無人機(jī)系統(tǒng)技術(shù)》，闡述了“在作戰(zhàn)行動(dòng)中防御低、慢、小無人機(jī)空中威脅的規(guī)劃考慮”，以及“如何在部隊(duì)訓(xùn)練中集成反無人機(jī)士兵任務(wù)”。反無人機(jī)也是美陸軍作戰(zhàn)能力發(fā)展司令部六層防空反導(dǎo)概念（①?gòu)椀馈⒌涂諢o人機(jī)交戰(zhàn)，②多任務(wù)高能激光武器，③下一代火力雷達(dá)，④機(jī)動(dòng)防空技術(shù)，⑤高能激光戰(zhàn)術(shù)車演示驗(yàn)證機(jī)，⑥低成本增程防空）的一部分。盡管這些系統(tǒng)仍在開發(fā)中，但美陸軍已經(jīng)部署一些單兵便攜式、車載和機(jī)載反無人機(jī)系統(tǒng)。此外，美國(guó)陸軍也和海軍一樣，已與國(guó)防數(shù)字服務(wù)合作，開發(fā)計(jì)算機(jī)使能的反無人機(jī)產(chǎn)品。 5.國(guó)防部本部 美國(guó)國(guó)防部正在研究一系列反無人機(jī)技術(shù)。例如，美軍聯(lián)合參謀部和國(guó)防部其他機(jī)構(gòu)參加“黑鏢”演習(xí)（旨在評(píng)估和驗(yàn)證現(xiàn)有和新興防空反導(dǎo)能力及反無人機(jī)概念）等反無人機(jī)工作；美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）投資“反集群人工智能”項(xiàng)目、“多方位防御快速攔截炮彈交戰(zhàn)系統(tǒng)”（用于艦基點(diǎn)防御）等反無人機(jī)技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目。2019年12月，美國(guó)國(guó)防部精簡(jiǎn)了國(guó)防部?jī)?nèi)各種反小型無人機(jī)項(xiàng)目，將陸軍指定為監(jiān)管國(guó)防部反小型無人機(jī)工作的執(zhí)行代理。2020年1月，國(guó)防部長(zhǎng)批準(zhǔn)“聯(lián)合反小型無人機(jī)辦公室”實(shí)施計(jì)劃。該辦公室與作戰(zhàn)司令部、采辦與保障副部長(zhǎng)辦公室協(xié)同，對(duì)40多種已部署反小型無人機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估，目前已選定10種反小型無人機(jī)防御系統(tǒng)和1種標(biāo)準(zhǔn)化指揮與控制系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展。此外，聯(lián)合反小型無人機(jī)辦公室制定了一份能力發(fā)展文件，闡述未來系統(tǒng)作戰(zhàn)需求；還于2021年1月發(fā)布《國(guó)防部反小型無人機(jī)戰(zhàn)略》；計(jì)劃制定一份關(guān)于反小型無人機(jī)的國(guó)防部指令和一份反小型無人機(jī)能力威脅評(píng)估。國(guó)防部計(jì)劃在2024財(cái)年前成立一所聯(lián)合反小型無人機(jī)學(xué)院，面向全軍提供反無人機(jī)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練。 機(jī)遇與挑戰(zhàn) 隨著無人機(jī)技術(shù)和系統(tǒng)在世界范圍擴(kuò)散，美國(guó)面臨的無人機(jī)風(fēng)險(xiǎn)日益嚴(yán)峻。而反無人機(jī)技術(shù)發(fā)展，既有機(jī)遇也面臨挑戰(zhàn)。 機(jī)遇。①增強(qiáng)的安全性。無人機(jī)已經(jīng)干擾過軍事和商業(yè)飛機(jī)的操作，進(jìn)入過大型體育賽事空域，非法訪問過無線網(wǎng)絡(luò)，并被在敏感國(guó)家安全設(shè)施上空出現(xiàn)，反無人機(jī)技術(shù)可以應(yīng)對(duì)這些威脅，為關(guān)鍵地點(diǎn)和資產(chǎn)帶來增強(qiáng)的安全性。②更好的態(tài)勢(shì)感知。反無人機(jī)平臺(tái)可以跟蹤關(guān)鍵地點(diǎn)附近的無人機(jī)活動(dòng)，促進(jìn)數(shù)據(jù)分析以更好地了解威脅。 挑戰(zhàn)。①有效性。電磁干擾（如電力線、LED燈）和小型空中物體（如飛鳥）會(huì)降低探測(cè)能力或引發(fā)誤探測(cè)。節(jié)制型反無人機(jī)系統(tǒng)可能作用范圍有限，難以對(duì)抗快速移動(dòng)或以不可預(yù)測(cè)模式移動(dòng)的無人機(jī)。②意外后果。反無人機(jī)平臺(tái)可能因?yàn)楦蓴_附近通信（如使用導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)備）而帶來安全隱患。以動(dòng)能方式節(jié)制無人機(jī)，彈丸飄忽不定或無人機(jī)掉落都可能意外毀傷地面財(cái)產(chǎn)或人員。③隱私問題。反無人機(jī)探測(cè)方法可能會(huì)收集到個(gè)人身份信息，如操作人員或旁觀者圖像信息等，從而帶來隱私問題。 出品：科普中國(guó)軍事科技 科學(xué)顧問：費(fèi)伯禹 策劃：林佳欣 監(jiān)制：光明網(wǎng)科普事業(yè)部 來源： 光明網(wǎng)-科普中國(guó) |
