反无人机系统的主要反制方法(图1)可分为接触式和非接触式两种。
图1:无人机反制措施
非接触式无人机反制措施
非接触式反制措施以高科技和科学为特征。它们适用于与高效探测系统一起保护重要资产免受无人机威胁,并被主要用于对隐蔽性、效率和多功能性要求较高的场合。
如果按照有效性递增的顺序来考虑这些反制小型无人机的方法,首先要提到的当属声学方法。其本质是在40米的距离内使用功率约为140dB的定向声波,使小型无人机的陀螺仪装置失灵,从而导致失控。
这种方法的优点是系统不存在视觉干扰因素。但在不利的天气条件下工作时,效果会大打折扣,这不符合战略导弹部队提出的要求,而且由于可能存在声音掩蔽功能,因此不能将其视为安全系统的一部分。
其次是利用激光手段使无人机光学系统失效或控制子系统机械变形的方法。这种方法的优点是极具隐蔽性,而主要缺点是技术复杂性高和能源成本高。这种方法作为对付无人机蜂群的一种辅助手段是有效的,但不适合战略导弹部队(特别是机动编队),因为它不能在不利条件下有效使用,而且对能源需求很高。
市场上最先进的反无人机多功能移动综合体是俄罗斯的“Rati”,该系统配有定向激光武器系统(图6a)。
该系统旨在探测无人机并对其进行分类,随后通过微波辐射抑制其无线电电子设备。该综合体可利用激光武器系统对无人机造成物理毁伤(硬杀伤)。功率为1.5千瓦的激光系统可在1公里范围内打击无人机。它不仅能使无人机的光学系统失效,还能对无人机本身进行物理毁伤。
Phaser高功率微波系统(由美国雷神公司开发)也已在国外市场亮相。该装置能够瞬间使敌方无人机蜂群和控制系统中的几乎所有电子设备失效。与激光反无人机系统不同的是,激光反无人机系统通过远程加热对无人机进行机械摧毁,而Phaser则通过远程在无人机的电路中形成感应电流,从而摧毁整个无人机蜂群,而无需将发射器的焦点转向无人机蜂群中的每个设备(图6b)。
而对付无人机最有效、最隐蔽的方法之一是使用电子战拦截无人机控制、干扰机载电子设备和操纵无人机通信协议。
其特殊之处在于,操作员必须对态势条件进行多义语素分析,并具备用于长期反无人机行动的广谱软件工具。基于这种方法的系统可由无线电电子作战单位的军人操作,从而提高电子战系统的整体应用效率和应用质量。然而,目前导弹编队中还没有足够的电子对抗专家来确保在每个导弹营附近部署这种系统。
还有一种方法是操纵无人机通信协议(诱骗)。这是一种电子对抗手段,涉及影响无人机控制系统的多种方法。其中包括通过破解加密通信信道或欺骗授权数据来获取控制权,造成接口和数据信道拥塞,并向控制路径注入第三方代码。但在部分国家,修改无人机控制代码等同于计算机黑客行为,会受到法律制裁。
因此,非接触式无人机反制措施是需要对操作人员进行培训的高科技综合体。声学和激光系统并不通用,因此很难应用。而操作电子战系统需要复杂的硬件和软件支持,这会导致其应用成本十分高昂。因此这种综合系统适用于部署在在各总部执行任务的结构性无线电电子作战(REB)单元从而加强其反无人机能力,但若将这种系统单独分配给每个单元则是极不合理的。
目前市场上已有现成的此类系统。例如,DroneShield公司(美国)开发的DroneSentry反无人机系统(图6c),该系统可干扰控制信号,将无人机引导回操作员身边(也可使设备以安全模式降落)。该系统的有效干扰范围约为2公里。
图6:非接触式反无人机系统:Rati反无人机多功能移动综合体(a);Phaser高功率微波系统(b);DroneSentry反无人机系统(c)。
在俄罗斯市场上,类似系统的代表是Valdai或RDK-MC(“ROSC-1”)雷达-光学综合系统,该综合系统被用于保护基础设施安全和无人机反制(图7)。该综合系统利用3厘米波段三坐标测量雷达、无线电技术侦察、光电系统、电子对抗设备和无人机硬杀伤设备,执行以下任务:通过雷达信道探测目标,通过光电手段自动跟踪目标,测定无线电发射源的方向,识别目标类型,对无人机控制、数据传输和导航信道进行电子压制,向电子对抗设备(和/或无人机硬杀伤设备)发出目标指令,使无人机失效。该系统雷达对大疆Mavik(大疆Phantom)等小型/微型无人机在自由空间的探测距离不小于5公里,中型无人机不小于15公里。
图7:Valdai设施安全保障和反无人机用途雷达光学系统
市场上还有许多类似的便携式反无人机系统产品,其主要产品的性能特点见表1。
表1:类似便携式反无人机系统产品性能参数
以下则是俄罗斯市场上几个较具代表性的独家开发产品:
1.“Dome Pro”反无人机系统:这是一种便携式(固定式)360°×180°全方位无人机反制综合装置(图8a)。开启后,该系统可在10个频率范围内瞬间形成一个半径至少为2公里的隐形“防御半球”,令无人机“无法穿透”。
2.“Sapsan-Bekas”反无人机系统:这是一种移动式多功能综合体。它使用雷达、无线电技术、光学电子侦察手段进行无线电电子压制(图8b)。其所有探测和打击设备都由搭载了ARM控制器的现代软件统一控制。根据电子顺磁共振(EPR)的不同,对小型空中目标的雷达探测距离从3600米到7100米不等。对小型空中目标的光学探测距离则为4至7公里,具体取决于其大小(包括在黑暗中)。
3.“Zalazont”反无人机系统:它是最有效的便携式反无人机系统,可在半径不超过2公里的范围内压制卫星导航系统(GPS、GLONASS、北斗、伽利略),为地面小组提供安全保障,使其免受神风特攻队无人机的攻击,并捕捉小组的准确坐标(图8c)。该系统连同电池仅重800克,可装入标准的突击步枪弹夹袋中。它可以连接110/220伏电源进行充电或连续操作,其连续工作时间为6小时。
4.“Aegis”反无人机系统:该系统是现今俄罗斯市场反无人机领域内探测范围最远的系统之一,它被设计用于对在敏感设施和无人机控制站所在区域活动的小型无人机进行隐蔽探测和无线电电子压制(图8d)。从系统公布的无人机探测范围来看,该系统允许在21公里的距离内探测到无人机,并允许在20公里半径范围内压制其通信信道。
图8:俄罗斯独家开发产品:“Dome Pro”反无人机系统(a);“Sapsan-Bekas”反无人机系统(b);“Zalazont”反无人机系统(c);“Aegis”反无人机系统(d)。
因此,综合以上对无人机反制措施的分析表明:
战略导弹部队使用的无人机反制措施应优先选用物理毁伤法。战略导弹部队的现代武器虽然包含PKT机枪,但其对远距离飞行的小型无人机的射击效果很低。地对空导弹系统应被整合到一个自动化系统中,用于保护固定设施,这一措施在阿拉伯叙利亚共和国已被证明是有效的,但由于部署系统的成本高昂,因此不适合在和平时期使用。
应将不会损坏无人机、能够确保入侵者对其入侵行为承担法律责任且成本效益高的无人机捕网作为反无人机的第一道防线。随后是在无线电电子作战单元的基础上引入无人机探测和电子压制系统,操作人员将随时准备及时采取行动。只有这样的反无人机策略才能够在任何情况下击退敌方单次或大规模的无人机突袭。
在不久的将来,军队还必须解决在包括战略导弹部队设施在内的重要设施打击无人机的问题,因为具有视频录制和摄影能力的遥控无人机现今获取成本相当低廉,且即使是自制的神风特攻队无人机或侦察无人机也有可能会对这些设施造成无法估量的破坏。