無人機已成為美國軍事任務(wù)和行動中不可或缺的一部分，并且已實現(xiàn)商用化。隨著普及程度越來越高，恐怖分子、犯罪分子、狂熱分子等利用無人機制造了嚴重威脅。這使得反無人機技術(shù)和系統(tǒng)成為軍方、國土安全部、主要執(zhí)法機構(gòu)及生產(chǎn)無人機的承包商的首要優(yōu)先事項。

  反無人機技術(shù)分為兩個主要領(lǐng)域：探測與跟蹤系統(tǒng)以及遮斷。前者包括雷達、無線電射頻、光電、聲學(xué)和復(fù)合傳感器。遮斷包括干擾射頻和全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS，包括GPS和GLONASS）、欺騙、激光、捕捉目標的實體阻攔網(wǎng)、投射物、電磁脈沖、水炮、“自殺”無人機以及這些手段的組合。

  系統(tǒng)搭載方式

  反無人機系統(tǒng)可以是地基、空基甚至是手持式的。如今市場上絕大多數(shù)系統(tǒng)被設(shè)計為僅用于探測或遮斷，地基系統(tǒng)占多數(shù)。例如，正由多家公司聯(lián)合開發(fā)的一種高速機動戰(zhàn)場反無人機系統(tǒng)——遠征機動空中防御一體化系統(tǒng)（X-MADIS）。該系統(tǒng)能夠以每小時30英里的速度穿越崎嶇地形，同時遠距離探測、識別并擊退無人機。其研制公司表示，該反無人機系統(tǒng)、雷達和光電/紅外設(shè)備被集成在一輛商用越野車上，可探測、定位、識別、跟蹤、利用并擊退威脅機場、關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施或進入禁飛區(qū)的有敵意無人機。

  反無人機任務(wù)高度依賴先進傳感器、長航時平臺、用以提供警戒空域圖像的數(shù)據(jù)融合以及用以整理并分析傳入數(shù)據(jù)的人工智能。這一過程遠比將原始無人機傳感器數(shù)據(jù)傳至人類操作員更具效用。

  反無人機傳感器能力的提升

  傳感器在敏感度、作用范圍和降低尺寸和功率需求方面也進展迅速。結(jié)合高速無線聯(lián)網(wǎng)、機載數(shù)據(jù)融合及人工智能，傳感器顯著提升了反無人機系統(tǒng)的能力。

  反無人機的任務(wù)圍繞著多種傳感器進行架構(gòu)設(shè)計，通過跟蹤空域內(nèi)所有移動物體，以最佳方式呈現(xiàn)空域情況并實現(xiàn)最低的誤報警率。但大型鳥類和小型無人機在雷達上可能看上去相同，因此需要查找通信鏈路，同時使用能掃視空域的照相機更好地進行查看。

  如今，操作員需要對顯示屏上的圖像進行評估，確定無人機攜帶的可能是何種載荷。目前，研究人員正在就自動圖像查找開展工作，從而使操作員無需參與分辨鳥類和無人機的工作。當前工作的重點是消解低空空域沖突和安全空域集成，從而實現(xiàn)超視距飛行，并使用傳感器繪制空域態(tài)勢的精確3D圖像。這一數(shù)據(jù)還可用于關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施周邊的安保應(yīng)用。

  軍事領(lǐng)域反無人機技術(shù)的發(fā)展

  軍事目的的反無人機技術(shù)更為復(fù)雜。這些軍事項目包括消滅執(zhí)行情報、監(jiān)視與偵察任務(wù)的無人機和阻止對部隊發(fā)起攻擊或破壞關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的獵-殲無人機等。

  在2017年的“機動火力一體化試驗”期間，陸軍對一套反無人機防御系統(tǒng)進行了測試。該系統(tǒng)包括兩臺背靠背安裝的180度雷達和一臺照相機，前者可提供360度實時覆蓋，后者用于確認目標身份。一旦無人機被確認為具有敵意，操作員可對其進行摧毀，或干擾其通信，使其返回出發(fā)地或是墜毀。

  雷聲公司開發(fā)的多頻譜瞄準系統(tǒng)（MTS）結(jié)合光學(xué)與紅外傳感器，用以捕獲和跟蹤空中目標并引導(dǎo)激光光束

  軍方也在對商用開發(fā)技術(shù)進行改造和改進，以應(yīng)對威脅。在商用領(lǐng)域，那些針對軍事用途得到強化的技術(shù)正得到更廣泛的運用。商用界一直在推動傳感器成本的降低，這些傳感器的體積也在不斷變小，從而使得現(xiàn)有無人機上能安裝更多的傳感器。

  1) 傳感器融合

  傳感器融合是針對多模雷達和照相機圖像開展的其中一項工作。

  2017年10月，美陸軍與LeonardoDRS公司簽訂了機動低空慢速無人機一體化防御系統(tǒng)（MLIDS）生產(chǎn)合同，以滿足其對抗用作機載簡易爆炸物的小型低價無人機（如商用四軸旋翼機）的需要。今年7月，陸軍宣布授予該公司一份價值1300萬美元的合同，用以繼續(xù)開展MLIDS的工程設(shè)計與測試。

  MLIDS安裝于兩輛防地雷反伏擊全地形車上。其中一輛攜帶DRS監(jiān)視與戰(zhàn)場偵察設(shè)備（光電/紅外傳感器），另一輛是Leonardo公司和Moog公司開發(fā)的可重新配置的一體化武器平臺，能夠發(fā)射多種動能武器和一架小型無人機。

  Leonardo DRS公司開發(fā)的MLIDS系統(tǒng)

  軍用反無人機系統(tǒng)依靠的是光電/紅外、射頻掃描器、雷達、照相機、干擾器和跟蹤軟件等多層探測技術(shù)，它們還采用從槍炮和火箭彈到激光與電子戰(zhàn)等各種殺傷能力。

  2) 人工智能技術(shù)

  人工智能對于軍用反無人機技術(shù)的未來而言尤為重要。關(guān)鍵在于如何對視頻進行實時處理，并在復(fù)雜電磁環(huán)境下做出有效的判斷，從而使得指揮官能迅速做出決策。

  為了使用人工智能對目標類型進行識別，需要使用大樣本數(shù)據(jù)進行多輪訓(xùn)練。首先從理解開始，分辨出鳥類、氣球和無人機；然后是預(yù)測，從不同幀之間獲取信息，將時間信息進行關(guān)聯(lián)，從而得出結(jié)論。

  3）高空長航時技術(shù)

  另一項革命性技術(shù)是低成本高空長航時（HALE）。在執(zhí)行ISR任務(wù)時，HALE無人機可滯空更長時間并提供更廣的覆蓋范圍，使得軍方和國土安全用戶有更多機會探測并識別有敵意的無人機，實時回傳信息，從而能夠運用相應(yīng)的反無人機措施。這些措施包括從槍炮、火箭彈到非動能的電子信號，以干擾、欺騙、摧毀或接管目標無人機的導(dǎo)航和控制系統(tǒng)。例如，正在研究中的一種方案將使無人機返回發(fā)射地點，使得當局能夠找到敵方地面控制站和人員的位置并采取相應(yīng)行動。

  小結(jié)

  盡管反無人機技術(shù)采取了多種手段，但各種手段都具有一定局限性，沒有任何一種方案可以做到萬無一失。許多具備經(jīng)濟可承受性的光電傳感器僅限于日間使用，且目標須在視線范圍內(nèi)。射頻和聲學(xué)傳感器使用已知聲音和頻率的數(shù)據(jù)庫進行無人機探測，但新平臺的快速開發(fā)使得這些庫無法完全更新。傳感器的敏感度同樣是個問題：過于敏感和降低敏感度都會導(dǎo)致錯誤結(jié)果。

  運用來自數(shù)種傳感器的混合數(shù)據(jù)的反無人機系統(tǒng)，還必須能夠?qū)戏ǖ暮蛿骋獾?、盟友的和敵方的無人機做出區(qū)分，目前沒有一種已知系統(tǒng)能夠做到這一點，這時人類操作員就必須介入。各種遮斷方法還都存在從被電子戰(zhàn)對抗措施阻止到誤傷平民或友軍部隊等潛在的不利結(jié)果。

  反無人機市場還需要不斷應(yīng)對無人機技術(shù)的新進展。隨著無人機系統(tǒng)市場的擴張，反無人機系統(tǒng)需要具備足夠的靈活度，以探測并消滅類型逐漸增多的目標。