低慢小无人机反制装备与理论探析.docx

“低慢小”无人机反制装备与理论探析
 
 
陈伟
摘 要：当前“低慢小”无人机广泛应用于各个领域，在带来便利的同时“黑飞”现象频发，给民航安全、军事安全和人身安全带来了严重威胁，在现有无人机反）技术，结合网格化实现对目标无人机位置的确定后，由定向干扰拦截设备进行反制。2021年10月，中国航天科工集团在珠海航展上推出了LW-30激光防御系统，该系统利用30 kW的激光对无人机等目标进行摧毁。
2 无人机反制理论
硬反制理论
物理捕获。民用无人机多为“低慢小”类型，飞行速度慢、高度较低、体积较小，因此采用物理手段进行直接捕获成为可能[3-5]。一种方式是采用网兜来拦截捕获目标无人机，即用网枪发射网兜或由大型无人机下面挂着网兜来
捕获目标无人机。其优点为成本低，基本上不会损坏目标无人机;缺点为网枪使用距离有限，且采用大型无人机拖网的方式对无人机控制者的要求较高。另一种方法是通过驯养鹰等禽类对“低慢小”无人机进行拦截，这种方法的优点在于环保、成本低，但实际执行难度大，不仅训练难度大、周期长，而且也不便于推广。
传统武器打击。“低慢小”无人机在进行飞行时路线一般是预先规划好的，进行路线更改需要一定的时间，目前利用传统武器进行空中目标打击的技术成熟，因此可采用传统武器，如火箭弹等，组成地面-空中火力打击网，利用有效的战术战法，实现对目标无人机的毁灭性打击，但该种方式成本较高，且存在安全隐患。
无人机对抗。民用“低慢小”无人机价格相对传统武器来说较为低廉，故可采用无人机进行直接对抗。一种方式是控制单架无人机撞击目標无人机，将其撞伤或者撞毁，另一种是在无人机上搭载武器打击目标无人机，这种方式需要无人机操控者具有较好的操作水平，同时避免坠毁的无人机可能砸伤地面人员及地面设施。
定向能武器毁伤。定向能武器DEW（Directed Energy Weapon）是一种利用高温、电离、辐射、声波等在目标无人机表面产生极高的能量密度实现杀伤的新概念武器[6-7]，又称“束能武器”，主要分为4种，其作用原理和优缺点见表1。
软反制理论
压制式干扰理论。
①导航系统压制式干扰。“低慢小”无人机一般利用全球定位系统（GPS）辅助惯性导航系统（INS）来进行导航定位[8]，卫星距离地面的距离十分遥远，目标无人机接收到的GPS信号可以说是相当微弱的。因此可对目标无人机发射GPS干扰信号，将大功率的干扰信号与目标无人机的导航信号叠加在一起，使目标无人机的导航系统受到干扰，无法准确进行定位[9]，从而影响目标无人机的正常飞行。
②数据链压制式干扰。无人机数据链系统主要用来实现无人机与地面控制站之间的通信[10-11]，因此对目标无人机可以采用发射某种通信干扰信号，使正常通信信号受到遮盖，导致目标无人机接收到的通信信号不清晰，以致无法进行操控，从而使目标无人机飞离或坠落。
压制式干扰信号按其与目标无人机信号频率宽度相比的不同特点，可以分为4类[12]，其特点及优缺点如表2所示。
欺骗式干扰理论。
①导航系统欺骗式干扰[8-9，13]。产生式欺骗干扰是在利用目前公开的GPS信号对目标无人机接收的信号进行参数预测的基础上，欺骗干扰设备产生与真实GPS信号相似的、有着更高功率的伪GPS信号，该过程即为信号同步过程。因伪GPS信号功率较高，目标无人机更易接收到伪GPS信号。因此，当目标无人机接收到伪GPS信号后，导航系统会产生错误定位从而飞行到错误位置，欺骗成功，该过程即为实施欺骗过程。产生式欺骗干扰基本实现原理如图1所示。图1中虚线上方为信号同步过程，虚线下方为实施欺骗过程。
转发式欺骗干扰是指欺骗干扰设备在根据设置的欺骗位置经过相应计算得到所需延时的基础上，将接收到的实时GPS信号进行时间延迟和功率增大处理后发
送给目标无人机。因延时后的信号功率较高，目标无人机更易接收到延时GPS信号。目标无人机接收到延时GPS欺骗信号，测得错误伪距，实现错误定位，最终飞行到设置的欺骗位置[14]。转发式欺骗干扰原理如图2所示，其中A为欺骗干扰设备，B为目标无人机，C为设置欺骗位置。
②数据链欺骗式干扰。产生式欺骗干扰是指在获得目标无人机数据链信号进行信号特征识别与提取相关信号参数的基础上，产生与真实数据链信号类似的欺骗数据链信号，经过功率放大后发送给目标无人机，从而达到欺骗的目的。
转发式欺骗干扰是指干扰设备在获得目标无人机数据链信号的基础上，只经过信号延时、功率增大后发送给目标无人机，从而达到欺骗目的。其原理示意图如图3所示[15]。
黑客技术攻击理论。目前，很多“黑飞”无人机都是操控者用手机或平板电