“以蜂制蜂”关于使用民用无人机反制无人机的研究

图片4.png


        小型无人机具有成本低、体积小、发现难、速度慢等诸多特点,导致传统防空手段“看不见”、“拦不住”、“打不起”,被视为战场“游戏规则改变者”。尤其在在俄乌冲突中更是得到了空前的应用,并取得了一系列惊人的战果。2022年4月15日乌克兰在无人机掩护引导下,导弹击中了俄舰“莫斯科号”并导致其沉没。2022年10月29日凌晨,乌克兰使用7艘无人艇和9架自杀无人机(巡飞弹),对俄罗斯海军黑海舰队基地发动突袭,对停泊的军舰及港口设施造成极大地破坏。2023年2月26日,白俄罗斯的马丘利什奇空军基地一架俄空天军的A-50U预警机遭遇无人机袭击,造成了雷达罩和机身前部的两个关键部位的损坏,短时间内难以再执行作战任务。另外,民用无人机在战场上发挥了重要作用,俄乌双方单兵大量使用廉价的四旋翼无人机投掷爆炸物,来杀伤对方有生力量。在国内,据民航局2021年统计数据显示,我国已注册的民用无人机已高达83万架。随着无人机数量的增多,各类无人机闯入机场、码头等敏感区域的事件亦屡见不鲜。因此,无论在和平还是战争时期,反无人机成为要地安全防护亟待解决的全新课题。

采用传统防空武器拦截无人机成本极高,因此国内外正在大力研究新型的武器作为反无人机的手段,目前投入实战应用的,主要有无线电磁压制武器、激光武器、微波武器三类。

一是无线电磁压制武器;其基本原理为将一束大功率的无线电波对准拦截无人机的区域,通过电磁压制干扰无人机的遥控链路以及卫星定位信号。对于民用无人机,当遥控链路中断时,通常会启动“返航”程序;当卫星定位信号丢失时,则会启动“着陆”程序。这种压制手段不会造成目标损毁,对于民用无人机效果较好。缺点是对于智能水平较高的无人机,电磁压制手段将将面临失效,因为智能无人机可在无卫星定位、无遥控链路条件下自主飞行。

二是微波武器;原理与电磁压制相类似,但微波射束能量更高,可以灼伤损毁无人机的机载电路,但对于专门进行过电路屏蔽防护的无人机将会失效;另外微波武器在毁伤无人机的同时,不分敌我周边范围的所有电子系统也会受到损害,这使得它在人口和设备密集地区的使用受到限制。此外,操作人员的电磁安全以及高功耗也是需要考虑的问题。

三是激光武器;激光武器的作用原理是集中能量对无人机进行持续照射,从而产生热毁伤。美国、以色列、中国、英国、法国和德国都开发有多款激光武器系统,比较典型的如Raytheon公司的High Energy Laser Weapon System最大输出功率50千瓦,射程可达3公里;Lockheed Martin ADAM系统,最大输出功率10千瓦,射程可达2公里; Boeing公司的Compact Laser Weapon System,最大输出功率10千瓦,射程可达1.5公里;其价格均在百万美元以上。国产激光武器“寂静狩猎者”也在沙特取得首次在实战中击落无人机的世界纪录。但激光武器仍有诸多缺点难以克服,一是能源消耗大,激光武器需要大量的能源支持,增加了其使用成本,限制了使用范围。二是难以在短时间内进行连续射击;受制于储能、散热等问题,导致激光难以连续使用。三是受天气影响大;大雨或大雾等恶劣天气,甚至无人机释放的烟雾弹,都会影响其使用效果。四是对高速机动目标拦截效果差:击落一架无人机需要使激光束在目标上保持照射0.5-15秒。当无人机进行机动时,则会使拦截变得相对困难。

总的来说,微波、激光武器的优点是可以以极低成本快速准确地摧毁无人机,但此类装备部署成本很高且需要大量的能源消耗。另外,它们需要提前预设阵地,类似于高射炮打飞机的思想,所能够保护的区域有限,且预设阵地易被对方飞机躲避,另外对小型低空飞行的目标拦截效果不佳。

随着飞行控制以及人工智能技术的成熟,使得在民用无人机上加改装制导装置成为了可能。**某部经过前期调研分析,提出“以蜂制蜂”的反无人机思想,以及发展截击型无人机的设想,作为现有反无人机手段的有力补充,并联合北京航空航天大学、海军航空大学进行了仿真推演与初步飞行验证。具体做法为,通过在低成本民用无人机基础上加装小型摄像头并通过人工智能算法识别标靶,利用先进的攻击导引飞控技术让低成本无人机变身高速截击机,可直接撞击目标或近距离释放拦阻网进行拦截。在目标引导方面,可采用远距地面导引“+”近距自动攻击的模式:

1. 在10 km航程范围内,当地面检测设备发现入侵无人机,我方多架截击无人机起飞,根据敌我双方相对位置,启动占位程序、构建拦截队形;为提高拦截可靠性,可分成多个波次,组织分层防御。

2. 在与目标相距1 km时,启动目标分配策略,截击无人机分散攻击。

3. 在与目标相距0.5 km时,截击无人机视觉系统捕获目标,启动自动攻击的模式,进行拦截。

4. 若有遗漏目标,组织二次拦截。

5. 返航。

截击型无人机所具有的独特优势如下:

1. 成本低、免维护;硬件选用速度较高的民用无人机进行改装,软件核心在于智能算法,一经设计成功,后续可零成本复制。

2. 机动性好、保护面广;目前的多旋翼无人机航程可达10 km,在地面可灵活部署,在空中亦可机动拦截,可在更大范围内实施防御。

3. 主动出击、一机多用;通过修改识别算法,不仅可以拦截入侵无人机,也可攻击其他目标。

4. 可蜂群对抗、抗饱和打击;当遇到对方释放大量蜂群实施饱和攻击时,我们仍可以对应增加截击无人机数量实施蜂群对抗。

 


上一篇:
下一篇:

鲁公网安备 37069102000193号