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無人機變身炸彈,那些可以保你一命的反無人機技術

雷鋒網按:前不久委內瑞拉總統尼古拉斯·馬杜羅遭無人機襲擊事件相信大家應該還映像深刻吧。據事發相關視頻顯示,僅兩架攜帶炸藥的無人機就造成了現場混亂,七名士兵受傷。

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委內瑞拉官方在事後發布會聲明中表示:此次襲擊事件中的涉事無人機為DJI Matrice 600多旋翼(六旋翼)無人機,是由位於總統大樓鄰近街道上的襲擊者所控制,每架無人機配備了1公斤的C4炸藥,其中一架無人機在接近總統時發生爆炸,造成7名士兵受傷;另一架則在飛行過程中被負責安保的狙擊手擊中失去控制,撞向附近的一處住宅樓。

另外,據雷鋒網了解,委內瑞拉司法與和平部長內斯特·里沃爾在發布會上透露:此次恐怖分子之所以未能得逞,很大一部分原因是由於現場部署了針對配有無線電信號裝置特殊干擾技術。而之後又有前玻利瓦爾國家武裝部隊(Fanb)通信專家分析稱:這種信號干擾技術被放置在安全區周圍,事發現場中總統演講平台附近就裝有這類裝置。

其實,在無人機逐漸商業化應用到航拍、監控、物流、農業等領域之時,也逐漸被應用到軍事及戰爭,甚至被恐怖分子用來進行恐怖襲擊,諸如2015年波蘭機場因出現無人機導致20架客機被迫改變航線;2016年美軍無人機對索馬利亞空襲;2017年我國成都雙流國際機場因有發現無人機導致22架飛往成都的航班備降其他機場,23架航班出港延誤;今年1月俄羅斯駐敘利亞基地遭無人機襲擊。

在無人機逐漸開始影響國家和社會穩定時,反無人機系統的研究和應用逐漸受到重視。

所以,反無人機系統是什麼,現在的反無人機技術又有哪些呢?

反無人機系統是隨著無人機發展迅猛而被動衍生物,用於防止無人機被濫用於影響國家及社會安全,現在已經有諸如無線電干擾、武力摧毀及暴力捕獲等多種類型系統。


由於現在民用類無人機(例如上述事件中的無人機)基本都需要用到無線電技術實現遙控、定位和信息傳輸的功能,因而無線電干擾技術在反無人機系統中的研究和應用也最為普遍。針對相關功能的干擾常見的有三類:對控制信號的干擾、對定位信號的干擾和對傳輸信號的干擾。

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對控制信號的干擾是指對無人機與其操作者之間的遙控信號進行干擾。由於在無人機研發過程中,為了增強使用者控制信號的控制強度,遙控接收天線的主瓣通常朝向地面,這樣的設計結構雖然極大地加強了無人機的控制力度,但是也為反無人機無線電干擾系統提供了機會。雖然現在的無人機遙控發射機採用跳頻和擴頻技術已經很普遍了,但是卻也是要設定在一定範圍內的。簡言之,只要判斷出大概控制信號的大概頻率範圍,用雜訊對該頻段範圍進行覆蓋,就可以實現對無人機的精準打擊,達到反制效果,無人機會在遭到干擾後根據系統的初始命令進行懸停或者返回。

對定位信號的干擾是指對無人機自身的GPS定位信號進行干擾。由於GPS信號對軌道衛星有較強的依賴,為了加強無人機對GPS信號的接收強度,從而實現精準定位,一般無人機會選擇把定位天線主瓣設計在無人機頂部。這使得無人機對地面發射來的干擾信號有一定的抵抗力,從而需要在進行干擾時找到適中的信號。但這也基本不是問題,因為現在不論是民用無人機,還是軍用無人機,都會有特定性能指標,只需要測算出相關針對性找出較為通用的頻段和發射功率就能順利搞掉無人機的定位系統。

但是需要注意的一點是搞掉定位系統並不一定能夠搞掉無人機,因為經過特殊訓練的無人機駕駛員其實可以在不依賴無人機定位系統時進行控制。

對傳輸信號的干擾是指對無人機與操作員之間的圖像及語音傳輸信號的干擾。這類干擾的原理類似於對控制信號的干擾,不同之處是需要干擾的信號源於操作者的接收機,由於距離更遠且最新的無人機傳輸信號的發射功率在不斷增大,要實現精準打擊將更困難。

運用無線電干擾研發反無人機系統中名氣比較大的要算是美國的Battelle公司了。2015年10月,Battelle推出一款外形酷似來複槍的Drone Defender的反無人機設備。該設備在不需要了解設備通信詳情的基礎上,向任何它打算干擾的商用無人機目標發出專有的波形,能有效攔截操控員給無人機發出的信號。另外,Battelle 的研發人員Dan Stamm也曾透露:國防部和國土安全部買了大約100台該設備。2016年7月份,在位於伊拉克的一個軍事基地上發現了一台該設備。

2017年9月,Battelle 宣布新型改進版的高效反無人機設備Drone DefenderV2,能夠定向對無人機系統進行對抗措施。改進的第二代產品結合了現場反饋和人體工程學,實現了完全集成的攜帶型設計。


波音公司曾認為擊落無人機最好的辦法就是用精密激光對準它,在無人機上燒出一個洞,並最終擊落。因此,波音開發了LWS武器系統。LWS系統可以通過發射10kW的激光束立即摧毀35公里外的無人機。另外,LWS可拆分成四部分由兩人15分鐘內完成野外組裝。

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相對於武力摧毀,捕捉會是相對溫柔一點的方式。具體可以分為地面捕獲和空中捕獲。

地面捕獲主要是通過類似槍形武器發出捕捉網對無人機實行遠距離抓取,例如2016年英國工程師研究團隊曾研製出SkyWall 100防禦系統,該系統通過機身自帶的智能感測器,可以自動校對百米內無人機的方位和距離,並能在操作者扣動扳機後彈射出一個網狀物捕獲無人機,甚至SkyWall還配備了小型降落傘防止被捕獲的無人機觸地摔壞。

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空中捕獲則是通過無人機實施近距離空中捕獲敵方無人機,日本警方曾這方面進行過研究,用以在敵方無人機造成傷害之前從天空中捕捉下來。他們的無人機攜帶一個特製的網用於捕捉較小的無人機。

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也許是借鑒於獵犬在輔助軍事行動中起到的作用,荷蘭警方曾與一家名為Guard From Above的猛禽訓練公司合作,通過訓練老鷹抓捕無人機,他們希望通過訓練這些鳥類抓捕人機,從而也避免了摧毀相關涉事無人機。

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無人機商用火熱,現在已經被考慮普遍應用到航拍、監控、物流、農業等領域。而隨著無人機功能越來越強大,也難免會被居心叵測之人用到非法領域。歷來也出現過多起無人機干擾飛機航行,甚至被用於恐怖襲擊,因而反無人機系統的跟進已成必然。

就在上周五,美國陸軍制定了一項新的無人機計劃,預計將購買洛克希德馬丁公司的機載高功率微波系統,通過將該系統配置到無人機上,使其能夠聚集一束微波固定打擊非法入侵的固定翼或四旋翼無人機。

反無人機系統到目前為止,相關產品雖然已經層出不窮,但是能夠實現精準打擊的反無人機系統大多還是應用在軍用領域,能夠應用到安保系統的並不多。像馬杜羅總統演講這樣的場合,如果能配備這些反無人機系統一定會起到更好的效果,雖然讓安保人員扛著一個「激光炮」樣子的武器會略顯尷尬。而至於無線電干擾技術的應用,現在能夠達到的效果還是十分有限,不論是在頻段範圍的精準選配,對無人機的精準定位,還是在對無人機上可能存在的炸藥的處置上,都很難有比較穩妥的解決方案。


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