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設(shè)備與工具導(dǎo) 讀
美國Bard學院無人機研究中心是一個跨學科的研究機構(gòu)，其主要研究無人系統(tǒng)技術(shù)在軍事和民用領(lǐng)域所帶來的機遇和挑戰(zhàn)。該研究中心在2018年和2019年連續(xù)兩年發(fā)布了《反無人機系統(tǒng)》報告。該報告使用技術(shù)和政策報告、書面材料、新聞和制造商公開信息對反無人機系統(tǒng)進行了深入的調(diào)查研究，描述了反無人機技術(shù)需求背景，揭示了無人機工作原理，展示了無人機技術(shù)和產(chǎn)品，說明了其應(yīng)用。報告的主要部分是無人機數(shù)據(jù)庫，包含了537個產(chǎn)品，277個制造商，38個國家，175個探測系統(tǒng)，214個制止系統(tǒng)，探測和制止兼?zhèn)涞南到y(tǒng)有138個。本文對兩版《反無人機系統(tǒng)》報告進行了綜述，對反無人機系統(tǒng)的發(fā)展背景、工作原理和技術(shù)挑戰(zhàn)進行了介紹。
概 述
反無人機（Counter-drone）技術(shù)，又稱counter-UAS, C-UAS或者counter-UAV技術(shù)，是指能探測無人機并使之失效的系統(tǒng)。今天，無人機在民間和作戰(zhàn)環(huán)境下的使用與日俱增。根據(jù)2019年發(fā)布的《無人機數(shù)據(jù)手冊》顯示，目前至少有95個國家擁有無人機。并且越來越多的國家使用無人機進性戰(zhàn)場偵察、攻擊和空中指揮。無人機已成為非政府組織的首選武器，其監(jiān)視技術(shù)、戰(zhàn)場管理、宣傳和空中攻擊效果顯著。無人機在軍事領(lǐng)域以令人震驚的速度激增，為很多國家和地區(qū)帶來了潛在的安全威脅。這使得反無人機技術(shù)的新市場正在迅速崛起。到目前為止，Bard學院的研究人員已經(jīng)在市場上或正在積極開發(fā)中發(fā)現(xiàn)至少235種反無人機產(chǎn)品。本文將對C-UAS技術(shù)日益增長的需求的背景，C-UAS技術(shù)的工作原理，C-UAS產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫和反無人機技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)進行介紹。
背 景
反無人機技術(shù)的興起在很大程度上與無人機技術(shù)擴散帶來的威脅有關(guān)，尤其是在民用和作戰(zhàn)環(huán)境中的小型廉價無人機。
在軍事領(lǐng)域，小型無人機的激增速度令戰(zhàn)場指揮官感到震驚。根據(jù)2019年9月的《無人機數(shù)據(jù)手冊》報告，目前至少有95個國家擁有無人機，這種無人機可能為資金不足的國家提供對戰(zhàn)場的空中指揮，而此前只有擁有先進飛機項目的國家才能使用。無人機也越來越成為非政府組織的首選武器，這些非政府組織使用這種技術(shù)進行監(jiān)視、作戰(zhàn)空間管理、宣傳和空中打擊攻擊，通常效果顯著。在敘利亞和伊拉克的沖突中，至少有六個組織使用各種各樣的無人機。例如，ISIS使用無人機幫助車載簡易爆炸裝置更準確地接近目標。這些組織中有一些已經(jīng)成功地將爆炸性彈藥裝備到了無人機上，有效地將廉價的裝備轉(zhuǎn)化為致命的導(dǎo)彈。去年，伊斯蘭國聲稱在短短的12個月內(nèi)發(fā)動了200多起此類攻擊。2018年1月，一個不明組織發(fā)射了十多架此類無人機，對俄羅斯在敘利亞的兩個軍事設(shè)施進行了攻擊。盡管進攻最終沒有成功，但是它表明了無人機作戰(zhàn)的日益成熟，可以說無人機正越來越多地進入全球戰(zhàn)區(qū)。即使這些攻擊沒有成功，它們?nèi)匀唤o地面和空中的交戰(zhàn)方帶來了嚴重挑戰(zhàn)；敘利亞和伊拉克沖突中有如此多的無人機，以至于一名軍方官員說，美國對該地區(qū)3500英尺以下的空域沒有控制權(quán)。烏克蘭沖突是現(xiàn)代戰(zhàn)爭中小型無人機影響的另一個重要案例。因此，軍事集團一直在思考如何對抗無人機的問題。例如，2003年，北約啟動了一項為期十年的研究，研究如何使用地面防御系統(tǒng)防御低空、慢速和小型空中目標（結(jié)果報告尚未公開發(fā)布）。2008年，蘭德公司（RAND Corporation）發(fā)表了一份關(guān)于無人機對美國構(gòu)成威脅的開創(chuàng)性報告，該報告有助于確定該方面的研究方向。在隨后的幾年里，許多組織、實驗室和私人公司都參與了無人機的威脅以及如何應(yīng)對這一威脅的研究。由于無人機技術(shù)在未來幾年將繼續(xù)快速發(fā)展，反無人機系統(tǒng)必將成為未來戰(zhàn)爭中無處不在的武器。
在民用領(lǐng)域，反無人機系統(tǒng)同樣被視為保障安全的重要工具，因為無人機正越來越多地被用于非法活動。例如，2013年，德國海盜黨（Germany’s Pirate Party）在一次露天集會上操縱一架小型多旋翼無人機接近默克爾，這導(dǎo)致許多人思考無人機攻擊一個原本高度安全的區(qū)域是否容易。在華盛頓州的潛艇基地和法國的核設(shè)施等敏感設(shè)施上看到無人機，引發(fā)了政府和非政府贊助的間諜活動。在全球范圍內(nèi)，無人機已成為走私違禁品進入監(jiān)獄的流行工具。與此同時，無人機和飛機之間的碰撞未遂事故越來越普遍，許多人擔心飛機和無人機之間的碰撞可能導(dǎo)致災(zāi)難性事故。另外，只需簡單改造，即可將廉價的現(xiàn)貨消費級無人機，變成初級但可能致命的導(dǎo)彈，或其他空中攻擊系統(tǒng)。在安全專業(yè)人士和執(zhí)法人員看來，美國或歐洲遭受致命無人機襲擊，已不是會不會發(fā)生的問題，而是何時發(fā)生的問題。無人機的其他危險和犯罪用途比皆是，這就加大了對探測/攻擊無人系統(tǒng)的有效方法的需求。
傳統(tǒng)上用于保護空域的防空系統(tǒng)主要是為有人飛機設(shè)計的，它們在探測、跟蹤和擊落快速移動的大型物體方面具備優(yōu)勢。但是，在對付小型、慢速、低空飛行的無人機時，則成了“大炮打蒼蠅”。即使是很強大的防空系統(tǒng)，有時也無法擊落簡陋的無人駕駛飛機。2016年7月，一架俄羅斯制造的簡單固定翼無人機，從敘利亞飛進以色列領(lǐng)空，躲過了兩枚愛國者導(dǎo)彈攔截，以及一架以色列戰(zhàn)斗機的空對空攻擊。在民用空域，由于無人機不需要攜帶應(yīng)答器，因此現(xiàn)有的空中交通控制系統(tǒng)無法探測和跟蹤它們。依靠目視探測無人機同樣無效，在幾百英尺距離，肉眼幾乎看不見無人機。
鑒于在現(xiàn)代軍事和安全防御系統(tǒng)的這一缺口內(nèi)精確運作的無人機的激增，適合用途的反無人駕駛飛機系統(tǒng)的市場正在蓬勃發(fā)展。此前在敘利亞和伊拉克沖突中，ISIS和其他組織展示了操作多種無人機作戰(zhàn)的能力，因此美國國防部大幅增加對C-UAS技術(shù)的投入。2015年，一名男子在白宮的地面上意外撞毀了一架DJI四旋翼無人機，暴露出美國最受保護的地點可能容易受到無人機的攻擊。美在美國領(lǐng)空系統(tǒng)中有數(shù)百架無人機與飛機近距離相撞的報道后，國聯(lián)邦航空局（FAA）開始測試C-UAS系統(tǒng)和技術(shù)，并啟動了一項在多個機場對C-UAS進行測試的計劃。在執(zhí)法團體提出無人機可能成為對大量人群進行恐怖襲擊的有效武器之后，反無人機系統(tǒng)開始越來越頻繁地部署在體育和政治等群體活動周圍。自反無人機系統(tǒng)首次出現(xiàn)在市場上以來，該行業(yè)在大約五年的時間里一直在飛速發(fā)展。2015年，桑迪亞國家實驗室的研究人員經(jīng)過調(diào)查，確定市場上僅有10多種反無人機系統(tǒng)銷售?，F(xiàn)如今，據(jù)統(tǒng)計市場上已經(jīng)有多達537個反無人機系統(tǒng)。風險投資公司也對這一領(lǐng)域感興趣，反無人機技術(shù)的收購和開發(fā)現(xiàn)在是今年國防部預(yù)算中增長最快的無人機相關(guān)支出類別。一項研究估計，五年內(nèi)C-UAS市場價值可能高達15億美元。在此期間，技術(shù)本身也有了相當大的進步，如何使用它的知識庫已經(jīng)成熟。然而，重大挑戰(zhàn)仍未解決。
ISIS宣傳視頻中的照片顯示了一架武裝的天行者X-8固定翼無人機
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