無人機(jī)蜂群物理反制手段

胡雷剛　李五洲

針對(duì)無人機(jī)蜂群特點(diǎn)，從物理角度分析其物理特性及反制手段，為采用物理手段防御與反制無人機(jī)蜂群奠定基礎(chǔ)。

隨著微小型無人機(jī)指揮通信、編隊(duì)控制、集成制造等技術(shù)的不斷發(fā)展，以及人工智能的進(jìn)步與應(yīng)用，無人機(jī)以“蜂群”形態(tài)集群行動(dòng)，有顯著的非對(duì)稱作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)，得到各國(guó)軍方廣泛關(guān)注，對(duì)外公開的研究項(xiàng)目主要是美軍的“小精靈”、“低成本無人機(jī)集群技術(shù)”、“微型無人機(jī)高速發(fā)射演示”、“近戰(zhàn)隱蔽一次性自主無人機(jī)”等，無人機(jī)蜂群在研究中不斷試驗(yàn)、驗(yàn)證，逐步從概念走向軍事應(yīng)用。

無人機(jī)蜂群蓬勃發(fā)展，也帶來了無人機(jī)蜂群反制問題，無人機(jī)防御本來就存在“預(yù)警探測(cè)難、指揮控制難、打擊毀傷難”的問題，且蜂群多為微小型無人機(jī)，微小型無人機(jī)自身體積小、雷達(dá)反射截面（ RCS），小、飛行高度低/極低，再輔以蜂群自主編隊(duì)、智能決策等自適應(yīng)能力，使得無人機(jī)蜂群具有很強(qiáng)的隱蔽性、攻擊性和強(qiáng)健性，防御和反制無人機(jī)蜂群更困難。

在無人機(jī)防御與反制技術(shù)基礎(chǔ)上，針對(duì)無人機(jī)蜂群飛行、電磁、控制等特性，作者從物理、電磁、定向能等方面分篇探討反制無人機(jī)蜂群的方法和手段，為防御與反制無人機(jī)蜂群奠定基礎(chǔ)。

無人機(jī)蜂群物理特性

當(dāng)前美軍無人機(jī)蜂群研究走在世界前列，技術(shù)日趨成熟，其中“小精靈”項(xiàng)目采用百千克級(jí)無人機(jī)，載機(jī)發(fā)射、空中回收，可執(zhí)行偵察監(jiān)視或電子攻擊任務(wù);“低成本無人機(jī)蜂群技術(shù)研究”采用千克級(jí)的“郊狼”無人機(jī)，利用艦船、車輛、飛機(jī)或無人機(jī)等平臺(tái)管狀發(fā)射器，可快速連續(xù)發(fā)射、協(xié)同進(jìn)攻或防御;“微型無人機(jī)高速發(fā)射演示”項(xiàng)目采用百克級(jí)的“山鶉”無人機(jī)，可由戰(zhàn)斗機(jī)搭載、發(fā)射，或地面、海上發(fā)射，空中自主編組;“近戰(zhàn)隱蔽一次性自主無人機(jī)”采用十克級(jí)的“蟬”無人機(jī)，空中平臺(tái)“布撤”投放，高空滑翔自主導(dǎo)航飛行。

根據(jù)現(xiàn)有蜂群研究項(xiàng)目公開資料（美軍無人機(jī)蜂群項(xiàng)目的進(jìn)展情況及無人機(jī)具體參數(shù)參見本刊2018年第11期“美軍無人機(jī)蜂群技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)”），無人機(jī)蜂群呈現(xiàn)以下基本物理特性：

（1）體積小

無人機(jī)蜂群以微小型無人機(jī)為主，大多體積小，如“低成本無人機(jī)蜂群技術(shù)研究”項(xiàng)目“郊狼”無人機(jī)長(zhǎng)0.79m，高度0.3m，翼展1.47m;“微型無人機(jī)高速發(fā)射演示”項(xiàng)目“山鶉”無人機(jī)，長(zhǎng)約16.5cm，翼展30cm;“近戰(zhàn)隱蔽一次性自主無人機(jī)”（“蟬”）單機(jī)重659或更輕，機(jī)身3D打印，自身無動(dòng)力裝置，滑翔比約3.5。

（2）數(shù)量多

無人機(jī)蜂群可投放或發(fā)射的無人機(jī)數(shù)量多，如“郊狼”已實(shí)現(xiàn)40s發(fā)射30架，理想目標(biāo)是6s發(fā)射30架;“山鶉”已進(jìn)行數(shù)百次試驗(yàn)，開展F/A-18F“超級(jí)大黃蜂”戰(zhàn)斗機(jī)在Ma0.6飛行中投放103架驗(yàn)證;“蟬”無人機(jī)可通過P-3“獵戶座”偵察機(jī)投放，每個(gè)發(fā)射管可攜帶、釋放32架。

（3）載荷有限

微小型無人機(jī)攜帶載荷重量有限，如“小精靈”無人機(jī)質(zhì)量約320kg、最低指標(biāo)載荷27.3kg、最佳指標(biāo)載荷54.5kg，“郊狼”重5.4-6.4kg、載荷1.8-2.7kg，“山鶉”重0.3kg，“蟬”單機(jī)重659或更輕，主要組成部件（包括機(jī)翼）為電路板，載荷融在機(jī)身電路板內(nèi)。

（4）分布式

無人機(jī)蜂群數(shù)量多，單無人機(jī)載荷有限，為完成復(fù)雜任務(wù)通常采用組合多種載荷模塊，分布協(xié)同，如“小精靈”防區(qū)外發(fā)射，攜帶載荷分布式協(xié)同遂行任務(wù);“蟬”可空中布撤投放，降落后通過數(shù)據(jù)鏈互連成自組織網(wǎng)絡(luò)，在指定區(qū)域形成穩(wěn)定的“無人探測(cè)蜂群”。

（5）機(jī)動(dòng)能力弱

無人機(jī)蜂群多為微小型無人機(jī)，速度較慢、航程較短、飛行高度有限，如“山鶉”最高速度111km/h、飛行時(shí)間僅20min左右，面對(duì)相對(duì)速度較快的防空彈丸、導(dǎo)彈等動(dòng)能武器及激光、電磁脈沖武器攻擊時(shí)，機(jī)動(dòng)能力弱?！靶【`”雖然可在防區(qū)外發(fā)射、飛行距離較遠(yuǎn)，但自身機(jī)動(dòng)能力也有限。

無人機(jī)蜂群物理反制手段分析

物理手段反制無人機(jī)蜂群主要有偽裝防御、攔截捕獲、火力毀傷等三種途徑。

偽裝防御

2017年美國(guó)陸軍發(fā)布的《美國(guó)陸軍技術(shù)出版物（ ATP ）3-01.81：反無人機(jī)系統(tǒng)技術(shù)手冊(cè)》明確提出了所有分隊(duì)都必須制定和采取被動(dòng)防御措施，以防范無人機(jī)系統(tǒng)威脅。被動(dòng)防御措施包括偽裝、遮蓋、隱蔽和進(jìn)入加固掩體，以及執(zhí)行聲音和燈光管制、采用遮蔽技術(shù)等。合成部隊(duì)和小規(guī)模分隊(duì)?wèi)?yīng)隨時(shí)做好采取被動(dòng)防御措施的準(zhǔn)備，以保護(hù)自身免遭敵軍探測(cè)、觀察和攻擊。

（1）偽裝隱蔽

控制電磁、聲學(xué)或其他輻射源的使用，實(shí)施無線電靜默或偽裝防護(hù);利用光學(xué)和噪音控制手段限制設(shè)備發(fā)出的光亮和噪音，避免部隊(duì)所在位置吸引無人機(jī)蜂群注意;實(shí)施偽裝和隱蔽，利用天然或人造材料來偽裝人員或設(shè)備，通過某種形式的自然或人造陰影隱藏目標(biāo)，偽造物體誤導(dǎo)敵人的識(shí)別、軍力和注意力，甚至將敵軍火力從己方部隊(duì)的真實(shí)裝備上引開。

（2）誘騙加固

實(shí)施引誘和欺騙，模擬雷達(dá)信號(hào)、紅外信號(hào)或用其他手段偽裝假目標(biāo)，設(shè)置虛假的部隊(duì)位置，誘騙無人機(jī)蜂群攻擊假目標(biāo)或偵察假情報(bào)。以及加固掩體，使用帶保護(hù)性結(jié)構(gòu)和頂蓋的設(shè)施進(jìn)行加固，強(qiáng)化后的掩體將限制無人機(jī)的偵察效果，同時(shí)限制空中打擊的損傷效果。

攔截捕獲

攔截捕獲方式主要有：

（1）空中攔捕獲

可通過空中載機(jī)向無人機(jī)蜂群發(fā)射空中捕獲裝置，對(duì)無人機(jī)群進(jìn)行空中攔截捕獲。如美國(guó)阿連特技術(shù)公司的“無人機(jī)快速捕捉和使能系統(tǒng)”是一種槍彈發(fā)射的彈藥，采用紅外制導(dǎo)接近無人機(jī)，爆炸拋射出網(wǎng)罩或泡沫，快速膨脹泡沫可包裹無人機(jī)，其中導(dǎo)電碳粒子可失效通信設(shè)備，致使無人機(jī)墜落;俄羅斯“捕蟲網(wǎng)”攔截器可安裝在飛機(jī)、直升機(jī)或大型無人機(jī)的外部，可發(fā)射尼龍材料制成的高強(qiáng)度攔截網(wǎng)，展開后約16m2，載機(jī)跟蹤靠近微小型無人機(jī)后，在有效射程內(nèi)發(fā)射，可捕獲無人機(jī)并將其帶回。

（2）地面攔截捕獲

可利用地理圍欄對(duì)重點(diǎn)目標(biāo)、關(guān)鍵區(qū)域或關(guān)鍵防御路徑實(shí)施防護(hù)，或由地面裝置向無人機(jī)蜂群發(fā)射捕獲裝置，對(duì)微小型無人機(jī)“蜂群”進(jìn)行地面攔截捕獲。美國(guó)阿連特技術(shù)公司的“無人機(jī)快速捕捉和使能系統(tǒng)”，是一種槍彈發(fā)射的彈藥，采用紅外制導(dǎo)接近無人機(jī)，爆炸時(shí)拋射出網(wǎng)罩或泡沫，快速膨脹的泡沫可包裹無人機(jī)，且其中導(dǎo)電碳粒子可失效通信設(shè)備，致使無人機(jī)墜落。俄羅斯SkyWall100肩扛式反無人機(jī)裝置，利用壓縮氣體驅(qū)動(dòng)發(fā)射網(wǎng)狀捕捉器，捕捉器內(nèi)置降落傘和磁力裝置，捕獲無人機(jī)后能使其立即喪失移動(dòng)能力，并利用降落傘安全著地，便于后續(xù)反偵察。

火力毀傷

（1）火力打擊

火力段位的方式主要有：

地面火力是打擊無人機(jī)的傳統(tǒng)方式，也可由戰(zhàn)斗機(jī)、直升機(jī)或無人機(jī)實(shí)施空中火力打擊。防空導(dǎo)彈能夠精確打擊一定飛行高度范圍的單一微小型無人機(jī)，機(jī)槍甚至步槍等也能對(duì)飛行速度較慢的微小型無人機(jī)造成物理毀傷，如美國(guó)陸軍開展基于反火箭、火炮和迫擊炮的“擴(kuò)展區(qū)域防御與生存能力”項(xiàng)目，采用袖珍導(dǎo)彈攔截殺傷無人機(jī)，已于2015年進(jìn)行技術(shù)試驗(yàn);美國(guó)陸軍“復(fù)仇者”系統(tǒng)配備了“毒刺”導(dǎo)彈和高射機(jī)槍，以打擊微小型無人機(jī);伊拉克和阿富汗武裝分子曾用步槍擊落飛行高度較低的微小型無人機(jī);俄羅斯便攜式單兵防空導(dǎo)彈系統(tǒng)“柳樹”防空導(dǎo)彈系統(tǒng)，采用光學(xué)瞄準(zhǔn)和自動(dòng)制導(dǎo)，具備紫外、近紅外和中紅外三種獨(dú)立同時(shí)探測(cè)能力，能迅速識(shí)別空中多目標(biāo)，攻擊6km范圍內(nèi)、高度1 - 3500m的無人機(jī)。

（2）蜂群反制蜂群

可用己方“蜂群”的“數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)+高能彈藥”抵消敵方“蜂群”的數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)，發(fā)射己方“蜂群”進(jìn)入敵方“蜂群”，利用高能彈藥自爆高效毀傷敵方無人機(jī)，甚至通過物理碰撞抵消敵方數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)。物理手段反制蜂群的優(yōu)勢(shì)和局限

物理手段反制蜂群的優(yōu)勢(shì)

物理手段反制蜂群有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：

（1）攔截捕獲可物理捕捉蜂群?？罩胁东@或地面地理圍欄防護(hù)可捕捉蜂群無人機(jī)物理實(shí)體，限制其接近己方目標(biāo)，可作為打擊摧毀無人機(jī)蜂群手段的輔助防御。

（2）火力打擊能直接毀傷蜂群?；鹆Υ驌裟芪锢須淙簾o人機(jī)，但無人機(jī)蜂群體積小、大數(shù)量多、突襲性強(qiáng)，留給傳統(tǒng)火力的反應(yīng)時(shí)間短，通常將防空導(dǎo)彈、機(jī)槍等火力作為防御反制無人機(jī)的最后防線。

（3）蜂群反制蜂群有規(guī)模優(yōu)勢(shì)。無人機(jī)蜂群具有較強(qiáng)的攻擊性和規(guī)模優(yōu)勢(shì)，可以用來反制敵方“蜂群”，利用數(shù)量多特點(diǎn)消解敵方無人機(jī)蜂群飽和攻擊能力，創(chuàng)新無人機(jī)蜂群跟蹤多目標(biāo)、協(xié)同攻擊、定向殺傷、規(guī)模殺傷等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“蜂群”反制“蜂群”。

物理手段反制蜂群的局限

采用物理手段反制蜂群的局限性有：

（1）偽裝誘騙防御無人機(jī)蜂群的局限。偽裝、遮蓋、隱蔽以及加固掩體都屬于被動(dòng)防御，通常僅對(duì)已知無人機(jī)蜂群威脅的較小規(guī)模分隊(duì)有效，大規(guī)模部署部隊(duì)或大型裝備偽裝、隱蔽效果有限，且模擬雷達(dá)信號(hào)、紅外信號(hào)等手段效果與對(duì)方蜂群目標(biāo)識(shí)別、抗干擾能力密切相關(guān)。

（2）地面火力打擊無人機(jī)蜂群的局限。第一，防空導(dǎo)彈、機(jī)槍、步槍對(duì)單體數(shù)量多的無人機(jī)群毀傷效率較低;第二，對(duì)于掠地飛行的無人機(jī)、或者體積極小的微型無人機(jī).地面防空系統(tǒng)難以識(shí)別、鎖定，地面火力打擊效果有限;第三，使用防空導(dǎo)彈等武器價(jià)值成本較高，一枚導(dǎo)彈成本約是一架微小型無人機(jī)的數(shù)倍到數(shù)百倍，用于打擊低成本無人機(jī)效費(fèi)比得不償失，不利于持續(xù)作戰(zhàn);第四，較早消耗了精準(zhǔn)武器，不利于后續(xù)防御，不適于使用高價(jià)值武器打擊無人機(jī)蜂群。

（3）載機(jī)火力打擊無人機(jī)蜂群的局限?！胺淙骸睙o人機(jī)多為微小型無人機(jī)，目標(biāo)特征小，特別其超低空飛行、掠地飛行時(shí)，戰(zhàn)斗機(jī)、直升機(jī)、大中型無人機(jī)等載機(jī)火力不易跟蹤、鎖定，中高空飛行的載機(jī)火力打擊有很大局限性;微小型無人機(jī)飛行高度相近，可靠近火力打擊，但微小型無人機(jī)數(shù)量少、攻擊能力有限時(shí)，對(duì)具有規(guī)模優(yōu)勢(shì)的“蜂群”殺傷仍然有限。物理手段反制蜂群的建議

針對(duì)當(dāng)前發(fā)展現(xiàn)狀在以下幾個(gè)方面需加強(qiáng)：

（1）完善預(yù)警探測(cè)

蜂群無人機(jī)體積小、雷達(dá)反射面小、低空/超低空飛行，遠(yuǎn)距探測(cè)困難，提升探測(cè)系統(tǒng)對(duì)多目標(biāo)、小目標(biāo)的探測(cè)能力;美國(guó)國(guó)防情報(bào)局每年舉行“黑色飛鏢”反無人機(jī)試驗(yàn)，也突顯了及時(shí)探測(cè)發(fā)現(xiàn)微小型目標(biāo)的重要性，表明組合式探測(cè)是預(yù)警探測(cè)無人機(jī)蜂群的有效手段。

（2）力口強(qiáng)防護(hù)偽裝

可在防護(hù)環(huán)節(jié)進(jìn)行目標(biāo)圍欄防護(hù)、偽裝誘騙。利用地理圍欄對(duì)重點(diǎn)目標(biāo)、關(guān)鍵區(qū)域或關(guān)鍵防御路徑實(shí)施防護(hù)，或跟蹤無人機(jī)蜂群飛行路徑，對(duì)其欲偵察、攻擊目標(biāo)進(jìn)行無線電靜默或偽裝防護(hù)，也可模擬雷達(dá)信號(hào)、紅外信號(hào)或用其他手段偽裝假目標(biāo)，誘騙蜂群攻擊假目標(biāo)或偵察假情報(bào)。

（3）主動(dòng)攔截打擊

地面火力是打擊無人機(jī)的傳統(tǒng)方式，也可由戰(zhàn)斗機(jī)、直升機(jī)或無人機(jī)實(shí)施空中火力打擊，也可通過空中或地面向無人機(jī)蜂群發(fā)射捕獲裝置，在飛行環(huán)節(jié)實(shí)施攔截捕獲。對(duì)由平臺(tái)接收偵察情報(bào)信息或受指控平臺(tái)實(shí)時(shí)控制的無人機(jī)蜂群，可利用空中火力驅(qū)離其對(duì)“蜂群”有效控制范圍外，使“蜂群”失去指揮控制墜落，或者失去偵察監(jiān)視價(jià)值;可對(duì)發(fā)射、信息接收或?qū)崟r(shí)指控平臺(tái)進(jìn)行火力打擊或定向能毀傷，使“蜂群”失去指揮控制墜落，或孤立“蜂群”后打擊。

（4）集成綜合反制

當(dāng)前，在微波武器、定向能武器尚未實(shí)戰(zhàn)化普及的條件下，單純的電磁對(duì)抗未必能制服或毀傷無人機(jī)，單純的火力打擊應(yīng)對(duì)飽和攻擊能力有限，單一手段難以反制種類多樣、大小不一、高度不等的無人機(jī)蜂群，將物理反制手段與電磁手段、定向能手段集成到一個(gè)系統(tǒng)中進(jìn)行綜合性反制。綜合性反制武器應(yīng)盡量集成探測(cè)、跟蹤、干擾和火力打擊功能，保持較高的開放性，便于集成新模塊，便于與其他探測(cè)、打擊系統(tǒng)交聯(lián);各種手段的反制武器能滿足不同防御目標(biāo)的具體需求，提高防御戰(zhàn)術(shù)的靈活性

結(jié)束語

無人機(jī)蜂群的威脅逐步成為現(xiàn)實(shí)，本文從無人機(jī)蜂群物理特性人手分析蜂群弱點(diǎn)，梳理可行的物理反制手段，分析物理反制手段的優(yōu)勢(shì)與局限性，提出了采用物理手段反制無人機(jī)蜂群的具體建議，為防御與反制無人機(jī)蜂群奠定基礎(chǔ)。