安東尼·廷格爾 大衛(wèi)·泰里

小型無人機(jī)系統(tǒng)技術(shù)逐漸成為一種極具顛覆性的商業(yè)技術(shù)，對人類社會生活構(gòu)成了一種特別的“威脅”。與任何新技術(shù)一樣，其軍事用途能力尚未充分驗證，但最近發(fā)生地幾起事件則暴露了其潛在的危險性。

2013年9月，在德國總理安格拉·默克爾在發(fā)表競選演說時，一架小型的無人機(jī)就在默克爾的附近徘徊。2015年1月，在白宮草坪上，一架小型無人機(jī)在本應(yīng)受限制的區(qū)域隨意降落且一段時間內(nèi)并未被檢測到。2016年8月，至少有5架小型無人機(jī)擾亂了洛杉磯附近的野火行動，使直升機(jī)因擔(dān)心空中相撞被迫停飛。同時，美國聯(lián)邦航空局每月收到超過100份關(guān)于小型無人機(jī)的投訴報告，與執(zhí)法部門的糾紛案件數(shù)量也在增加。這些例子強(qiáng)調(diào)，這種新興技術(shù)存在的不可預(yù)測的危險性甚至是致命性。

小型無人機(jī)是快速發(fā)展的商業(yè)技術(shù)的一個縮影。小型無人機(jī)的產(chǎn)量很高，但同時因為它具有破壞性，也在一定程度上挑戰(zhàn)了國家聯(lián)合防空的規(guī)定和原則，并重新定義了商業(yè)技術(shù)在軍事中的用途。

特點和功能

商業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展是小型無人機(jī)系統(tǒng)快速發(fā)展的直接原因。通信設(shè)備、密碼學(xué)和輕質(zhì)材料的改進(jìn)使得目前的小型多旋翼無人機(jī)的外形有了一定的參考模型。這些無人機(jī)通常是指四旋翼無人機(jī)和小型固定翼無人機(jī)。美國國防部定義了第]級無人機(jī)，即重量不足201b的無人機(jī)，因為超過l級以上無人機(jī)的攔截速度很快，接近傳統(tǒng)的防御空中作戰(zhàn)速度。隨著技術(shù)的進(jìn)步，小型無人機(jī)的速度會更快，同時小型無人機(jī)的指令和控制距離、光電傳感器分辨率、全球定位系統(tǒng)制導(dǎo)精度和戰(zhàn)場自主性也會增加。隨著材料科學(xué)的進(jìn)步，尤其是考慮到自適應(yīng)3D打印技術(shù)和碳納米管材料，小型無人機(jī)將變得更小、更快、更輕，并且將會有更強(qiáng)的續(xù)航能力，也會承受更重的負(fù)載。小型無人機(jī)的基本物理結(jié)構(gòu)使用先進(jìn)材料，使得雷達(dá)難以識別。

雖然碳纖維和塑料材質(zhì)（大部分的小型無人機(jī)都是由其組成的）減弱了雷達(dá)對信號的識別，但尺寸是對小型無人機(jī)雷達(dá)識別和跟蹤的最大缺點?，F(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)有能力識別更小的物體。此外，小型無人機(jī)通常與其他空中物體一樣難以區(qū)分，特別是鳥類。聲相陣列和光電攝像機(jī)有希望能夠解決這個問題，這些跟蹤和識別技術(shù)的結(jié)合是抵御日益增長的小型無人機(jī)威脅的必要手段。

我們不能低估當(dāng)前小型無人機(jī)的復(fù)雜性和重要性。由于小型無人機(jī)繼續(xù)用于包括包裹遞送和攝影在內(nèi)的各種商業(yè)和私人目的，小型無人機(jī)操作人員的意圖也難以分辨。與傳統(tǒng)飛機(jī)不同的是，傳統(tǒng)飛機(jī)需要跑道，可以提供更長的跟蹤時間，但小型無人機(jī)能夠迅速地在空中飛行并接近目標(biāo)。

正確識別無人機(jī)是交戰(zhàn)時非常重要的條件，特別是考慮在領(lǐng)土上部署反小型無人機(jī)措施時，包括執(zhí)法封鎖和平民傷亡的可能性。為了有效地對抗小型無人機(jī)，不僅要改進(jìn)對抗技術(shù)，同時要發(fā)展有效檢測、跟蹤和積極識別威脅的能力。未來，材料學(xué)和計算科學(xué)的發(fā)展將使小型無人機(jī)作為進(jìn)攻性武器的效能提高。隨著戰(zhàn)場自動化進(jìn)程的推進(jìn)，軍隊正朝著使用大量小型無人機(jī)的方向前進(jìn)，這被稱為“小型無人機(jī)群”。群體戰(zhàn)術(shù)的使用增加了小型無人機(jī)的破壞力，使對手很難進(jìn)行防御。在這方面，軍隊可能不得不重新考慮戰(zhàn)場上的防御系統(tǒng)。

目前，小型無人機(jī)群的實際應(yīng)用受到技術(shù)的限制，但所支持的技術(shù)快速進(jìn)步使其應(yīng)用有望實現(xiàn)。小型無人機(jī)的爬升能力、速度和靈活性直接取決于承載的重量，減少通信設(shè)備、傳感器、機(jī)載處理器和動態(tài)負(fù)載的重量將增加性能范圍和可操作性。同樣，小型輕質(zhì)動力和碳納米管材料以及3D打印等相應(yīng)制造工藝的進(jìn)步，將使小型無人機(jī)更小、更快且具有更長的續(xù)航時間和更大的航程。

雖然小型無人機(jī)具有可操作性和集群特征，但智能算法是集群攻擊的必要組成部分。同時，只有自主技術(shù)才能指揮和控制大量的小物體，目前部署或開發(fā)的許多小型無人機(jī)具備不同程度的自主性。因此，攻擊小型無人機(jī)群是可行的，能夠自動感知和防御弱點，從而相應(yīng)地調(diào)整群戰(zhàn)術(shù)。小型無人機(jī)群的策略和技術(shù)源自20世紀(jì)70年代早期出現(xiàn)的再入飛行器技術(shù)（ MIRV）。MIRV的概念包括使用在一枚彈道導(dǎo)彈上配裝多個核彈頭，大大增加了攻擊的成功概率。但是，小型無人機(jī)在可操作性和著陸能力方面與MIRV不同，超出了簡單的數(shù)值優(yōu)勢。進(jìn)攻性小型無人機(jī)可以戰(zhàn)術(shù)性地從MIRV對象中選擇誘餌。隨著MIRV誘餌的出現(xiàn)，配裝同等數(shù)量相同物理特性的彈頭，MIRV技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性使得非對稱優(yōu)勢得以實現(xiàn)。同時，使用誘餌可以降低攻擊性大批量小型無人機(jī)的總成本。

目前，美國軍方有多種方法可以有效地摧毀小型無人機(jī)。從2002年開始，“黑色飛鏢”軍事演習(xí)就把聚焦于對抗小型無人機(jī)所造成的威脅。演習(xí)采用了動力學(xué)和非動力學(xué)方法，測試了從0.5mm口徑機(jī)槍到“海爾法”（Hellfire）導(dǎo)彈抵御這種威脅能力，其核心問題是要解決不對稱和效率的問題。如何以一種實用且高效益的方式來抵御這些大量的價值高達(dá)1500美元的無人機(jī)是需要解決的問題。現(xiàn)有的反小型無人機(jī)的方法有傳統(tǒng)的動力學(xué)方法和定向能的方法，每種方法都有對小型無人機(jī)防御的適用性。傳統(tǒng)的空中防御的動力方式，只有在單個小型無人機(jī)入侵時可以做到低成本的抵御，但作戰(zhàn)中是有多個小型且快速移動的目標(biāo)，因此傳統(tǒng)的防御手段在戰(zhàn)術(shù)上是不夠的。

目前的動力防御系統(tǒng)在對抗小型無人機(jī)群時缺乏覆蓋性，覆蓋范圍小且精確度不足。這些武器系統(tǒng)不太可能在固定的位置上發(fā)揮特定的效果。雖然降低這些防御性武器的口徑可能會增加射擊速度，但相應(yīng)射程要比期望降低很多。不考慮目前正在開發(fā)的軌道炮等武器，小型無人機(jī)最可行的直接動力防御方法是小口徑精確制導(dǎo)彈藥，精確制導(dǎo)彈藥的微型化使得防御系統(tǒng)具備了在對峙距離內(nèi)攔截大量小型無人機(jī)的能力。根據(jù)美國國防部官員的說法，“我們要求子彈是0.5mm的口徑已經(jīng)接近目標(biāo)，但同時要保證把武器與傳感器系統(tǒng)合二為一，要求速度快同時能精確地追蹤人類的生物特征信號。在缺乏可行的“強(qiáng)力”區(qū)域防御方法的情況下，這些相對便宜的微型制導(dǎo)彈藥在一定程度上可以防御大量的小型無人機(jī)。另一種抵御小型無人機(jī)的方法是使用其他小型無人機(jī)作為防御方進(jìn)行攻擊。前段時間在東京上空出現(xiàn)了一場“無人機(jī)戰(zhàn)爭”，日本黑幫使用小型無人機(jī)在東京全市范圍內(nèi)運送毒品，當(dāng)警方抓捕這些無人機(jī)時，日本黑幫再次以攻擊警察的無人機(jī)來進(jìn)行報復(fù)。

因為小型無人機(jī)的靈活性使得對戰(zhàn)雙方都具有削弱或摧毀敵人的小型無人機(jī)的能力，像這樣的便攜式防御系統(tǒng)也可能對小型無人機(jī)不利。因此，將生物作為一種干預(yù)手段可能是更自然的解決方案。目前，已有研究表明，可以用鳥類來抵御小型無人機(jī)的攻擊。美國空軍學(xué)院最近進(jìn)行了“獵鷹”（ Falcon）為期一年的研究。測試結(jié)果顯示，獵鷹能夠檢測、識別、跟蹤并參與特定的小型無人機(jī)攻擊行動。與鷹等翱翔的鳥類相比，獵鷹在飛行時必須積極地扇動翅膀，將時間限制在20min左右。此外，每只獵鷹的訓(xùn)練時間約為4～5個月。雖然這項研究并沒有涉及使用獵鷹來攔截不同類型的小型無人機(jī)，但項目研究負(fù)責(zé)人、美國陸軍中校唐納德·賴梅爾認(rèn)為，訓(xùn)練獵鷹來對付不同類型的小型無人機(jī)是可能的。

美國陸軍研發(fā)的定向能系統(tǒng)在尺寸和重量方面處于領(lǐng)先地位，而美國空軍研發(fā)的系統(tǒng)性能不足。美國空軍試圖研發(fā)由飛機(jī)攜帶的定向能系統(tǒng)。目前，美國空軍科學(xué)顧問委員會正在評估改進(jìn)的AC-130H飛機(jī)對這些任務(wù)的要求，其中26個項目預(yù)計將于2020年完成。這個項目讓人聯(lián)想到現(xiàn)在已經(jīng)失敗的機(jī)載激光系統(tǒng)，美國空軍只有將機(jī)載激光系統(tǒng)輕型化、小型化，才能安裝在飛機(jī)上。最有效的定向能技術(shù)是利用高能微波武器來攻擊小型無人機(jī)集群。類似于電磁脈沖EMP，這些微波武器能夠使小型無人機(jī)的電子元件失效。雖然在城市環(huán)境或戰(zhàn)場上使用EMP裝置會對環(huán)境造成危害，但研發(fā)中微波武器將是對付大量小型無人機(jī)攻擊的最有效手段之一。

商業(yè)適應(yīng)性研發(fā)

自本世紀(jì)初以來，美國國防部已取得共識，有必要將商業(yè)技術(shù)集成到軍事系統(tǒng)采購中。但是，目前，商業(yè)技術(shù)發(fā)展迅速，已經(jīng)超過了傳統(tǒng)的政府研發(fā)和采購計劃。美國國防部已經(jīng)適應(yīng)了國防采購的商業(yè)影響，但是并沒有意識到技術(shù)對國家安全的影響正在擴(kuò)大。小型民用無人機(jī)等商業(yè)技術(shù)的崛起，不僅具有更大的商業(yè)機(jī)會，而且?guī)砹烁蟮募夹g(shù)威脅。

與惡意軟件對網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的影響相類似，商業(yè)技術(shù)的軍事應(yīng)用也會對國家安全產(chǎn)生較大影響。目前，美國國防部面對的挑戰(zhàn)是，在現(xiàn)有國防采購流程下，如何應(yīng)對這種新型快速發(fā)展的商業(yè)威脅?，F(xiàn)有的國防采購范式依賴于通過商用貨架系統(tǒng)和組件來滿足需求。由于新興的商用貨架能力超過了政府研發(fā)機(jī)構(gòu)的能力，美國必須制定政策以保證其與對手的技術(shù)優(yōu)勢，促進(jìn)了美國國防部與商業(yè)公司的合作，使得美國國防部也能跟上新的商業(yè)技術(shù)的步伐。

與1957年發(fā)射Sputnik后美國國防部預(yù)研局的發(fā)展類似，首先，使用電子名片策略將有助于美國提前了解重要的商業(yè)技術(shù)。其次，對于商業(yè)公司和美國國防部來說，發(fā)現(xiàn)他們技術(shù)的額外用途可能會帶來好處。技術(shù)的雙重用途很少能立即顯現(xiàn)出來，通過與大公司緊密合作，美國國防部能夠發(fā)現(xiàn)新的軍事和商業(yè)技術(shù)應(yīng)用。再次，美國國防部可以恢復(fù)可能有用的技術(shù)，有些技術(shù)之前很可能被商業(yè)公司視為沒有商業(yè)可行性，但美國國防部如果對這些技術(shù)感興趣，就為這些技術(shù)提供一個“第二生命”的機(jī)會，從而可能再次實現(xiàn)商業(yè)化。最后，電子名片的構(gòu)建降低了政府的研發(fā)風(fēng)險。政府不再直接審查新技術(shù)，因為該行業(yè)在創(chuàng)新的成熟度首當(dāng)其沖，還可以降低風(fēng)險。例如，英特爾公司2013年的研發(fā)預(yù)算約為106億美元。利用這些商業(yè)公司與政府研發(fā)部門進(jìn)行合作，可以達(dá)到降低研發(fā)風(fēng)險。

結(jié)束語

目前，最先進(jìn)的商用小型無人機(jī)有很大的威脅性，并且正處于技術(shù)進(jìn)步的最前沿，危險指數(shù)很高。特別是在群體戰(zhàn)術(shù)中，小型無人機(jī)的不對稱特性使得對方難以抵御。同時，小型無人機(jī)相對便宜且容易購買，導(dǎo)致它無處不在。據(jù)估計，僅在美國就有超過100萬架的小型無人機(jī)。而相反，同期的防御系統(tǒng)則非常昂貴。通過大規(guī)模軍事采購來對抗這種商業(yè)威脅，在經(jīng)濟(jì)上不僅很難承受，而且非常低效。此外，新技術(shù)的微小進(jìn)步很可能會使得小型無人機(jī)在能力上產(chǎn)生質(zhì)的飛躍，這進(jìn)一步加劇了應(yīng)對小型無人機(jī)檢測和識別等防御性問題的難度。

為了應(yīng)對這種威脅，美國必須研究商業(yè)小型無人機(jī)的攻擊和防御理論，提高應(yīng)對小型無人機(jī)的攻防能力。此外，應(yīng)對小型商用無人機(jī)的威脅本質(zhì)上是一種聯(lián)合作戰(zhàn)，需要在各軍種之間實施技術(shù)協(xié)同，才能促進(jìn)反小型無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展和實施。現(xiàn)在，建議成立一個專門針對小型無人機(jī)的類似于聯(lián)合臨時威脅防御組織的聯(lián)合組織。

此外，整合商用貨架需求解決方案，不僅促進(jìn)民營企業(yè)積極研發(fā)新產(chǎn)品，而且政府部門可以利用商用貨架產(chǎn)品進(jìn)行二次研發(fā)以滿足新的軍事需求。但是，這種研發(fā)模式只是簡單滿足政府需求，已經(jīng)很陳舊。為了應(yīng)對商用小型無人機(jī)的威脅，美國國防部必須與商業(yè)公司密切合作才能實現(xiàn)這一目標(biāo)。

來自小型無人機(jī)的潛在威脅會促使軍方對商業(yè)技術(shù)的使用產(chǎn)生新的思考和推動力。但是，也正是這種先進(jìn)技術(shù)的商業(yè)應(yīng)用才是對國家安全最大的挑戰(zhàn)。