劉施陽 師 帥

武警工程大學(xué) 陜西 西安 710086

引言

隨著低空領(lǐng)域的開放,以及智能化、無人化的興起,使無人機(jī)漸漸從軍用轉(zhuǎn)向民用,消費(fèi)級無人機(jī)已呈井噴式發(fā)展。無人機(jī)產(chǎn)業(yè)是近年來發(fā)展最迅猛的行業(yè)之一,據(jù)估算,未來十年其市場規(guī)模在全球范圍內(nèi)將達(dá)到673億美元[1]。正因?yàn)闊o人機(jī)產(chǎn)業(yè)的磅礴發(fā)展與其相對應(yīng)的法規(guī)制度不匹配,導(dǎo)致無人機(jī)“黑飛”事件呈頻發(fā)高發(fā)態(tài)勢,各類安全事故層出不窮,對經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會秩序甚至人員安全都造成了一定程度的威脅。

當(dāng)前社會公眾還無法直面無人機(jī)帶來的安全隱患,公安機(jī)關(guān)對無人機(jī)犯罪也沒有完整的防范體系,無人機(jī)反制技術(shù)發(fā)展本身也滯后于無人機(jī)發(fā)展,種種原因?qū)е聼o人機(jī)反制能力達(dá)不到安全需求?；诖?總結(jié)現(xiàn)有反制技術(shù),針對無人機(jī)反制技術(shù)面臨的問題,研究分析無人機(jī)反制技術(shù)未來發(fā)展趨勢,摸索其發(fā)展脈絡(luò),使其滿足時(shí)代發(fā)展需要,才能夠未雨綢繆,在未來與無人機(jī)的對抗中獲取制勝主動權(quán)。

1 無人機(jī)反制技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 軟攔截

軟攔截主要指通過一定技術(shù)或物理手段,在不破壞無人機(jī)內(nèi)部存儲信息的前提下達(dá)到攔截或者使其失去威脅方式的統(tǒng)稱,其中包括但不限于技術(shù)層面的捕捉和物理層面的攔截。

捕捉的方法最為直接,目前來講,主要可以分為馴服動物捕捉、發(fā)射捕捉網(wǎng)捕捉兩類。

馴服動物捕捉,顧名思義,就是通過馴服鷹、隼等猛禽,采用在成功捕獲目標(biāo)無人機(jī)后給予獎勵的機(jī)制,從小培養(yǎng)其對無人機(jī)的捕捉意識,進(jìn)而達(dá)到無人機(jī)反制的目的。2016年9月12日,荷蘭警方宣布稱訓(xùn)練鷹隼捕獲無人機(jī)以達(dá)到反制目的的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)成功,不久后就會投入使用,在重大節(jié)假日或需要重點(diǎn)保護(hù)的場合,一旦有不明無人機(jī)來犯,這些經(jīng)過培訓(xùn)的獵鷹就可以隨時(shí)出動,解除威脅。但是,此種方法只是基于鷹隼等的條件反射,無法產(chǎn)生思維辨識[2],更何況無人機(jī)的外形或者環(huán)境因素從來都不是一成不變的,而這些變化都極有可能導(dǎo)致捕捉任務(wù)的失敗。

圖1 荷蘭警察訓(xùn)練鷹隼捕捉無人機(jī)

捕捉網(wǎng)捕捉可以分為捕網(wǎng)彈丸和掛載式捕網(wǎng)兩種,通過捕捉網(wǎng)對無人機(jī)進(jìn)行包裹,借此破壞其動力裝置。由于捕捉網(wǎng)工作機(jī)制是對旋翼的纏繞,所以也只能局限于此,對于固定翼無人機(jī)只能望洋興嘆。

1.1.2 干擾

在無人機(jī)反制中,干擾無人機(jī)與飛手、衛(wèi)星之間的連接或者使無人機(jī)產(chǎn)生錯誤認(rèn)知也是常用手段之一。根據(jù)無人機(jī)通信原理,采用信號干擾導(dǎo)致無人機(jī)射頻干擾自適應(yīng)抑制能力超過閾值,進(jìn)而切斷無人機(jī)與其他設(shè)備的聯(lián)系也不失為一條可行性較高的反制措施。2016年,北斗開放實(shí)驗(yàn)室發(fā)布了一套名叫ADS2000的誘騙式無人機(jī)反制系統(tǒng),填補(bǔ)了我國無人機(jī)反制領(lǐng)域的空白,該系統(tǒng)采用干擾、壓制、欺騙相結(jié)合的方式對低空無人機(jī)進(jìn)行偵測并實(shí)現(xiàn)捕捉,成功保護(hù)了無人機(jī)防護(hù)區(qū)域的目標(biāo)安全。

無人機(jī)反制系統(tǒng)持續(xù)發(fā)射干擾信號,當(dāng)錯誤信號成功壓制住真實(shí)信號并使來襲無人機(jī)的錯誤碼率達(dá)到30%時(shí)就會切斷與飛手的連接。采用瞄準(zhǔn)式干擾、阻塞式干擾、相關(guān)干擾等不僅可以使無人機(jī)與飛手之間的上下行數(shù)傳和圖傳鏈路丟失,更能使其喪失全球?qū)Ш叫l(wèi)星信號。采用增設(shè)天線從地面向其發(fā)射虛假信號的方式,令其失去判斷能力或產(chǎn)生錯誤判斷,如通過發(fā)射錯誤位置信息,使無人機(jī)判定為禁飛區(qū),有很大可能觸發(fā)原地降落指令[2]。

1.2 硬摧毀

1.2.1 有形摧毀

有形摧毀指通過可見的方式,如撞擊、爆炸破壞、直接打擊等,對目標(biāo)實(shí)施摧毀。根據(jù)現(xiàn)有無人機(jī)反制武器來看,主要有特制無人機(jī)反制、火力打擊和激光打擊。通過我方無人機(jī)搭載爆炸物或直接撞擊的方式摧毀目標(biāo),雖然成功率較高,但如果發(fā)現(xiàn)目標(biāo)較晚,將無法及時(shí)處置險(xiǎn)情。利用常規(guī)火力如近防炮等進(jìn)行摧毀,不僅彈藥成本高,并且誤傷范圍也大。利用激光的高能量對目標(biāo)實(shí)施打擊,在能夠滿足所需能量的前提下,需要的設(shè)備將會是很大問題,繁重的電源系統(tǒng)、降溫系統(tǒng)以及高精度的聚焦能力也就成為了制約其發(fā)展的主要因素。

隨著消費(fèi)者需求的不斷轉(zhuǎn)型升級和農(nóng)業(yè)市場競爭的持續(xù)加劇，加上農(nóng)業(yè)自然資源和生態(tài)環(huán)境的約束趨緊，高消耗、高污染和低效益的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)難以為繼，合作社需要大力發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)方能持續(xù)成長。與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)不同，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)是廣泛應(yīng)用現(xiàn)代科技、現(xiàn)代工業(yè)提供的生產(chǎn)要素和科學(xué)經(jīng)營管理方法進(jìn)行社會化生產(chǎn)的農(nóng)業(yè)形態(tài)[8]，需要高素質(zhì)的生產(chǎn)人員以及高層次的經(jīng)營管理、專業(yè)技術(shù)以及營銷策劃等人才的強(qiáng)力支撐。然而，由于黔南州農(nóng)村經(jīng)濟(jì)和文化教育發(fā)展水平相對落后，加上中國快速的工業(yè)化和城鎮(zhèn)化發(fā)展對農(nóng)村青壯年勞動力的大力吸納，使得黔南州的農(nóng)業(yè)勞動力具有明顯“386199部隊(duì)”特征，導(dǎo)致合作社人力資本普遍不足，缺乏發(fā)展后勁。

1.2.2 無形摧毀

微波、聲波類武器屬于無形摧毀。微波武器通常利用衍射與電路耦合,導(dǎo)致無人機(jī)內(nèi)部傳感器或特定元件出現(xiàn)擊穿、反轉(zhuǎn)、誤碼、信息抹除等情況,只要微波功率超過特定元件的額定值,無人機(jī)內(nèi)部便會遭受毀滅性打擊。也正由于微波武器所帶來的強(qiáng)大輻射,在其覆蓋范圍內(nèi)的電磁環(huán)境將會不同程度的受到污染[2]。

利用同頻共振原理制造出的聲波武器,直接作用于無人機(jī)保持和調(diào)整飛行姿態(tài)不可缺少的陀螺儀,從這個角度看,聲波武器的發(fā)明更具有針對性。研究表明,無人機(jī)陀螺儀的固有頻率大部分位于低頻率,人耳可接收的頻段正好位于低頻段,由于低頻段聲波無法做到在空氣中定向傳播,僅僅通過提高發(fā)射功率來彌補(bǔ)聲波傳輸過程中的能量損耗的話,勢必會因?yàn)闊o差別攻擊影響到周圍環(huán)境。

2 無人機(jī)反制技術(shù)面臨的問題

2.1 發(fā)展滯后

無人機(jī)反制武器向來都是針對性研發(fā),即針對無人機(jī)武器發(fā)展進(jìn)而形成的反制手段,無法擁有良好的前瞻性和可操作性。隨著現(xiàn)代無人機(jī)的多元化發(fā)展以及更加廣泛地被應(yīng)用于軍事戰(zhàn)爭領(lǐng)域,部分無人機(jī)已經(jīng)能夠擺脫人們所認(rèn)知的“低慢小”固有觀念,向更快、更小、更高、更能載重方向發(fā)展。在當(dāng)前所應(yīng)用的無人機(jī)反制系統(tǒng)中,卻始終沒能很好的做到有效應(yīng)對。當(dāng)然,這是在能夠發(fā)現(xiàn)的前提下,更何況是具備了隱身能力的高端無人機(jī)呢?放眼我國現(xiàn)階段無人機(jī)反制領(lǐng)域,除了一些需要重點(diǎn)保護(hù)的場所,如機(jī)場、重要設(shè)施等配備了較為有效的反制設(shè)備,多數(shù)情況下還只是應(yīng)用了一些落后設(shè)備,再加上會使用者的缺乏,暫且不說能否反制,單從重視程度和應(yīng)用廣度來看,一旦有無人機(jī)對我方目標(biāo)實(shí)施打擊,能夠成功保護(hù)目標(biāo)的可能性可以說是微乎其微。

2.2 效費(fèi)比低

無論做任何事,性價(jià)比都是不得不考慮的關(guān)鍵,如何研制出既能達(dá)到反制效果,又能盡可量耗資少的反制設(shè)備是當(dāng)前階段無人機(jī)反制技術(shù)最需要解決的問題。無論采用哪種反制技術(shù),人力、物力、財(cái)力等投入都是巨大的,反觀無人機(jī)的造價(jià)卻少的可憐,便宜的也不過就幾千元,市面上一些消費(fèi)級無人機(jī)造價(jià)更是少的可憐,而部署一套反制武器動輒需要百萬元[3],即便如此,反制效果也往往不盡人意。除去部署反制武器需要的開銷,培養(yǎng)大量相關(guān)專業(yè)人才更是難如登天。

2.3 次生危害

當(dāng)前無人機(jī)反制技術(shù)的研究大部分還只停留在實(shí)現(xiàn)反制目的階段,對于因反制所可能導(dǎo)致的次生危害只是形成了初步認(rèn)識,并沒有行之有效的解決辦法。使用常規(guī)火力進(jìn)行直接打擊,雖然技術(shù)難度較低,奈何彈藥成本高、誤傷范圍廣,導(dǎo)彈爆炸后的碎片也容易形成附帶危害。激光武器雖然不會有以上問題,但是因激光灼燒所形成的明火也一樣會對墜落范圍形成二次危害[3]。

2019年4月19日,也門胡塞武裝的防空系統(tǒng)擊中一架中國制造的翼龍無人機(jī),無人機(jī)在空中墜落并持續(xù)燃燒。2021年6月21日,據(jù)俄羅斯媒體報(bào)道,當(dāng)?shù)貢r(shí)間20時(shí),美國的一架“掃描鷹”無人偵察機(jī)被也門胡塞武裝導(dǎo)彈擊中并爆炸,在公布的視頻中,無人機(jī)在被擊中后瞬間變成火球,冒著黑煙急速墜落。

據(jù)新聞報(bào)道,2021年10月1日,在河南鄭州高新區(qū)舉行的一場無人機(jī)表演中,多架表演無人機(jī)突然失控,由數(shù)十米的高空落向前來參觀的人群,好在并未造成人員傷亡。

微波武器和聲波武器特點(diǎn)就更加突出,長時(shí)間的運(yùn)作和高能量的輸出不僅增加成本,這種無差別攻擊不僅會對周圍環(huán)境產(chǎn)生較大污染,甚至?xí){到人民群眾的生命安全。

2.4 認(rèn)識缺失

對于社會公眾來說,無人機(jī)的使用為日常生活帶來了便利,為完成特定任務(wù)降低了風(fēng)險(xiǎn),如外賣、快遞、航拍、噴灑農(nóng)藥、遠(yuǎn)程巡控等,卻全然沒能認(rèn)識到對自身隱私、財(cái)產(chǎn),乃至生命產(chǎn)生的威脅。即便是有相關(guān)部門已然認(rèn)識到了無人機(jī)使用的兩面性,但采取的防控和管制措施還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。政府部門從北京奧運(yùn)會開始才真正對無人機(jī)安全問題提起重視,個別省份如廣東、四川、安徽等也相繼出臺了管控規(guī)章,但也都是些關(guān)于無人機(jī)規(guī)格、禁飛區(qū)的設(shè)立以及飛行規(guī)則等內(nèi)容,即便是今年1月份出臺的《“十四五”民用航空發(fā)展規(guī)劃》也多是偏向鼓勵使用性的相關(guān)規(guī)定和研究?？偟膩碚f,我國在全社會范圍內(nèi)對于無人機(jī)的防范認(rèn)識性對薄弱,相關(guān)部門也沒能將其作為一項(xiàng)重點(diǎn)工作來抓,不得不引起對未來無人機(jī)反制領(lǐng)域的擔(dān)憂,無人機(jī)的普遍使用以及本身功能的持續(xù)強(qiáng)大,使得低空安全面臨的漏洞也愈發(fā)增多,利用無人機(jī)實(shí)施恐怖襲擊、偷拍、造勢等違法犯罪活動也只會更加猖獗,對于反制技術(shù)的發(fā)展缺乏相應(yīng)認(rèn)識勢必會造成未來應(yīng)對各類低空事件的被動局面。

3 發(fā)展趨勢

3.1 5G網(wǎng)絡(luò)加持

5G網(wǎng)絡(luò)有三大明顯特點(diǎn):1、速率高。眾所周知,5G網(wǎng)速率高出4G網(wǎng)速率超過10倍;2、時(shí)延低。5G網(wǎng)絡(luò)反應(yīng)速度已然超過人類,時(shí)延僅有幾十毫秒;3、連接廣。同一條件下,5G網(wǎng)絡(luò)擁有4G網(wǎng)絡(luò)無法比擬的連接上限,在保證正常使用前提下,可以實(shí)現(xiàn)比4G網(wǎng)絡(luò)更加廣泛地連接,再搭配以其他技術(shù)的支撐,萬物互聯(lián)指日可待[4]。

借助5G網(wǎng)絡(luò)以上三個特點(diǎn),反制系統(tǒng)也將會有更遠(yuǎn)的偵測范圍,更準(zhǔn)確地偵測精度,并且還能夠?qū)Χ鄠€目標(biāo)同時(shí)實(shí)施壓制。基于這一點(diǎn),我們不僅能夠更早的發(fā)現(xiàn)由無人機(jī)引發(fā)的各類案件,還可以有時(shí)間選擇和構(gòu)建更加完備的攔截措施,規(guī)避實(shí)施攔截時(shí)可能出現(xiàn)的系列風(fēng)險(xiǎn),進(jìn)而更好的保護(hù)目標(biāo)安全,減小甚至避免損失。

2020年6月5日,中國聯(lián)通使用兩架搭載了5G終端“彩虹1號”的無人機(jī)對安陽進(jìn)行了4K超高清直播,飛行期間無人機(jī)的5G傳輸速率竟達(dá)到20Mbps。伴隨著5G技術(shù)的高速發(fā)展和應(yīng)用,利用無人機(jī)所實(shí)施的各類犯罪和作戰(zhàn)體系也會更加高端,這就使得5G+無人機(jī)反制系統(tǒng)變得極其重要。

3.2 裝備精簡高效

這里所說的簡化不是舍棄功能,而是通過減少耗材、體積等達(dá)到輕量化、可攜帶、易操作的目的,更小、更快、更準(zhǔn)才應(yīng)該是我們不懈的追求。波音公司于2016年8月發(fā)布了一款名叫LWS的激光武器系統(tǒng),該系統(tǒng)總重約295kg,可拆分為4部分,由兩人就可完成運(yùn)送,完成組裝部署也不過才15分鐘,但是性能卻十分強(qiáng)悍[3]。最高可達(dá)10KW的激光束不僅擁有“單次發(fā)射成本低”“攻擊次數(shù)無限制”等優(yōu)點(diǎn),還能夠根據(jù)任務(wù)需要調(diào)整功率輸出,更加廣泛地應(yīng)用于各類獲取、跟蹤、識別和摧毀任務(wù),炮彈、無人機(jī)等一旦進(jìn)入35公里防控范圍內(nèi),將會被立即摧毀。性價(jià)比的提高,不僅帶來了使用的便捷,更為推廣使用打下了基礎(chǔ)。

3.3 部署科學(xué)合理

針對各類反制技術(shù)特點(diǎn),充分考慮可能造成的次生危害,科學(xué)的部署反制武器,才能盡量減小實(shí)施反制造成的各種損失。相對來講,在人口密集區(qū)使用軟攔截更為合適,硬打擊所造成的聲光效應(yīng)、無人機(jī)墜毀更能夠引起公眾恐慌,反觀利用電子對抗干擾無人機(jī)導(dǎo)航、圖傳、數(shù)傳功能實(shí)施攔截,盡管在一定程度上會影響到其他設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn),經(jīng)濟(jì)損失和負(fù)面影響卻降到了最低。在重要軍事設(shè)施、重點(diǎn)保護(hù)對象等人員稀少地帶,布設(shè)高性能反制武器,不僅能夠更快捷的保護(hù)目標(biāo)安全,還能帶來恐嚇效果,而無人機(jī)爆炸、墜毀的影響卻微乎其微。

3.4 加強(qiáng)社會認(rèn)知

社會大眾對于無人機(jī)的使用已經(jīng)非常普遍,對于無人機(jī)的妨害卻有失偏頗。筆者認(rèn)為,推動無人機(jī)反制武器研究,首先要從改變社會認(rèn)知開始,以宣傳教育為首選,以法治建設(shè)為助力。

使用新聞報(bào)道、條幅展板、公益廣告等方式,進(jìn)一步加強(qiáng)公眾對恐怖襲擊、墜落傷人、偷拍竊聽等的認(rèn)知,不僅可以提高公眾防范危險(xiǎn)的意識,更能加強(qiáng)對無人機(jī)“黑飛”現(xiàn)象的監(jiān)督舉報(bào)。人們防范意識上來了,下一步就是通過法規(guī)制度加以約束。當(dāng)遇到無人機(jī)對自己產(chǎn)生威脅時(shí),當(dāng)然是第一時(shí)間采取必要措施予以應(yīng)對,如果防衛(wèi)過當(dāng)或因?yàn)檎J(rèn)知錯誤導(dǎo)致不必要的誤會,無人機(jī)發(fā)展必然會收到影響,反過來講,沒有相關(guān)法律的支持,畏首畏尾只能催發(fā)更多違法事件。

4 結(jié)語

隨著5G技術(shù)的全面推廣,無人機(jī)反制領(lǐng)域所面臨的問題也會更加棘手,世界各國都在緊密開展無人機(jī)戰(zhàn)術(shù)和反制技術(shù)研究,如果我們還沉迷于“煙火世界”里,“列強(qiáng)”也一定會再次“飛”到我們面前并給予沉痛打擊,與其被動挨打,不如主動改變公眾思想,加緊技術(shù)研發(fā),扎實(shí)開展實(shí)戰(zhàn)演練,積極研究應(yīng)對措施,掌握未來戰(zhàn)爭中的主動權(quán),方能在各類風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)中立于不敗之地。