用無人機反無人機

王紅雨、鹿存躍 悅智網

近年來，無人機行業快速發展，微小型無人機在民用領域的普及趨勢正逐步呈現，由此帶來的低空安全問題也日益突出。多旋翼無人機、遙控直升機、輕型/超輕型飛機等民用消費級無人機操作簡單、價格便宜、獲取容易、可隨時隨地起降，因而其應用也越來越廣泛。由於其飛行高度低、飛行速度慢、雷達反射面積小（即所謂的「低慢小」航空器），在地面上難以發現，難以管控。這些微小型無人機在失控和被誤用或惡意使用時可能會對國家、社會和個人造成較大的危害。

民用消費級無人機的潛在威脅為：誤闖誤入，威脅正常航道安全（航空衝突、空防安全）；攜帶偵察裝置進行敵意偵察或非法測繪，威脅國家安全；攜帶爆炸裝置進行恐怖襲擊，威脅社會和個人安全。政治軍事要地、大型活動現場、重要民生現場均面臨來自「低慢小」航空器非法闖入、空中偵察測繪、恐怖襲擊等現實威脅。

無人機的技術體系不完善會造成無人機的失控，進而形成安全問題；無人機的誤用、濫用和惡意使用也會形成安全問題，急需在法律層面和國家管理層面建立應對體系。

在民用無人機法律法規方面，美國、歐盟和英國起步較早，均推出了相應的法律文件，並有專門的政府管理機構。美國聯邦航空管理局（FAA）隸屬美國運輸部，其職責為負責民用航空安全和監督聯邦航空機構的行為，其專門成立了「無人機項目辦公室」對無人機進行管理，成立了「小型無人航空系統航空立法委員會」負責相應立法和標準的制定工作。歐洲航空安全局(EASA)為歐盟專門的航空安全機構。借鑒國外經驗，許多專家都在呼籲國家建立專門的無人機安全管理機構，由軍方、空域監管部門、公共安全監管部門、通用航空監管部門（協會）、行業監管部門（如農業部）和其他相關部門/協會等聯合組建，負責無人機的各種管理、立法和標準的制定，並建立日常管理委員會，協調各部門的管理職能，分明職責，進行有效的聯合管理。無人機是一種工具而不是一個行業，對管理而言，安全是唯一目標，應借鑒國外民用無人機安全管理經驗，從建立標準到安全性評估，全面系統地對民用無人機的安全性進行規範，最終實現與有人駕駛的飛機同等的安全水平。

民航局飛行標準司頒布了《民用無人機系統駕駛員管理規定》（2016）、《輕小無人機運行規定》（2015）、《無人機空中交通管理辦法》（2016）、《無人機適航管理辦法》（徵求意見中），各無人機應用部門也都在考慮制定行業標準，但是國內無人機安全管理仍存在許多問題和困難。法律法規正在制定過程中，但各自為政、缺乏責任主體的現實造成了無人機立法和管理的諸多困難。

對低空飛行的非合作違規無人機進行處置的難點在於探測困難、威脅程度難以判斷和缺乏可靠的打擊手段。一方面，各種微小型無人機的飛行高度低，可探測性差，被發現距離近，可攔截時間短，攔截率很低，探測雷達主要集中在軍方和機場，在高樓林立的城市裡難以奏效；另一方面，也沒有專用的針對性打擊武器，一般的防空武器系統很難跟蹤、判斷並對其進行有效的威脅和打擊，有些只能發現而無法打擊。在城市上空飛行的違規無人機更加難以應對，干擾其通信鏈路、導航定位和機載設備的軟殺傷手段有時並不能確保起效，利用常規武器攔截打擊，不僅成本高，成功率低，而且存在過度殺傷和附帶殺傷等問題。另外，已有的防空或城市安防系統笨重，缺乏機動性，難以應對隨時隨地都可能出現的低空無人機威脅。城市安全管理部門不但缺乏有效的探測手段，更缺乏針對違規無人機的有效打擊/拒止手段。研發有針對性的無人機攔截/拒止裝備，建立有效、可靠的低空安防體系已變得非常迫切。

高機動主動捕獲式飛行器

建立低空安防體系需要研製新的更有效的無人機打擊手段。「無人機反無人機」是一種有發展前景的反無人機技術手段，指的是利用具備空中高機動能力的無人機來對抗違規無人機。上海交通大學近年來在「無人機反無人機」技術領域取得了進展，提出了一類固定翼、多旋翼相融合的傾轉機身式無人機，該類無人機兼具多旋翼無人機的垂直起降能力和固定翼無人機的高速巡航能力，採用了四旋翼和方向舵複合控制方案，具備空中高機動格鬥能力。上海交通大學在該類無人機技術的基礎上發展了「高機動主動捕獲式飛行器」，其採用雙層固定機翼布局，後置四旋翼驅動器，前置掛網，利用地面指揮系統和機載雷達進行複合制導，實現對違規無人機的網捕，然後將其帶到處置地點。該反無人機系統在一定程度上克服了目前反無人機技術手段普遍存在的使用成本高、操作安全性低、有效性差等缺點。

一種打擊手段往往難以奏效，綜合打擊手段效率更高也更有效。建立低空安防體系需要將遠、中、近程的打擊手段合理布局，形成綜合的打擊手段。常規的「馬奇諾防線」式的防衛體系建設方式已不能應對隨時隨地都可能出現的違規無人機探測和拒止需求。上海交通大學聯合航天科技集團公司第八研究院提出了高機動、快響應低空安防體系建設方案，依據其現有的雷達、高性能無人機、微型導彈、應急通信等新技術，規劃了性能基本完備的整體方案，同時也保留了與其他新技術的介面。所提出的系統既能融入現有防空和城防系統，定點執行「低慢小」目標監控和拒止任務，也能獨立執行移動作戰任務。

中央電視台記者採訪本文作者王紅雨

對於防衛熱點，規劃了3層防衛體系：末端作戰區、中近程防衛作戰區和遠程防衛作戰區。防衛體系的建立依賴於快速反應的車載移動基站。系留多旋翼升空平台和所搭載的微型SAR、光電雷達和通信圖傳系統構成監控網路，垂直起降式傾轉機身網捕無人機實施對目標的抵近偵察和高機動網捕，當目標速度高於網捕無人機的作戰能力時，使用機載/地面低毀傷微型導彈對目標進行網捕或摧毀。城市有多個熱點，而且可能動態變化，車載基站可以快速機動，根據需求構建動態的城市防衛體系。由於有高性能無人機的支持，實際作戰區域可以達到遠程防衛作戰區，系統目標監控和拒止性能彈性好。

總之，上海交通大學所提出的高機動、快響應低空安防體系建設方案，採用多手段的聯合布防，使得系統對違規無人機具有更強、更可靠的監控和拒止能力。系留多旋翼無人機升空平台能夠長時間工作，並具有一定的跟隨性能，為通信和監控提供了一種低成本、高性能的支撐手段。高機動網捕無人機能夠適應城市複雜的環境，實現垂直起降，同時其固定翼高速巡航飛行模式又節約了能量，增大了航程。舵機和多旋翼並用的控制模式使其具有高機動能力，能可靠實現對目標的網捕。得益於高性能無人機和低毀傷微型導彈，系統的拒止/打擊區域能夠覆蓋監控區域，達到遠程防衛作戰區，系統管控範圍大。該體系既能融入現有防空和城市安防體系，定點執行針對無人機的監控/拒止任務，也能獨立執行移動作戰任務，提高了低空安防體系的有效性和可靠性。

專家簡介

王紅雨博士：上海交通大學儀器科學與工程系導航及無人機技術研究所所長。

鹿存躍博士：上海交通大學儀器科學與工程系副教授。