无人机蜂群电磁反制手段

胡雷刚　徐艳艳

针对无人机蜂群防御与反制需求，从电磁角度分析其电磁特性及反制手段，为采用电磁手段防御与反制无人机蜂群奠定基础。

在“无人机蜂群物理反制手段”一文分析无人机蜂群物理特性和反制手段基础上，本文从电磁角度分析蜂群电磁特性及反制手段，为采用电磁手段防御与反制无人机蜂群奠定基础。

无人机蜂群电磁特性与弱点

对外公开的无人机蜂群研究主要是美军的“小精灵”“低成本无人机蜂群技术研究”“微型无人机高速发射演示”“近战隐蔽一次性自主无人机”等项目，综合上述项目中无人机特点（美军无人机蜂群项目无人机具体参数参见本刊2018年第11期“美军无人机蜂群技术发展现状与趋势”），分析无人机蜂群电磁特性，进而寻找其弱点。

无人机蜂群电磁特性

无人机蜂群电磁特性主要有：

（1）信号功率有限

无人机蜂群以微小型无人机为主，携带载荷重量有限，如“小精灵”无人机质量约320kg、最低指标载荷27.3kg、最佳指标载荷54.5kg，“郊狼”重5.4-6.4kg、载荷1.8-2.7kg，“山鹑”重0.3kg，“蝉”单机重659或更轻，主要组成部件（包括机翼）为电路板，载荷融在机身电路板内。载荷重量有限，则机上测控与通信设备规模及能源供给受限，通常蜂群无人机发射信号功率有限，通信作用距离近。

（2）群内组网通信

无人机蜂群数量多，单无人机载荷有限，为完成复杂任务通常采用组合多种载荷模块，分布协同，如“小精灵”防区外发射，携带载荷分布式协同遂行任务;“蝉”空中布撤投放，降落后通过数据链互连成自组织网络，在指定区域形成稳定的“无人探测蜂群”;蜂群内无人机之间组网通信，无人机蜂群可采用移动自组网通信技术，能应对拓扑结构变化、部分无人机毁伤等状况，具有较强鲁棒性和自适应能力。

（3）测控隐蔽性强

无人机蜂群可投放或发射的无人机数量多，如“郊狼”已实现40s发射30架，理想目标是6s发射30架;“山鹑”已进行数百次试验，开展F/A-18F“超级大黄蜂”战斗机在Ma0.6飞行中投放103架验证;“蝉”无人机可通过P-3“猎户座”侦察机投放，每个发射管可携带、释放32架。智能化程度较高的蜂群投放或发射后可完全自主执行任务，即使需有限人工控制的蜂群，由于其低成本特点及一定程度的自主控制能力，测控需求也较大中型无人机弱，测控隐蔽性强，再辅以通信信号功率控制技术，无线电侦察无人机蜂群困难。

（4）雷达反射截面小

无人机蜂群多由微小型无人机组成，无人机大多体积小，如“郊狼”无人机长0.79m，高度0.3m，翼展1.47m;“山鹑”无人机，长约16.5cm，翼展30cm;“蝉”无人机单机重659或更轻，机身3D打印，自身無动力装置，滑翔比约3.5。构成蜂群的微小型无人机自身体积小，再辅以外形隐身设计、采用隐身材料、低空/超低空飞行等手段，雷达横截面小，雷达探测困难。

无人机蜂群电磁弱点

无人机蜂群电磁弱点主要有：

（1劂控协同依赖通信

由于蜂群组成无人机多为微小型无人机，载荷有限，一方面在当前自主能力有限条件下，后方控制站或平台仍需对蜂群测控，失去人工交互控制，蜂群自主执行任务能力大幅下降;另一方面，单机载荷有限，需要多无人机分别搭载不同载荷模块，组合完成复杂任务，蜂群内无人机协同依赖机间通信。

（2）蜂群定位依赖导航

目前蜂群智能水平有限，尚未实现完全自主侦察、攻击，如“山鹑”集体决策、自修正和自适应编队飞行也仅在演示阶段，很长一段时间内仍需“人工指挥+无人机蜂群”方式，依赖通信导航飞行、定位，如“郊狼”、“蝉”主要依据预定参数按全球定位系统导航飞行;消费级或商用无人机依赖无线链路控制，甚至通过开放链路传输指令，目前无人机蜂群仍依赖导航、定位或操控信号。

（3）自主智能依赖软件

无人机蜂群自主编队、自适应控制、自主任务规划、目标智能识别等都依赖于无人机机上算法、软件，入侵其软件或软件所依附的芯片、电路板等硬件损坏，都会丧失自主能力;同时无人机蜂群组网通信存在网络安全隐患，利用其拓扑结构变化、路由算法弱点、安全认证漏洞或软件缺陷，较单机测控更有机会变换入侵蜂群网络，获取其侦察任务信息，或夺取操作控制无人机的权限。

电磁反制无人机蜂群手段分析

通信干扰

无人机蜂群尚未实现完全自主侦察、攻击，主要采取“人工指挥+蜂群无人机”方式控制，且其侦察情报信息也需要传送回敌方接收平台，因此测控与信息传输的通信链路仍是无人机蜂群的关键环节;干扰其通信链路可压制无人机使其失去敌方控制、无法回传情报信息，甚至致使无人机失控、电池耗尽坠毁。

俄罗斯“驱蚊剂”电子战系统可干扰、压制微型无人机通信频道，专门应对无人机蜂群，该系统重20吨，可安装在军用卡车上机动;此外俄罗斯“蔷薇航空”电子战系统，可同时对多种型号无人机实施电磁压制和指令欺骗。

俄罗斯电子公司新近发布无线电屏蔽系统“攻击-DBS”，针对使用2GHz-6GHz通用频段的微小型无人机，探测半径1500m，可在半径1000m范围内屏蔽其通信及导航频道，阻止未经许可的无人机进入保护空域;该系统在阻止入侵无人机时不影响己方无人机通信导航设备工作，通过联网工作可扩大保护空域范围。

导航干扰

无人机侦察、攻击通常需要精确定位，且自主飞行微小型无人机都依赖导航系统，目前导航定位主要采取全球定位系统（ GPS）导航、或全球定位系统导航与惯性导航结合方式;干扰导航信号使无人机无法获得精确导航数据，可让扰乱其基于全球定位系统导航的飞行规划，无法自主飞行至预定目标，失去精确坐标信息也可使其侦察情报价值减弱或丧失。

美国巴特尔公司（ Battelle）的DroneDefender反无人机设备，外形似步枪，可干扰全球定位系统导航，有效范围400m，能快速阻止依靠全球定位系统导航或实时遥控的无人机，以及切断无线电引爆信号，该设备灵活便捷、发射速度快、工作时间长，枪支重量4.5kg，冷启动时间仅O.1s，携带备用电池情况下持续工作时间可达5h。澳大利亚Drone Shield公司的Drone Gun反无人机电磁枪，重量达5.9kg、充电时间2h、有效射程2kg，可干扰2.4GHz和5.8GHz通信链路以及全球定位系统和GLONASS导航信号，切断无人机与遥控器之间的通信，迫使无人机降落或返回。

导航诱骗

无人机蜂群大都依赖全球定位系统导航，而全球定位系统导航信号微弱、易于伪造，在切断无人机蜂群与敌方通信链路后，可以利用信号更强的伪造全球定位系统信号重构“蜂群”坐标，诱骗其降落或偏离己方重要目标，再实施捕获或打击。

2011年12月，伊朗通过切断指控通信、伪造全球定位系统信号诱骗俘获一架美军RQ-170“哨兵”无人机，2010年12月，伊朗采取同样方法又俘获一架美军“扫描鹰”无人机，累计俘获4架无人机。

入侵控制

通过截获、破译大量通信数据，可以入侵无人机蜂群指控链路，或者入侵商用无人机的开放遥控链路，能够获得无人机控制权，实施降落消除我方威胁，或者回传虚假、伪装侦察情报信息欺骗敌方，甚至反向攻击对敌方造成毁伤。破解敌方专用指控通信链路较困难，但对商用无人机入侵控制是实施反制的有效途径。2009年伊拉克什叶派武装分子曾利用网络入侵“掠夺者”无人机视频系统。电磁手段反制蜂群的优势与局限

电磁手段反制蜂群的优势

相比于枪、炮、导弹等物理毁伤手段以及激光定向能手段，电磁手段反制无人机可同时影响、控制或毁伤指定方向或区域多架无人机，且无附带损伤，在反无人机编队、无人机蜂群方面有独特优势。

（1）反制作用区域宽。由于电磁特性，通信干扰和导航干扰在一定距离范围内有干扰效果，微波毁伤在波束方向和一定距离范围内产生毁伤效果，在信号接收范围内可同时导航诱骗或入侵控制多架导航/控制方式相同的无人机，电磁手段较单点物理毁伤或单点捕获具有反制区域宽的特点。

（2）电磁设备可机动。通信干扰、导航干扰、导航诱骗和入侵控制手段所用设备大多较灵巧，如，美国DroneDefender反无人机枪和澳大利亚DroneGun反无人机枪均可单兵携带使用，俄罗斯电子战系统“驱蚊剂”、美国雷声公司微波武器“相位器”可安装在军用卡车上机动。

（3）有条件物理捕获。通信干扰、导航诱骗能使蜂群无人机失去敌方控制或脱离敌方预定规划，在条件许可情况下可对蜂群无人机实施捕获，获得蜂群无人机物理实体，如伊朗屡次利用切断指控通信、伪造全球定位系统信号方法诱骗俘获美军无人机。

（4）有条件反向攻击。在入侵无人机蜂群通信网络条件下，通过蜂群向敌方回传虚假侦察信息或攻击结果，可对敌方实施欺骗;甚至在入侵无人机蜂群控制软件条件下，可获得无人机蜂群控制权，操纵蜂群无人机对敌方实施反向攻击。

电磁手段反制蜂群的局限

虽然电磁手段有上述优势，但在没有彻底物理毁伤或捕获时，电磁手段反制蜂群仍有局限性，部分表现为：

（1）限制性反制，较难物理性毁伤。通信干扰、导航干扰为防御性反制，限制敌方无人机蜂群正常功能，在敌无人机失控坠落或被捕获前，不能使敌蜂群彻底丧失作战能力，超出干扰作用距离或敌蜂群自适应调整后，干扰手段存在失效风险，敌无人机蜂群有可能恢复至正常功能。

（2）针对性有效，对特定类型蜂群。通信干扰手段仅对已知敌方无人机工作频点或频段范围时有效，导航干扰、导航诱骗手段仅对采用全球定位系统导航的无人机有效，入侵控制也仅对已知敌方软件系统漏洞的无人机有效，因此上述手段有针对性地对特定无人机蜂群有反制效果，需战前深入了解敌无人机蜂群信息，做好足够反制储备。

（3）有前提条件，需预警探测支持。由于电磁手段受距离限制，反无人机枪作用距离较近，电子战系统、微波武器作用距离远些，以及导航诱骗、入侵控制都要已知敌无人机蜂群飞行区域，在小目标、多目标连续探测和跟踪的基础上，都需要预警探测的支持，协同配合工作。电磁手段反制蜂群的建议

（1）积极研发电磁反制武器

无人机蜂群以功能相对单一的低成本单元非对称式抵消传统大型多功能平台的能力，获得广泛关注，特别是美军对无人机蜂群开展大量研究、试验和演示验证，技术日趋成熟;关注无人机蜂群关键技术、作战运用的同时，积极开展电磁反制技术与武器研究，主动应对无人机蜂群防御与反制问题。

（2）深度掌握外军蜂群信息

由于电磁手段具有较强的针对性，需要持续跟踪外军无人机蜂群发展方向和进展，深度掌握外军无人机蜂群气动外形、通信频段、工作特点、使用方式等信息，做好防御无人机蜂群信息储备、反制预案。

（3）前向完善预警探测网络

灵敏有效的预警探测是防御和反制无人机蜂群的基础。由于体积小、雷达反射面小、低空/超低空飞行等特点，无人机蜂群远距探测困难、跟踪要求高、目标数量多，为应对其威胁，应组合式探测集成雷达、光电、红外、声音和其他传感器，建立空中探测与地面传感器探测相結合的预警探测网络，各级严密划分探测空域、实时共享侦察信息，合理分配目标、安排打击次序，协同防御反制。

（4）后向集成综合反制手段

由于电磁手段通常难以物理毁伤无人机，应通过及时有效手段评估反制效果。由于无人机蜂群携带任务载荷多为微小型电子设备，部分电子设备在未完全毁伤、有电源或电池供电条件下仍可以侦察、监视或释放干扰信号，如“蝉”无人机即使落地仍能正常侦察情报，所以电磁手段需向后与其他反制手段、与毁伤评估结合起来，评估对无人机机体的打击效果、任务载荷毁伤情况，判断其是否仍处于工作状态，是否需要进一步打击。

结束语

综上分析，常用电磁手段作用距离短，较适用于反制低、慢、小无人机;反无人机技术尚处于起步阶段，在反无人机基础上，无人机蜂群防御与反制方法手段尚处于探索阶段，虽然各类反无人机武器层出不穷，但能用于实战有效克制无人机蜂群的武器系统尚需一段时间，本文研究为利用电磁手段防御与反制无人机蜂群提出了意见与建议。