白皮書涵蓋：

  ·將反無人機(jī)系統(tǒng)架構(gòu)分解為傳感器、指揮和控制以及擊敗子系統(tǒng)

  ·比較常用于檢測無人機(jī)的四種傳感器類型：雷達(dá)、無源 RF-DF(測向)、光電和熱學(xué) (EO/IR) 攝像機(jī)以及聲學(xué)

  ·用于擊敗無人機(jī)威脅的硬殺傷(動能)和軟殺傷(非動能)系統(tǒng)

  ·命令和控制系統(tǒng)如何做出決策并管理殺傷鏈的各個(gè)方面

  ·Meteksan 的 KAPAN 反無人機(jī)系統(tǒng)作為開放式架構(gòu)反無人機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)例子

  隨著小型無人機(jī)的可用性增加，對強(qiáng)大的反無人機(jī)解決方案的要求也在增加。這些解決方案的要求可能因環(huán)境和要保護(hù)的區(qū)域而異，因此開放的系統(tǒng)架構(gòu)允許根據(jù)特定需求定制每個(gè)子系統(tǒng)。

  微型無人機(jī)(UAV)，俗稱“無人機(jī)”，由于其自主能力、可用性和經(jīng)濟(jì)性，在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。它們被安全部隊(duì)廣泛用于偵察、監(jiān)視和邊境安全，以及許多其他民用應(yīng)用，特別是在農(nóng)業(yè)、建筑、攝影和運(yùn)輸領(lǐng)域。然而，這種擴(kuò)散和易用性也為無人機(jī)的敵對使用打開了大門，使其成為廣泛用作不對稱戰(zhàn)爭威脅的武器。保護(hù)軍事和民用關(guān)鍵設(shè)施免受這一新威脅的需要是近年來對抗無人機(jī)系統(tǒng)發(fā)展的主要觸發(fā)因素。

  反無人機(jī)系統(tǒng)是一種底層防空系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)類似于模塊化和多層防空系統(tǒng)。盡管每個(gè)防空系統(tǒng)都是針對一系列空中威脅開發(fā)的，但其殺傷鏈主要由三個(gè)復(fù)雜的子系統(tǒng)組成：傳感器系統(tǒng)、指揮控制系統(tǒng)和擊敗系統(tǒng)(圖1)。根據(jù)這一特點(diǎn)，反無人機(jī)系統(tǒng)就是所謂的系統(tǒng)體系。

  在反無人機(jī)系統(tǒng)中，每個(gè)子系統(tǒng)的要求、類型和數(shù)量可能會因要保護(hù)的設(shè)施或基礎(chǔ)設(shè)施、可能的威脅場景、區(qū)域和項(xiàng)目預(yù)算而大不相同。因此，解決方案集不是唯一的，必須通過定制和調(diào)整系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)最佳解決方案，作為每個(gè)應(yīng)用程序的定制系統(tǒng)解決方案。

  圖1：對抗無人機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

  傳感器系統(tǒng)

  在廣域范圍內(nèi)對小型低速無人機(jī)進(jìn)行檢測、定位、跟蹤、分類和識別以進(jìn)行防護(hù)是一個(gè)需要有效解決的復(fù)雜問題，當(dāng)考慮到自主無人機(jī)和群體攻擊時(shí)，這一問題變得更具挑戰(zhàn)性。因此，對抗無人機(jī)系統(tǒng)的傳感器取決于不同的模式。傳感中常用的四種傳感器類型無人機(jī)包括雷達(dá)、無源RF-DF(測向)、光電和熱(EO/IR)攝像機(jī)以及聲學(xué)系統(tǒng)。圖2給出了這些技術(shù)在距離、定位精度、體積掃描、環(huán)境條件、跟蹤和分類能力、自主、多目標(biāo)擴(kuò)展性能和成本等方面的主要特征的一般比較圖。

  圖2：無人機(jī)傳感器系統(tǒng)關(guān)鍵特性對比圖

  在探測和跟蹤方面，雷達(dá)由于其精確定位、自主和多目標(biāo)檢測性能，以及無論環(huán)境條件如何都具有足夠的射程，而主要用作對抗無人機(jī)系統(tǒng)的主要傳感器。這些反無人機(jī)雷達(dá)應(yīng)采用有效的雷達(dá)信號處理算法進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，以檢測目標(biāo)，并從處理后的信號中提取固有特征，以便自動檢測和分類，因?yàn)榈蚏CS、低速無人機(jī)與鳥類具有相同的關(guān)鍵特征。

  Retinar FAR-AD無人機(jī)檢測雷達(dá)(圖3)是經(jīng)現(xiàn)場驗(yàn)證的高精度三維反無人機(jī)雷達(dá)之一，它結(jié)合了這些特殊算法和波形來檢測、跟蹤和分類無人機(jī)。Retinar FAR-AD還提供40度仰角以實(shí)現(xiàn)廣泛有效的區(qū)域覆蓋，并提供30 rpm轉(zhuǎn)速以有效跟蹤快速移動和靈活的目標(biāo)，此外，還提供微多普勒特征分析功能以進(jìn)行識別。

  圖3：視網(wǎng)膜遠(yuǎn)距無人機(jī)探測雷達(dá)

  為了擴(kuò)大態(tài)勢感知區(qū)域，將具有高探測范圍的被動RF-DF傳感器用作預(yù)警傳感器。一些RF-DF傳感器還支持通過其預(yù)裝的無人機(jī)通信頻率庫進(jìn)行識別和分類。但EO/IR系統(tǒng)確保了最精確的分類。高分辨率攝像機(jī)和熱成像技術(shù)被用于在多種背景下捕獲無人機(jī)。從EO/IR傳感器接收到的這些光學(xué)和熱數(shù)據(jù)通過定制的基于AI的算法進(jìn)行處理，以獲得保護(hù)區(qū)的最佳性能。另一方面，盡管無人機(jī)的聲學(xué)特征也為分類提供了足夠的數(shù)據(jù)，但聲學(xué)傳感器在有效范圍有限的對抗無人機(jī)系統(tǒng)中是一種不太常見的選擇。

  擊敗系統(tǒng)

  一旦發(fā)現(xiàn)并識別出敵方無人機(jī)，必須通過硬殺傷(動能)或軟殺傷(非動能)擊敗系統(tǒng)將其壓制。由于無人機(jī)的小型、快速移動和敏捷特性，硬殺傷解決方案依賴于短程物理殺傷。此外，像武器這樣的解決方案會造成嚴(yán)重的附帶損害，因此在民用和人口稠密的地區(qū)不受歡迎。此外，動力學(xué)解是一對一的，在群體攻擊中需要線性縮放，這使得它們不具有成本效益。

  另一方面，軟殺傷解決方案干擾和欺騙是對抗無人機(jī)系統(tǒng)中最常用的方法。干擾機(jī)通過干擾無人機(jī)控制和導(dǎo)航所依賴的所有無線電通信信道和GNSS信號來擊敗無人機(jī)。一旦無人機(jī)失去控制和導(dǎo)航信號，它們就會切換故障安全模式(自動返回或立即著陸模式)，而無法完成任務(wù)。干擾機(jī)的主要缺點(diǎn)是對自主無人機(jī)攻擊無效，但由于在沒有全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的情況下累積導(dǎo)航錯(cuò)誤，這些攻擊通常不會成功或影響有限。另一種軟殺傷解決方案是通過生成偽造的控制和全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)信號來欺騙、控制或誤導(dǎo)敵方無人機(jī)。然而，對于使用受保護(hù)的通信鏈路構(gòu)建的無人機(jī)，很難實(shí)施欺騙。

  與傳感器系統(tǒng)一樣，沒有任何失效系統(tǒng)對每種情況都完全有效，失效系統(tǒng)的配置應(yīng)根據(jù)要保護(hù)的區(qū)域、附帶損害的風(fēng)險(xiǎn)和影響以及預(yù)算進(jìn)行選擇。

  指揮控制系統(tǒng)

  指揮與控制部是反無人機(jī)系統(tǒng)的策劃者和決策者，負(fù)責(zé)管理殺傷鏈中的所有活動。它接收來自各種傳感器的數(shù)據(jù)，并通過傳感器融合算法生成獨(dú)特的空中圖像。在通用作戰(zhàn)顯示器上，它在數(shù)字地圖上顯示威脅信息，如位置、分類和識別，以及探測和擊敗區(qū)域，以實(shí)現(xiàn)態(tài)勢感知。然后，根據(jù)所選模式，通過使用威脅評估和武器分配等決策支持算法，自動或手動應(yīng)用最合適的對策。根據(jù)所選擇的傳感器和失效系統(tǒng)，所有基于AI的決策支持算法都應(yīng)根據(jù)從安裝區(qū)域收集的真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行培訓(xùn)和優(yōu)化。

  總而言之，對抗無人機(jī)系統(tǒng)的要求并不統(tǒng)一，根據(jù)資產(chǎn)和待保護(hù)區(qū)域的不同而有所不同。因此，對抗無人機(jī)系統(tǒng)必須具有開放式系統(tǒng)架構(gòu)，并且必須通過配置、調(diào)整、培訓(xùn)和優(yōu)化子系統(tǒng)來定制每個(gè)解決方案。

  Meteksan Defense KAPAN反無人機(jī)系統(tǒng)(圖4)是開放式體系結(jié)構(gòu)反無人機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)很好的例子，它具有模塊化和可擴(kuò)展性的成本效益。它通過集成必要的傳感器和失效系統(tǒng)，并在指揮控制系統(tǒng)的管理下，為邊境和關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施安全提供卓越的無人機(jī)檢測、跟蹤和中和性能，從而滿足所有客戶特定的要求。

  圖4：卡潘反無人機(jī)系統(tǒng)