白皮書涵蓋：

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

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

  ·用于擊敗無人機威脅的硬殺傷(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方面

  ·Meteksan 的 KAPAN 反無人機系統(tǒng)作為開放式架構反無人機系統(tǒng)的一個例子

  隨著小型無人機的可用性增加，對強大的反無人機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)境和要保護的區(qū)域而異，因此開放的系統(tǒng)架構允許根據(jù)特定需求定制每個子系統(tǒng)。

  微型無人機(UAV)，俗稱“無人機”，由于其自主能力、可用性和經濟性，在許多領域得到廣泛應用。它們被安全部隊廣泛用于偵察、監(jiān)視和邊境安全，以及許多其他民用應用，特別是在農業(yè)、建筑、攝影和運輸領域。然而，這種擴散和易用性也為無人機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。保護軍事和民用關鍵設施免受這一新威脅的需要是近年來對抗無人機系統(tǒng)發(fā)展的主要觸發(fā)因素。

  反無人機系統(tǒng)是一種底層防空系統(tǒng)，其結構特點類似于模塊化和多層防空系統(tǒng)。盡管每個防空系統(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復雜的子系統(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，反無人機系統(tǒng)就是所謂的系統(tǒng)體系。

  在反無人機系統(tǒng)中，每個子系統(tǒng)的要求、類型和數(shù)量可能會因要保護的設施或基礎設施、可能的威脅場景、區(qū)域和項目預算而大不相同。因此，解決方案集不是唯一的，必須通過定制和調整系統(tǒng)體系結構來實現(xiàn)最佳解決方案，作為每個應用程序的定制系統(tǒng)解決方案。

  圖1：對抗無人機系統(tǒng)結構

  傳感器系統(tǒng)

  在廣域范圍內對小型低速無人機進行檢測、定位、跟蹤、分類和識別以進行防護是一個需要有效解決的復雜問題，當考慮到自主無人機和群體攻擊時，這一問題變得更具挑戰(zhàn)性。因此，對抗無人機系統(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包括雷達、無源RF-DF(測向)、光電和熱(EO/IR)攝像機以及聲學系統(tǒng)。圖2給出了這些技術在距離、定位精度、體積掃描、環(huán)境條件、跟蹤和分類能力、自主、多目標擴展性能和成本等方面的主要特征的一般比較圖。

  圖2：無人機傳感器系統(tǒng)關鍵特性對比圖

  在探測和跟蹤方面，雷達由于其精確定位、自主和多目標檢測性能，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系統(tǒng)的主要傳感器。這些反無人機雷達應采用有效的雷達信號處理算法進行專門設計，以檢測目標，并從處理后的信號中提取固有特征，以便自動檢測和分類，因為低RCS、低速無人機與鳥類具有相同的關鍵特征。

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

  圖3：視網(wǎng)膜遠距無人機探測雷達

  為了擴大態(tài)勢感知區(qū)域，將具有高探測范圍的被動RF-DF傳感器用作預警傳感器。一些RF-DF傳感器還支持通過其預裝的無人機通信頻率庫進行識別和分類。但EO/IR系統(tǒng)確保了最精確的分類。高分辨率攝像機和熱成像技術被用于在多種背景下捕獲無人機。從EO/IR傳感器接收到的這些光學和熱數(shù)據(jù)通過定制的基于AI的算法進行處理，以獲得保護區(qū)的最佳性能。另一方面，盡管無人機的聲學特征也為分類提供了足夠的數(shù)據(jù)，但聲學傳感器在有效范圍有限的對抗無人機系統(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，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系統(tǒng)中最常用的方法。干擾機通過干擾無人機控制和導航所依賴的所有無線電通信信道和GNSS信號來擊敗無人機。一旦無人機失去控制和導航信號，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。干擾機的主要缺點是對自主無人機攻擊無效，但由于在沒有全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)的情況下累積導航錯誤，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導航衛(wèi)星系統(tǒng)信號來欺騙、控制或誤導敵方無人機。然而，對于使用受保護的通信鏈路構建的無人機，很難實施欺騙。

  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)的配置應根據(jù)要保護的區(qū)域、附帶損害的風險和影響以及預算進行選擇。

  指揮控制系統(tǒng)

  指揮與控制部是反無人機系統(tǒng)的策劃者和決策者，負責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根據(jù)從安裝區(qū)域收集的真實數(shù)據(jù)進行培訓和優(yōu)化。

  總而言之，對抗無人機系統(tǒng)的要求并不統(tǒng)一，根據(jù)資產和待保護區(qū)域的不同而有所不同。因此，對抗無人機系統(tǒng)必須具有開放式系統(tǒng)架構，并且必須通過配置、調整、培訓和優(yōu)化子系統(tǒng)來定制每個解決方案。

  Meteksan Defense KAPAN反無人機系統(tǒng)(圖4)是開放式體系結構反無人機系統(tǒng)的一個很好的例子，它具有模塊化和可擴展性的成本效益。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，為邊境和關鍵基礎設施安全提供卓越的無人機檢測、跟蹤和中和性能，從而滿足所有客戶特定的要求。

  圖4：卡潘反無人機系統(tǒng)