灵巧干扰技术在低空防御领域的应用及趋势研究

摘要

近年来,低成本商用无人机攻击战法已经彻底改变了战场的常规战法,各国在构建无人化作战体系及增强作战攻击能力的同时,也着重提高相关防御能力。

近年来,低成本商用无人机攻击战法已经彻底改变了战场的常规战法,各国在构建无人化作战体系及增强作战攻击能力的同时,也着重提高相关防御能力。同时,随着我国低空经济建设的如火如荼,低空安全成为越来越重要的现实命题。

在低空防御领域,灵巧干扰正以其独特的技术优势,有效地解决了 DIY FPV 穿越机和各种高抗干扰无人机的反制难题,为低空防御领域提供了精准打击解决新方案。

高抗干扰性无人机控制系统对反无人机技术提出了新挑战

为了提升无人机的抗干扰性,目前普遍采用的技术有 MIMO 技术、隐藏频点、大功率、跳频 FHSS、扩频 DSSS、信号加密及自适应滤波技术等。

MIMO 天线能大幅增强无人机的接收灵敏度,确保能在更远的距离接收到遥控器发出的指令信号并不被其他类似信号干扰。而多个隐藏频点和大功率技术作为常规无人机抗干扰技术的两大发展方向,前者往往通过不公开的特殊频点来动态规避反无人机设备的固定频段配置;后者则采用有意加大遥控器发射功率的方式,达到远距离传输和抗 VCO 压制干扰的目的。

另外,跳频 FHSS 技术通过伪随机序列快速切换载波频率来传输信号,形象描述就是「打一枪换一个地方」,让敌方难以锁定或干扰通信链路。

扩频 DSSS 技术通过将信号能量分散到更宽的频带进行传输,牺牲频谱效率换取抗干扰性、隐蔽性和可靠性,如穿越机常用的 Lora 技术就是一种线性调频扩频技术,上行和下行都是采用频率随时间线性变化的调频信号(Chirp),即使信号被噪声部分淹没,仍可提取有效信息,其信噪比(SNR)容忍度可达-20dB, 通过将信号能量分散到更宽频带实现远距离、低功耗传输目的。

自适应滤波器则可以根据特殊算法识别出哪些是干扰信号,哪些是通信信号,针对干扰信号通过自适应滤波器进行过滤,避免被干扰。

特别是一些新型无人机在抗干扰方面性能特别突出,其中 MIMO、多频点、跳频、大功率遥控器等技术都在发挥重大作用。各种 FPV 穿越机多数都采用了基于 Lora 的扩频技术,其抗干扰性能非常优秀。

这些技术的应用使得常规反制设备越来越难以发挥出有效作用,给无人机反制带来了更大的挑战,如何应对快速跳变的通信信号是目前无人机反制行业面临的重大现实问题。

灵巧干扰技术及其特点

灵巧干扰技术是一种智能化、自适应的电子干扰技术,主要用于电子战或通信对抗领域。其核心特点是能够根据目标信号的特征(如频率、波形、调制、协议等)实时调整干扰策略,以更高效、隐蔽的方式破坏无人机通信系统或者导航系统的正常运行。

灵巧干扰技术的底层仍然是软件无线电 SDR 技术。

软件无线电(SDR)作为当今无线通信领域的新技术,是通信领域继模拟技术到数字技术、固定通信到移动通信之后的新无线电通信体制,正在引起国内外越来越多的关注。

SDR 干扰技术是基于软件无线电架构,对不同类型无人机进行精准干扰。针对类型繁多的新型无人机,必须采用灵活多变的干扰算法才能达到精准干扰的目的。软件无线电系统具有结构通用、功能软件化、互操作性好等一系列优点。

灵巧干扰技术有以下特点

针对性:传统干扰(VCO 功率压制、噪声阻塞)会覆盖整个频段,而灵巧干扰专注于特定信号的关键参数,干扰效率更高;

动态适应:利用数字信号处理和人工智能 AI 技术。实时分析目标信号的变化(跳频、雷达波形切换),并同步调整干扰信号;

欺骗性:可生成和真实信号高度相似的虚假信号(伪造通信报文),误导无人机飞控系统,而非单纯压制;

低功耗与隐蔽性:因干扰能量集中且精准,所需功率较低,降低了被敌方侦测与反制的风险;

精准打击:仅针对特定目标或关键节点进行干扰,而非全频段覆盖。例如,在战场上选择性干扰敌方指挥链中的关键通信链路,瘫痪其协同作战能力;

因此,灵巧干扰和传统的 VCO 压制技术对比如下:

不同品牌和类型的无人机,其控制系统的通信方式和编码调制机制不同,SDR 干扰技术可以实现针对不同品牌和类型无人机输出不同的干扰码,对其进行遥控链路干扰,使其迅速中断,用最小的功率实现最远的有效干扰距离。

基于此进阶的灵巧干扰技术,以「先侦后打」为核心,即先侦测到具体无人机通信频点后,只在该频点上输出极低功率的专用干扰码,就能实现精准打击,真正达到「四两拨千斤」的效果。

灵巧干扰系统包括侦测模块和 SDR2.0 数字源模块,其中数字源模块采用了宽带功放技术,可以真正实现与「频率无关」的无人机反制。

侦测单元实时侦测无人机遥控信号,将跳频图谱传递到数字源模块中,数字源模块快速根据跳频图谱实时发送专用干扰码,达到同步跟踪打击无人机的目的。

灵巧干扰的另外一大优点是可以持续进行算法迭代,确保能在既有的硬件平台上支持反制新型无人机,持续保持产品竞争力并满足客户需求。

在实际现场对抗测试过程中,基于灵巧干扰技术的无人机反制系统表现也远远优于传统 VCO 压制技术的无人机反制设备,特别是在 FPV 穿越机的反制上体现得尤其明显

基于 SDR2.0 的灵巧干扰技术将在低空防御领域发挥至关重要的作用

结合低空防御领域的场景需求,基于灵巧干扰的单兵、班组、车载和固定营地无人机反制解决方案应运而生:

单兵反无重点聚焦如何防御 FPV 穿越机挂弹袭击,主要采用灵巧干扰进行 FPV 穿越机的反制,干扰距离在 150 米之外即可,同时能兼顾成本和重量,适合单兵配置。

班组反无主要是如何有效防止 FPV 和 UAV 的袭击,在侦测各种无人机的同时要有很强的反制手段确保敌方无人机无法有效靠近前线班组,多以背负、便携式反无系统为主。

装甲车载无人机反制系统主要含侦测和打击两部分,主要防止 UAV 挂弹直投和 FPV 挂弹抵近袭击装甲要害部位,如油箱、空调出风口和炮塔车体结合部。侦测到无人机后再进行反制可以有效防止敌方反辐射系统发现,暴露己方位置。也可以根据技战术要求,装甲坦克出掩体后直接打开反制系统,防止敌方无人机或者无人机蜂群靠近车体,形成一个 1 公里的防护带,保护装甲装备。

营地无人机反制的要点是手段齐全,不同的营地需求稍有差异,如有些要地以全天候侦打一体为主;有些野外布防重地采用 EWALL 系统防止无人机袭击斩首。

近年来,低空经济已经成为我国未来十年的战略产业,全国各地都在如火如荼地展开各种形式的无人机商用试点及商业落地,其中,低空安全体系建设成为核心命题——在规范化飞行申报流程外,如何有效控制黑飞对正常航线无人飞行器构成的潜在威胁是个重大课题;面对亿万级低空基础设施投入,如何构建具备长效运维能力的保障机制,确保资产投资效能可持续释放,正成为各级政府的战略关注重点。

确保低空经济安全基座持续稳固的方法之一就是采用灵巧干扰技术的反无人机精准打击系统。精准打击能真正解决在城市环境下正常飞行和黑飞无人机的识别难题,并对其进行针对性有效打击。

同时,灵巧干扰可以通过持续算法迭代来确保系统与时俱进,不仅能及时有效地解决新出现的各种 UAV 常规无人机和 DIY FPV 穿越机,还能有效保护基础设施投资。

在低空经济生态下,无人机技术正在根据不同的应用场景展开技术迭代,多向着长续航、安全自主飞行、大载荷、多功能挂载单元等方向演进,满足日益丰富的低空经济场景需求。与之相对的反无人机技术,主要是依靠「黑白名单+精准打击」技术预防黑飞。

同时,结合应用场景看,反制装备在产品形态方面将逐步按小型化、经济性、网格化、边缘算力强等方向演进。

值得注意的是,城市密集环境对反制系统网络优化能力和获取安装站点的服务能力也提出了更高的要求,这预示着在低空经济时代,反无人机系统和设备无论从产品形态到服务模式等一系列商业模式都将被重构。

结论

基于 SDR 的灵巧干扰技术凭借其独特优势,在对有抗无人机的反制中展现出显著成效,其实际效果已经得到了验证从技术实现原理可以看出,在未来战场无人化跨域协同作战和低空经济安全领域应用都有着不可替代的实用价值和经济价值。 

作者:    

杨金才,欧洲科学院院士,世界无人机联合会主席,世界无人机大会主席

王小亮,陕西理工大学电子工程,计算机科学双学士,西安交通大学工商管理硕士(MBA),深圳市安卫普科技有限公司联合创始人、总经理。

来源:互联网

最新文章

极客公园

用极客视角,追踪你不可错过的科技圈.

极客之选

新鲜、有趣的硬件产品,第一时间为你呈现。

张鹏科技商业观察

聊科技,谈商业。