1 引言

依赖于先进的探测传感、数据融合、监视平台以及AI技术，无人机反制设备能够为被保护空域提供一定程度的防御。但是，面对持续更新、不确定的入侵威胁，目前国内外反制领域尚没有完美、彻底的低慢小目标防御手段。为了掌握未来反恐处突战场的制智权，我们需要加强对红蓝双方博弈的基础研究，提取高层次的目标特征，摸清未来对抗中对手挑战最新趋势，完善非军事对抗的反制属性、技术要求和战技指标；基于能力差异需求剪裁各种技术的集成顺序，构建新一代无人机反制系统，实施精准识别、精确打击、敏捷指挥，迭代循环、推进民用无人机与反制技术和谐同步、创新发展。

2 智能化嬗变

2.1 发展趋势

自动化→智能化→自主化→集群化的发展趋势，带来面向认知、决策和涌现性等全新研制鉴定问题。上世纪后半叶的自动化，是按照规定的程序完成规定的动作，解放了人的体力。上世纪末的智能化，是根据给定的方案集和精确信息，自动优选并执行最佳方案，解放了人的重复性脑力。近十年来的自主化，则根据原始数据依靠机器自身判断威胁态势，演化新规则和衍生新方案，通过自主认知和自主决策，解放了人的创造性脑力。而当前风头正劲的集群化，是异构多自主系统通过自组织和自同步，实现协同作业，解放了人在实战环境下的合作交互困难。

图1 人工智能发展趋势

面向模糊不确定的自主认知态势、复杂动态对抗环境，自适应决策及多自主系统的集群作业样式，是传统装备所不具备的能力，智能机动装备（本文指无人机及无人机反制设备，未来含机器人、无人车、无人艇，以下同）缺少成熟的设计、试验鉴定、使用、培训和维护方法，迫切需要新型科学管理模式，以应对自主性技术融入新装备带来的挑战。

2.2 智能化特色

异构多自主系统解放了人的创造性脑力和合作交互困难，改变人的认知、作战思维与对抗方式，造就智能机动装备迭代对抗的波澜多彩：

① 以精制胜。在精确定位导航制导过程，装备需要对诸多战术参数进行准确采集、精确计算，使得每个战术动作的操控点精准到位。没有智能工具支撑，面对陌生目标和陌生战场，凭经验、靠估算，无论红蓝双方要打准都很难。

② 以多制胜。在红蓝对抗作战中，攻击方会设计出规避策略、攻击路线甚至协同战术，指导操作人员完成任务。如仅凭人员在地面心算，最多算一步，而自主系统可规划三步。对手的一举一动都在智能装备的“算计”之中，对手只能是处处被动挨打。

③ 以体系制胜。利用人工智能将各类底层单元在时域、地面、空域和频域上协调一致，并联成高速运转的对抗机器，将各种技术集成为多域异构体系优势。借助先进的处理能力、机器学习和人工智能，将信息优势转化为制胜优势，“夫未战而庙算胜者，得算多也。”

2.3 “秒杀”对抗

智能机动装备正向以快制胜、近实时的方向发展，目的是永远比对手早一步做决策。从OODA博伊德循环理论分析，决策快的一方完成决策后，决策慢的一方还在观察和判断时，对方已经完成了第一轮攻击，逼迫决策慢的一方再次观察和判断。在再次观察和判断的过程中，对方又完成下一轮攻击，使得决策慢的一方进入不了行动层面，最终出现“子弹打不出”、“无人机飞不起来”的窘迫，陷入“OO”死循环。

未来恶意低慢小入侵将进入“秒杀”时代，快速、复杂、多变。无人机反制设备需要缩短探测、处置的环节时间，宜以无人值守方式实现“精确识别”“精准打击”，建立覆盖全面的目标样本数据库，甚至“抵前机动部署”才能获得抵御对手的决策及行动优势。

3 无人机反制目标

目前，虽然能够为被保护空域提供一定程度的防御，但尚没有完美、彻底的无人机反制方法。低慢小防御之困境部分源于反制技术底层研究缺陷，只是采用简单技术路线提取出低级的目标特征。现实情况是面对不确定的、不安全、持续更新的无人机入侵，需要加强基础研究、提取高层次的威胁目标特征，无人机反制系统才能具备前瞻性的判断、采取措施突破精确性瓶颈，打破数据孤岛实现样本的深度学习壁障，形成完善稳定的指标体系和落地规则。

3.1 低慢小航空器

指具有低空、超低空飞行、飞行速度慢、不易被雷达发现的全部或部分特征的小型航空器和空飘物。通常指飞行高度500m以下、飞行速度小于200km/h、雷达反射面积2m2以下的飞行目标，主要有无人机、轻型和超轻型飞机、轻型直升机、滑翔机、三角翼、动力三角翼、滑翔伞、动力伞、热气球、飞艇、航空模型、航天模型、空飘气球、系留气球等。

3.2 目标特征分析

低慢小无人机目标特征包括飞控模式、结构特性、载荷、飞行性能、电磁特性和声学特征等，不同的探测目的需要特征量不尽相同。

无人机通常以实时遥控、航迹规划、组合惯性导航模式进行飞行控制。组合惯性导航将运载体上的两种或两种以上的导航设备组合在一起的导航系统，含卫星/惯性导航系统、天文/惯性导航系统、GPS/INS导航系统、惯性导航/多普勒、惯性导航/地磁组合导航系统、惯性导航/地形匹配组合导航系统、GPS/航迹推算组合导航系统。其中，卫星/惯性导航系统组合是通过卫星定位系统信息定时对惯性系统进行偏差纠正；当无法接受卫星信号时，也能保障飞控在一定时间内的精准度，精度高、可通讯，正在广泛覆盖各型民用无人机。

3.3 “非恶意”入侵无人机

随着民用无人机在不同用户群体中广受欢迎，其价格越来越亲民，获得的门槛越来越低。但无人机市场在过去10年里的大幅增长也对低空安全提出了深刻挑战。

测控通信是无人机能否根据飞手意图完成作业的关键，也是飞控安全最重要保障。若无人机飞行过程中意外出现数据链路中断，极易造成失控使得飞行状态不可预估从而变为被动非合作飞行目标，此时“非恶意”和“意外错误”无人机会成为威胁。环境适用脆弱、人机交互迟钝、测控通信失控、抗干扰能力差都会导致民用无人机频繁坠机，对地面人员及设施造成危害；甚至对空域其他飞行器的安全构成威胁。近几年来，国内重庆、杭州等地机场发生黑飞扰航事件，造成航班避让、延误，严重威胁空中飞行安全并造成巨大经济损失。倘若因此造成民航客机坠毁，后果不堪设想！

上述“非恶意”和“意外错误”入侵威胁往往由消费级无人机造成，部分专用无人机失控也会引发；研制方应注重提高无人系统的自主能力，增强飞行可靠性，防范民用无人机碰撞、干扰有人飞机或高铁、高压输电线、易燃易爆危险品仓储库等。

研制和应用方宜防范未获批准的放飞，未按照批准的时间、空间、路线等计划放飞，在国家规定的禁飞期、禁飞区内放飞，未经备案放飞，及放飞不适航的无人机或在放飞中违反有关安全管理规定，以避免发生重大伤亡事故、造成重大财产损失、严重扰乱空管秩序或引发其他严重后果的行为。

3.4 “恶意”入侵无人机

除了“意外错误”使无人机功能失序引发的风险，出于犯罪和恐怖目的使用无人机带来的风险是更危险的方面。快速、便宜，便于获得的民用或DIY无人机有能力飞越障碍物寻找目标，难以防范；其有效载荷能力、导航及航程足以用于走私毒品、探查人口贩运路线，甚至攻击关键基础设施或大型公共集会。在过去的安保行动中，对于建筑物防护采取例如集中于建筑物周边防护及入口控制的措施。然而，无人机可以轻易越过这些障碍。特别是在重大集会活动中，如恐怖组织借助无人机动平台寻求使用危险物品的话，相关人群面临这种袭击是很脆弱的；重点人物的护送和车辆运输也面临着同样威胁。

当恐怖分子、社仇人员等高危分子将无人机配置危险品、简易爆炸物或枪械后，改装后的无人机就具备危险品或武器的属性，可用来威胁社会或成为攻击、谋杀、暗杀的“恶意”工具；应预防他们改装或DIY无人机实施恐怖活动、危害公共安全。

3.5 军事对抗性入侵

军事对抗性反制技术用于防御敌对组织无人机入侵；与军方作战的对手既有军事化组织，又包括恐怖分子、叛乱分子或准国家组织。后者使用消费级、专用或军用无人机用于执行情报、监视和侦察任务、充当杀手或瘫痪重要基础设施；未来无人机对抗冲突可能会让国家面临近年来未见过的东西，对手具备对等或接近对等的技术和威胁能力。

2020年1月3日凌晨，美军MQ-9“死神”无人机精确猎杀了伊朗精锐特种部队“圣城旅”指挥人员卡西姆·苏莱曼尼，标志着无人机在强大作战体系支撑下的杀伤威力。特别是随着人工智能、微机电、卫星通信、5G等技术的发展，具有抗毁性强、成本低、作战效费比高等优势的无人机集群，可实施广域分布式多点多向突击，日益成为空天海战场的“生力军”、精兵作战的“急先锋”、出奇制胜的“撒手锏”，对传统军事防御系统提出极大的挑战，应对无人机自主入侵威胁亟需拿出有效对策。

“非恶意”无人机、“恶意”无人机、军事对抗性反制技术构成低慢小航空器的防御体系，它们依次更加深邃并逐级覆盖上一级技术。但本文不讨论军事对抗性反制技术的内容。

4 民用无人机常规监控

近年来，随着无人机技术的发展和受低空改革政策利好，我国民用无人机发展非常迅猛，它的类型、数量和用户快速增长。在应用越来越广泛同时，由民用无人机引发的不安全事故日益频现。而国内外对民用无人机的监控主要手段通常分为两种：行政监管、技术防范。

4.1 民用无人机行政监管

4.1.1 注册管理

2017年5月，民航局航空器适航审定司发布的《民用无人驾驶航空器实名制登记管理规定》，要求最大起飞重量250g以上（含250g）无人机实施实名登记。国家有关空管机构预计将建立无人驾驶航空器综合监管服务平台，实施全国一体化动态监管与服务。空中交通管理、民用航空、公安、工业和信息化等部门、单位根据各自职责采集无人驾驶航空器生产、登记、使用的有关信息，依托综合监管服务平台共享。出厂无人机应具备唯一产品识别码、具备经实名注册方可激活使用的功能；使用无人机需经实名注册登记才能从事飞行活动的。

4.1.2 运行管理

针对无人机引发的一系列安全性问题，民航局于2015年11月还发布《轻小无人机运行规定(试行)》，要求7kg以上及7kg以下且超视距运行的无人机，实时联网接入无人机云系统，云系统对侵入电子围栏的无人机具有报警功能。2017年12月，工信部出台《关于促进和规范民用无人机制造业发展的指导意见》，指出研究制定民用无人机数字身份识别规则、技术方案，实现“一机一码”；引导企业通过加装通信模块实现民用无人机可识别、可监视、可管理。通过对业务利益相关方的整合，实现对生产、使用、飞行的全面感知和管理，包括无人机生产备案、购买后实名登记、飞行前在线授权、飞行中实时数据上报/心跳保活/管制命令、飞行后数据报告/查询等，以实现无人机各功能的协同工作，在整体业务流程上保证安全性。

图2 行政监管下无人机整体安全示意图

4.2 民用无人机合作属性

在国家行政监管下，各型民用无人机依法进行设计、生产、适航许可或产品认证、销售、进口或开展飞行活动。而生产方宜考虑映射无人机技术防范进行如下自我约束，实现民用无人机与反制技术和谐同步、创新发展。

4.2.1 主动应答

出厂无人机应具备唯一产品识别码、具备经实名注册方可激活使用的功能；使用无人机经实名注册登记才能从事飞行活动的。有关综合监管服务平台能够通过捕捉产品识别码或一致性的电子指纹，对各型“非恶意”消费级机或专用无人机进行覆盖性识别。不提供应答器信号的无人机即归类为潜在“恶意”行为，从而起到对“恶意”无人机的辅助防范作用。

4.2.2 飞行终止

飞行终止技术是无人机的一项重要特性，关系到飞行安全和任务安全问题，在我国无人机设汁中已有应用，但有关内容在国内无人机标准中尚少体现。

飞行终止指处于不安全状态或由于指挥失误而产生的潜在不安全状态时，无人机所作出的响应。启用飞行终止系统时，无人机应能够在规定距离（或时间）内终止原定飞行任务，进入预定终止工况；该时无人机还应有灯光警示。出现下述情况通常需启用飞行终止：

① 无人机对一个内部产生或操作手发出的信号响应失败；

② 如无人机以逼近指定飞行范围边界的方式偏离既定飞行轨迹；

③ 如无人机对人员、公共设备、地面或空中设施产生危险；

④ 如无人机上携带着机密设备决不能落入未经受权的个人手上；

⑤ 如确保己无用途或无法控制的无人机对后续操作产生干扰；

⑥ 如出于使用原因请求终止，例如不能回收到基地；

⑦ 如无人机系统健康监控系统探测到故障，将会导致其处于不安全状况。

制造方宜防范无人机未按照批准的时间、空间、路线等计划放飞，特别防范在国家规定的禁飞区内放飞或放飞不适航的无人机。

4.2.3 自主飞行

无人机自主飞行控制通常包括飞行中规划与重规划、自主导航控制及自主降落。在执行飞行任务过程中无人机所处的飞行环境与机体都存在着一定的不确定性，控制系统往往寻求一定程度的智能规划能力，对参数的变化、不确定扰动和可能发生的故障具有一定的鲁棒性。

深入研究智能机动装备的自主性，2000年美国提出了AO（自主作战）概念。它是由美国海军研究实验室（NRL）和美国空军研究实验室（AFRL）的传感器飞机项目组率先提出推广的。对于未来的无人机，增强飞行器的信息处理能力是实现AO的关键。量化无人机的AO，AFRL又定义了10个自主控制等级（ACL)。ACL应等价于有人驾驶飞机在不同任务条件下操作手的不同智能行为等级，即如无人机 10 级自主控制行为是由操作手来完成， 这 10 级自主控制行为分别影射到人类神经智能控制系统的执行层(反射性行为)、组织协调层(程序性行为)、决策层(决策性行为)三层递阶结构所支持的自主控制行为。

为了提高环境适用、人机交互、飞行控制、抗干扰能力，研制方通常注重提高无人系统的ACL。同时，设计者宜保持对系统自主效力的准确判断，努力降到其失控可能性至最低。当无人机进行AI任务时，研制方宜确保有人员授权监控相关安全的算法决策。

研制、管理和应用方都应避免对AI期望过高，以预防它在面对意外情况或不断变化的环境时非常脆弱。研制方应尤其注重具有自主功能无人系统的作业可靠性和安全性，改进测试、评估、验证和验证程序，提升产品安全性、防范安全漏洞。

研制方宜负责任地使用无人系统自主功能，基于AI道德不应将人员从决策权限应用环节中撤出，特别是危险的作业场所。当智能机动装备执行无人机自主安全行为或危险任务时，需要有人说“同意，开始！”或“不行，终止！”。

4.2.4 改装限制

目前，“恶意”无人机威胁主要来自轻小型无人机或DIY无人机，应预防其加装危险品乃至武器的可能性，防御执行危险、恶意或不希望的行为。技术的进步、可获取性和经济适用性使得轻小型无人机与任务设备相结合之后，能够轻易构成对地面对象的显著威胁；同时，尺寸和后勤保障又足以使由很少嫌疑人在陌生攻击区域放飞无人机。

研制方应关注每个新产品属性或改装后的改变，预先主动划清无人系统步入成为危险品乃至武器的红线。从而，为绿灯区的各型无人机（特别是目前的微型消费级）产品在行业监管下广泛应用、销售提供理论依据。对应现阶段自主技术水平，轻小型类无人机的改装、任务设备规划中较为敏感功能宜考虑纳入行政监管范畴，作为反制“恶意”威胁的辅助措施。

如果厘清每个无人机的产品属性及改装后的危险边界，“恶意”无人机的防御就能够协同有的放矢、更加经济。不同于军事对抗性反制技术，防御“恶意”无人机或许不宜覆盖无限随机和速变的无人机，仅实施合理范畴的技术防范未尝不可。

4.3 技术防范

从技术角度来说，国内外无人机反制技术大致有探测跟踪技术、毁伤处置技术、无线干扰及伪装欺骗技术4类15种。

图3 无人机反制技术分类

4.3.1 探测识别

低慢小无人机探测技术如下区分。

4.3.2 拦截处置

低慢小无人机拦截技术区分如下。

4.3.3 无线电侦测管控

无人机大多数通过卫星定位系统信息定时对惯性系统进行偏差纠正，并依赖无线协议通讯。无线电侦测技术目前能够通过采集分析这些无线电协议帧结构、调制方案、编码方案、同步序列、导频序列等物理层信息；解调物理层数据帧，获取ID比特信息，用作其电子指纹，进而应用干扰、甚至控制信号获得精准干扰无人机效果；并覆盖当前大多数消费级无人机的特征数据库；以无人值守方式快捷识别10km范围内低慢小无人机，自动发送入侵报警信息，将目标类型、载频等精准信息通过接口推送联动防御装备，对无人机目标实施精准窄带小功率干扰；反制设备对操作人员辐射≤12V/m，符合GB 8702-2014规定。集成CRPC、AOA、TDOA等无线电探测和干扰技术之新型无人机管控平台已可以实时防御监测范围内的目标，实现自动探测识别、精准无线压制覆盖“非恶意”和“意外错误”来袭民用无人机。

专家简介

陆晓科，公安部检测中心实体防护及警用装备检测部副主任，从事警用无人驾驶航空器、警用特种车辆、排爆机器人等警用装备检测工作，起草编制GA/T 1461-2018《警用电子装备通用技术要求》、GA/T 1411.1-2017《警用无人驾驶航空器系统第1部分：通用技术要求》等标准，策划组织连云港无人机探测拦截装备实测等多次重大比测活动。