2018年美国无人机/反无人机系统与装备发展综述

据美国DARPA网站2018年3月30日报道，为了继续快速推进“进攻性蜂群使能战术”（OFFSET）项目相关技术的发展，在签订完第一轮合同之后，美国DARPA启动了第二轮“蜂群冲刺”活动，并于2018年3月26日发布了第二轮“蜂群冲刺”方案征集声明。

OFFSET项目的目标是设计、开发并演示验证一种蜂群系统架构，在真实的基于游戏的环境中进行编码，并在物理蜂群自主平台上展示，以促进新颖蜂群战术的创新、交互和集成。设想的未来场景是：小型地面部队使用由250个小型无人机和无人车组成的机器人集群完成多种复杂城区中的任务。OFFSET“蜂群冲刺”的目标是重点突破集成到OFFSET蜂群系统架构中的蜂群技术，包括：蜂群战术、蜂群自主、人-蜂群组队、虚拟环境以及物理测试平台。

第二轮“蜂群冲刺”的重点是开发和评估用于提升蜂群自主性的战术和算法，入选团队将与OFFSET蜂群系统团队合作，利用一个由50个空中和地面机器人组成的蜂群，在15~30分钟内将一个城区目标隔离在一个两个街区大小的区域内。

据美国军事网2018年7月23日消息，美国海军陆战队希望一名陆战队员通过一台平板电脑就能掌控十几架自杀式无人机（也称作巡飞弹），其思路是让一名操作员能控制多达15架“操作员负担最小”的自杀式无人机，并使这些无人机在空中一次停留数小时，帮助在艰苦地区作战的前线部队提升杀伤力和独立性。美国海军陆战队作战实验室已经成功测试了一名海军陆战队员同时在空中操控6架无人机的能力。

这种无人机需要具备多种能力，包括携带能够摧毁敌方部队或车辆的杀伤性弹头以及能够干扰敌方通信和防空的电子攻击载荷，同时，把操作人员的负担降至最低，让海军陆战队士兵无需将全部精力用于注视平板电脑。海军陆战队还在寻求具有一系列潜在能力的无人机，包括蜂群、自动目标识别、动态攻击和电子战能力。这种无人机蜂群具备多种功能，蜂群中的不同无人机可以携带不同的作战单元，形成不同的作战能力，可通过携带精确打击弹药大幅提升蜂群火力。美国海军陆战队希望无人机蜂群可以在空中停留数小时，执行空中打击、通信干扰等多种任务。

随着越来越多的无人机系统投入使用，如何实现无人协同和有人-无人协同作战成为美国各军种优先考虑的问题。2018年美军的无人协同项目“拒止环境协同作战”（CODE）取得了新的进展，另外，DARPA的“分布式作战管理”（DBM）项目以及美国德事隆公司的Synturian控制和协同技术等项目也反映出美国在有人-无人协同技术方面的发展。

据美国DARPA网站2018年1月8日报道，美国防高级研究计划局（DARPA）“拒止环境协同作战”（CODE）项目成功完成了第二阶段试飞，并选定雷声公司进行项目第三阶段的研制工作，进一步开发CODE软件的能力，随后将在更复杂的场景下进行试飞验证。

DARPA实施CODE项目的目的是扩展美国军方现有无人机系统在拥塞或拒止战场环境下与移动地面和海上目标的动态远距离交战能力，通过突破性的算法和软件，使现有系统实现在少量监管下的协同作战。多架配装CODE软件的无人机在一名任务指挥员的监管下，能够自主导航到目的地，按照预定的交战规则发现、跟踪、识别并攻击目标。

一旦完成第三阶段的验证，CODE的可扩展能力可以大大提升现有空中平台的生存力、灵活性和效能，并可减少未来系统的研制时间和成本。在已经完成的第二阶段测试中，洛马和雷声公司团队验证了软件的开放式架构和测试支持框架，利用改装的RQ-23无人机进行了试飞，借助CODE软硬件完成了对飞行航向、高度、速度和传感器的控制。

另据DARPA网站2018年11月19日报道，近日在亚利桑那州尤马试验场进行的一系列测试中，DARPA的“拒止环境协同作战”（CODE）项目演示了装备CODE的无人机系统（UAS）在“反介入区域拒止”（A2AD）环境下适应和响应意外威胁的能力。无人机系统在尽量降低通信量的同时，高效共享信息，协同规划和分配任务目标，制定协调的战术决策，并协同应对高威胁动态环境。

这些无人机最初按照任务指挥官的指令运行。当通信被降级或拒止时，CODE无人机继续保留任务计划，目的是在无人指导的情况下完成任务目标。当通信能力下降时，CODE无人机间仍能进行交互，这是迈向项目目标的重要一步，这样可以在竞争或拒止的战场空间中与高度机动的地面和海上目标进行动态、远距离交战。

DARPA团队还提供了必要的基础设施，以支持进一步开发、集成和测试CODE系统，并将其转换为未来的自主系统。DARPA将继续进一步开发CODE及相关基础设施，直到2019年春季项目结束，将CODE软件资源库完全移交给美海军航空系统司令部。

据美国防务内情网站2018年4月27日报道，美国空军研究实验室（AFRL）和美国防部高级研究计划局（DARPA）从2017年秋季开始进行一系列的飞行测试，验证有人-无人协同是否适用于空对地的作战任务。DARPA授予BAE系统公司“分布式作战管理”（DBM）项目第三阶段合同。该项目在前两阶段发展的成果能让有人-无人编组在干扰环境中飞行。

DARPA的DBM项目将增加飞行器、武器和传感器的类型，用于态势感知、任务规划和指挥控制。项目中使用的技术可以在不同的场景和领域（包括海上和地面）用于有人-无人编队，该项目可以过渡转化为一系列项目，包括无人驾驶车辆项目，先进战斗机项目和空战管理项目。

DBM项目旨在开发合适的全自动化决策辅助工具，协助战斗管理人员和飞行员进行空-空和空-地作战。项目面临的挑战是要在现有算法的基础上开发新的可应用于更现实的威胁环境中的新算法（即现有算法所假设的可靠通信条件不能满足的环境）。

DBM项目将在2019年7月结束，BAE公司是第二和第三阶段的承包商。在该项目资助下，BAE系统公司发展的软件可以在作战飞机编组中分发任务规划和控制信息，确保任务的执行。最大的挑战是：在不能确保相互通信时，如何让每个平台在正确的时间获得正确的信息。在该项目下，BAE公司正在发展和试验应对强对抗环境的两种能力：在各协同作战的飞机中分享统一作战场景的软件；有人-无人编组的分布式、自适应任务规划和控制系统。

据美国无人系统技术网站2018年7月30日报道，美国德事隆公司旗下的德事隆系统公司和德事隆航空公司成功完成有人-无人编队能力的集成和演示验证。此次验证飞行，工作团队将德事隆系统公司的Synturian软件安装到德事隆航空防务公司的“蝎子”飞机座舱任务计算机中，通过Synturian软件，“蝎子”飞机的机组可设定飞行途经点，开启传感器并改变无人机的航向、飞行速度和高度。模拟无人机无需与机组互动就可自主执行任务。有人机与无人机均可成功发挥其优势，使德事隆系统公司互操作性等级由3级提高至4级，并可从移动空基平台上对多个平台进行控制。

安装了Synturian软件的“蝎子”飞机成功试飞表明，通过有人战术飞机的驾驶舱可以方便、直观地控制无人机系统，这将显著改变战法规则，拓展“蝎子”飞机传感器能力并穿过恶劣天气获取目标坐标，或独立产生三角测量计算解决方案，为多谱融合方案增加数据层、提供全新战术能力。

随着无人机的发展，无人机控制手段也在不断推陈出新。在无人机控制手段方面，2018年美国取得一些重要进展，例如借助卫星通信数据链控制无人机起降、新型多无人装置控制软件、利用虚拟现实技术控制无人机蜂群等研究工作。

据美国Spacedaily网站2018年2月21日报道，洛马公司推出一种新型无人运行装置控制软件—VCSi，利用该软件，操作人员能够同时控制数十架无人机，执行信息收集、监视和侦察任务。VCSi是一个安全可靠的软件平台，适用于任何类型的无人平台——从手持小型无人装置到22680千克重的无人平台；从每次只能飞行几分钟的无人机到可飞行数月的无人机。用户可根据需求综合利用尽可能多的无人运行装置来完成他们的任务，包括船只、四轴飞行器、固定翼飞机，甚至高空伪卫星。在商业或军事任务中，VCSi能够应对挑战并进一步扩展人机小组的能力。

VCSi提供的增强功能主要包括：

· 多无人装置控制：其控制接口可真正实现地球上任何地方不同无人运行装置的1:n控制；

· 直观性：洛马公司改进了其操控界面，可简化训练并减少操作人员/分析人员的任务负荷；

· 可负担性：与所有无人系统相比都有价格竞争优势，客户可为其任务集购买基础模块；

· 模块化：提供强健的插件架构，允许用户添加定制内容或从预存的模块中选择；

· 国际化：商业软件，在加拿大制造且没有出口限制。

VCSi是根据支持无人运行装置互操作性的北约标准化协议STANAG4586设计的。用户可以在4586协议以外创建插件来定制VCSi软件。同时，VCSi提供先进的无人运行装置和空域3D可视化功能，这是综合到无人交通管理系统中的前沿技术。

据美国防务系统网站2018年3月26日报道，美高级研究计划局（DARPA）正在探索借助虚拟现实（VR）技术辅助控制无人机蜂群。DARPA“进攻性蜂群使能战术”（OFFSET）计划承包商之一的雷声公司正在创建一种VR接口，一个用户用之可控制一大批低成本无人机。

雷声公司已经利用50架无人机组成的蜂群进行了测试，并计划在之后测试中进一步增加无人机数量。测试中，战术人员利用HTC Vive虚拟现实设备和一对控制器与环境交互。数据只用于实时决策，因此没有存储设备，但未来可能加入存储装置。

目前雷声公司开发的VR接口还只能完成简单指控功能，如选择蜂群子集并为之分配任务，让它移动到特定区域，或让无人机原地盘旋，获得周围环境的持久视图。雷声公司还在研究一种能力，让操作人员可使用VR环境画出待测绘区域范围，然后选择无人机完成该任务，最后发布测绘该区域的语音命令。

导航技术是无人机系统研究中的主要挑战之一。要使无人机准确到达目标点，就需要配备优良的导航系统。在无人机导航方面，美国除了利用传统导航技术以及全球定位系统（GPS）外，还不断探索新的技术，同时，关注GPS拒止环境下无人机导航技术的发展。

小型GPS辅助INS和AHRS系统采用双天线设计，即使在最苛刻的条件下也能提供最精确的位置、速度、加速度和方向参数。其双天线实时差分（RTK）全球卫星导航（GNSS）接收机综合使用了温度校准加速度器、陀螺仪、磁力仪和压力传感器，利用复杂的融合算法集成这些传感器，提供准确可靠的导航定位能力。

据美国BATTLESPACE网站2018年8月17日报道，美国研究人员近日推出了一种新的方法，可以在GPS失效的条件下为飞行器提供一种备份导航系统：一个可以告知无人机位置的地面天线。研究团队于2018年6月成功对该系统进行了测试。

研究人员在无人机上搭载的应答器可以向操作员和周围任意飞行器发送信号。如果GPS失效，应答器就无法得知无人机的位置，但仍会发送信号。于是，该研究团队利用一种大型地面天线阵列采集这种信号，并对无人机位置进行三角定位。

在该团队2018年6月对带有天线阵列的系统进行的测试中，无人机成功在没有GPS的条件下完成了1.25英里的飞行。唯一一次偏离预定路线是受了风的影响。尽管这不是研究人员研发的首个使飞行器在没有GPS条件下飞行的技术，但其中也加入了新技术—应答器。

应答器只有一副纸牌大小，系统运行的硬件也十分简单。这样，它就能容易地附着在无人机上，而不会给有重量限制的小型无人机增加太多重量。然而，其地面天线系统却显得十分笨重，目前这项技术还只能在有这种天线系统的机场发挥作用。为扩大无人机的飞行范围，研究团队将于2018年秋天与T-Mobile公司合作，拟用手机信号塔执行相同功能。这样，无人机就可以利用蜂窝网络在任一有蜂窝信号覆盖的地方获得位置信息。

近年来，无人机系统及技术迅速发展和扩散，特别是侦/攻一体无人机的研制成功，“蜂群”攻击模式的发展，使用传统导弹、炮弹对抗无人机的效率和效费比问题越来越突出。美国从2012年开始制定反无人机战略，旨在构建一种有效的防空预警系统，快速应对无人机威胁。目前，美国加紧推出针对无人机防御的战略，推动反无人机技术和装备快速发展。在2019财年预算中，美五角大楼希望投入更多资金购买反无人机武器。本节主要介绍美军2018年开展的几项反无人机项目研发。

据美国陆军时报2018年7月16日报道，目前，反无人机工具通常向无人机发射定向大功率干扰射频，切断无人机与飞行员之间的无线通信，迫使无人机自行降落或返航。这种方法耗能高，且有可能干扰或破坏友好频率。

在2018年ADS公司举办的“战士东部博览会”上，IXI技术公司展示了其研制的“无人机杀手”，该装备弥补了高耗能及破坏友好频率两方面的不足。这种肩扛发射武器仅重3.2千克（含电池），射程500米，这是IXI技术公司的视距解决方案。

该武器并不是攻击较广范围频率，而是装有一个“被动探测器”，可提取无人机使用的频率，继而使用6个不同的电路板来破坏特定频率。这种方法节省了功率，也即耗电更小。该装备并不是一种宽带噪声干扰器，但却能将干扰隔离到合适的范围，避免破坏友好通信信道，这是过去反无人机装备所不具备的能力。

该“无人机杀手”已经在在加利福尼亚州彭德尔顿营、北卡罗莱纳州布拉格堡、印第安纳州马斯喀塔克训练中心完成了测试和验证。

据美国雷声公司网站2018年7月17日报道，美陆军将利用雷声公司的“郊狼”（Coyote）无人机系统和Ku波段无线射频系统（KRFS）雷达组合成反无人机武器系统，应对日益上升的敌对无人机威胁。在该武器系统中，“郊狼”无人机配装一个先进的导引头和一个战斗部，与工作在Ku波段、能够捕获并精确跟踪各种尺寸无人机威胁的KRFS有源相控阵雷达一起，识别和消灭威胁无人机。

“郊狼”是一种小型、可消耗和管式发射的无人机，能够从地面、空中或舰船上部署。“郊狼”可以单机飞行，也可组成蜂群，并能够适应监视、电子战和打击等各种作战任务。该型无人机为美陆军提供了一种经济上可承受且高度有效的反无人机系统解决方案。雷声公司还在发展先进型“郊狼”，目前已处于最后阶段。先进型“郊狼”飞得更快、更远。美陆军按照一项紧急作战需求向雷声公司采购前述反无人机系统解决方案，并在2018年年底前投入使用。

目前已投入使用的KRFS雷达是一型多功能机动式雷达，能够跟踪火箭弹、压制火炮炮弹和迫击炮弹，提供感知和告警，也具有反无人机系统能力。该雷达的精度能支撑强大的精确火控等功能，并在具有战术意义的距离上获取威胁无人机蜂群态势。迄今，雷声公司已交付了40部KRFS雷达，其中美陆军部署了超过32部。美陆军正在升级该系统以提高能力，并确保该雷达能服役到2025年之后。

据美国C4ISRNET网站2018年8月1日报道，根据美国防部2018年7月31日声明，美国莱昂纳多DRS公司获得一份价值1300万美元的附加合同，用于继续研发和测试一种车载反小型无人机系统，该系统称之为“移动低慢速无人机综合防御系统”（MLIDS），旨在保护美国陆军士兵免受敌方小型、廉价无人机的袭击。根据合同，开发和测试工作预计于2019年5月终止。

2017年7月，莱昂纳多DRS公司获得美国陆军授出的价值1600万美元的初始合同，以研发移动低空慢速无人机综合防御系统（MLIDS），并计划在2018年初夏实现“大批量生产系统”。2017年10月，DRS公司宣布已收到价值4200万美元的生产合同，生产不明数量的MLIDS系统，满足美陆军击落和摧毁小型、廉价无人系统的需求。

MLIDS是由不同的传感器和武器系统组成的集合体，这些传感器和武器系统已经被DRS公司集成到反无人机任务中，并安装在两辆单独的全地形防雷反伏击车（M-ATV）上。一辆M-ATV配备桅杆式光电红外传感器，用于监视和战场侦察，支持车辆识别和跟踪无人机。它还拥有可干扰控制无人机的电子战系统。另一辆M-ATV车上的MLIDS设备略有不同，它用雷达探测和跟踪无人机，还集成了多种动能武器，可以对无人机进行“硬杀伤”，特别是集成了一种小型无人机，可以从M-ATV车上发射，与敌机进行空对空作战。

据美国C4ISRNET网站2018年9月20日报道，美海军陆战队越来越关注防空问题，决定在“北极星”MRZR全地形车上装备反无人机系统，称为海军陆战队轻型防空综合系统（LMADIS）。它是一种机动地基传感器、电子攻击和指控系统，可探测、跟踪、识别无人机，并可使用电子攻击手段迫降无人机。该系统由两辆MRZR车组成，一辆为指挥节点车，一辆为传感器车，目前装备了美海军陆战队第13远征部队，该部队最近参加了在吉布提举行的战区两栖作战演习。

美国海军陆战队在对抗空中和无人机威胁方面投资甚大。随着对手的技术越来越先进，美海军陆战队无法保证其在战场上始终掌握制空权，因而必须为遭受敌方的空中或无人机攻击做好准备。而且越来越多的恐怖组织和民兵也开始使用无人机技术，例如在伊拉克和叙利亚，ISIS战士已经实现了小型商用四轴无人机的武器化，用之投放小型炸弹和手雷。阿富汗的塔利班组织也掌握了这种手段，利用小型无人机对偏远的阿富汗军队哨所发动攻击。而最大的威胁还是对手将最终学会如何控制小型攻击无人机蜂群发动攻击。于是，美国海军陆战队必须加强反无人机技术装备，提高其防空和无人机对抗能力。

目前美海军陆战队拥有的反无人机系统有：陆基防空定向能（GBAD）系统和面向地/空任务雷达（G/ATOR）。GBAD系统是一种装备了激光武器的探测系统，可安装在海军陆战队的新型联合轻型战术车或悍马车上，跟踪并摧毁无人机，该项目仍在进行测试和评估。而G/ATOR系统已于2013年开始列装海军陆战队，它可探测火箭、迫击炮、巡航导弹和无人机，该系统具备高度机动性。

纵观2018年美国无人机及反无人机技术的发展，可以看出：美国在无人机蜂群、有人-无人协同、无人机控制以及无人机导航技术方面不断推进，同时，随着无人机在全球范围的广泛应用，为了应对对手大量使用无人机所带来的威胁，美国在反无人机方面继续加大资金投入，开展一系列研发工作。

2019财年无人机预算表明，未来作战的无人机体积更小、数量更多，更加分散。然而，在面临高度对抗性、高度不确定性、高度动态性的战场环境时，为了提升自身的生存能力以及任务能力，需要利用无人机蜂群实现数量、协同、情报、速度方面的优势，因而，无人机蜂群作战必将成为未来无人系统应用的重要作战样式，美国对无人机蜂群技术的研发仍将成为其无人机技术发展的重中之重。美军近年来提出了2025~2035年形成无人机蜂群作战能力的目标，全面开展了顶层设计和关键技术攻关，多个项目推进至飞行演示验证，如美国防部战略能力办公室的“灰山鹑”无人机蜂群项目、海军研究办公室的“‘郊狼’低成本无人机技术蜂群”项目、美海军的“低成本无人机蜂群技术创新海军原型机”、DARPA的“小精灵”项目。另外，DARPA通过“体系集成技术试验”、“分布式作战管理”、“进攻性蜂群使能战术”（OFFSET）、“拒止环境协同作战”和“协奏曲”项目，发展无人机蜂群体系架构、作战管理、蜂群战术、自主协同和小型多功能传感器等多项关键技术。

随着越来越多无人机的广泛应用，为了对抗对手利用无人机带来的威胁，美国军方也投入了大量的资源用于反无人机技术，通常专注于检测来自无人机或其操作员的无线电信号，并干扰它们之间的无线电链路。然而，研究人员指出，现代无人机可以在没有无线电链路的情况下使用，依靠自动化系统进行目标识别和跟踪以及避免障碍。小型无人机成本越来越低，功能也越来越复杂，对手可以利用数十至数百架这样的无人机实现蜂群作战，这对美国军方提出很大的挑战：研究人员将不得不寻找方法来同时检测，识别和跟踪多个目标，而不是单架无人机。美陆军《营级及以下反无人机系统能力》报告公开版本中提出的反小型无人机系统的研发进度是近期是从现在到2025年、中期是从2026年到2035年、远期是从2036年到2050年。负责该项研究的委员会认为这个进度太过拖沓，无法应对SUAS威胁等级的迅速提高。该委员会提出了要加速反小型无人机系统的研究进度，当前的问题2019年解决、迫在眉睫的问题2020~2022年间解决、新涌现的问题2023~2025年间解决。

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