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设备与工具[知远导读]
本文原载于俄罗斯“军事观察”网站2015年11月17日。原文标题：Мини и микро беспилотные летательные аппараты。文章主要介绍了以色列、美国、英国、法国、印度等国小型无人机和微型无人机及其对抗装备的发展态势和动向。
近年来，小型和微型无人机在国防和安全领域成为广泛使用的监视工具，而不断发展的技术显然将赋予这种技术光明的未来。进一步完善能在城市条件下采取军事行动的小型和微型无人机受到许多国家的高度重视，它们在该方向上不断进行科学研究和试验设计。
不过当前在作战领域，这些技术也在恐怖和叛乱集团中得到扩散，他们企图用无人机投送脏弹，这迫使当局提高自己系统的安全，并在根本上改变对付无人机的战术和方法。
2015年4月一架带有微量放射性材料的小型垂直起降飞行器降落在日本首相官邸楼顶是这一趋势加剧的证明。这迫使发达国家军队考虑如何更好地将此种技术用于进攻和防御行动。
小型无人机
HUGINN X1小型战术无人机。Sky-Watch Labs公司与丹麦工程大学目前正在合作研制MUNINN VX1无人机，国家通过创新基金会给予该项目部分资助。MUNINN VX1无人机能够在拥挤和有限的空间里垂直起降并水平飞行，航程远，能快速到达目标区域。
艾尔比特系统公司的SKYLARK ILE小型无人机参加了战斗行动。它被以军选为营级无人驾驶航空系统，并交付国外20多个用户。装备SKYLARK I-LE无人机的分队在内格夫沙漠进行了为期一周的操作训练。
以色列IAI公司低成本的BIRD-EYE-650无人机能在城市行动或在敌后侦察时全天时实时提供视频信息。
以色列通过加紧研发小型无人机，继续牢牢占据其在市场上的阵地，这首先与以色列军队经常在更大规模的国内安全保障行动中在城市建筑密集区进行反恐和镇压反叛的行动联系在一起。
以色列马拉特航空航天工业公司总管巴鲁哈·博奈纳说，无人机市场是小型和微型无人机数量“稳定”增长的见证者，特别是在传感器小型化降低了对飞行器载重能力要求的背景下。此外，他认为，这一趋势得以流行还因为使用小型平台能降低被识别和落入敌人手中的概率。
以色列马拉特航空航天工业公司小型无人机家族包括用于基层单位收集情报的“鸟眼-400”小型无人机，携带用于城市作战的小型摄像机的MOSQUITO微型无人机，可以装于两个背囊中、用于在城市作战中“无噪声”地侦察和监视的GHOST小型无人旋翼机。
不过除了欧洲、以色列和美国传统的无人机制造商以外，目前在亚太地区也出现了一系列向世界市场推销自己方案的公司。
今年年初，具有丰富的较大型平台成功研制经验的印度公司决定开始研发其第一个小型无人机型号——A400。A400是重4公斤的四角直升机机器人，用于在建筑密集区执行侦察任务。其飞行速度为25公里/小时，能够在最大距离为4公里的视距范围内执行40分钟任务。
阿斯特里亚航空航天公司称，计划在2015年底之前将A400交给军队和强力部门进行评估。
在欧洲，波兰装备监察局在更广泛的波兰军队机器人化水平提升战略的框架内已发出小型无人机系统建议征询。
波兰国防部计划采购12架大型战术无人机，代号为ORLIK，但装备监察局还想采购15架WIZJER小型无人机，用于城市作战和在敌后执行侦察监视任务。此外，波兰国防部无疑将采购尺度更小的微型无人机。
波兰国防部已经拥有一定数量的“飞行眼”无人机（WB电子公司）和大约45架“轨道飞行器”（ORBITER）小型无人机（2005-2009年交付，Aeronautics公司）。这些采用电动机的系统能够在视距内执行侦察监视任务，实用升限600米，最大飞行时速70节，续航时间4小时，有效载荷1.5公斤。
根据建议征询条件，每架WIZJER小型无人机系统将包括3架飞行器和相应的地面控制站及物资器材，包括备件。国防部要求小型无人机最大作战半径30公里，用于执行营、连级侦察、监视任务。预计2016年签订合同，2022年交付。参加竞标的有WB Electronics公司的改进型“飞眼”小型无人机和Pitradwar与Eurotech公司联合研制的E-310 UAV无人机。
“飞行眼”无人机可以在城市的有限空间内手持发射，有独一无二的降落伞返回系统，无人机借助于该系统可在预定着陆点10米半径内降落。为了优化传感器视野，把传感器安装在机身下部。每个仪表组件中可以携带2部摄像机。无人机有除冰和防尾旋系统，通过LGCS (Light Ground Control Station)轻型地面控制站进行控制，数据和视频信息从仪表组件实时传递至视频终端。无人机可按预定航线直接飞向目标地点，并在感兴趣的区域上空巡逻。轻型地面控制站也可手动控制无人机。数字情报传递通道还能将目标数据传递至迫击炮火控系统或战斗指挥系统，以执行后续火力任务或其他战斗任务。机载通信系统的北约工作波段为4.4-5.0千兆赫。据WB Electronics公司资料称，“飞行眼”无人机由2人控制，螺旋桨由用锂聚合物蓄电池供电的“无噪声”电动机驱动。该型无机长1.9米，翼展3.6米，最大起飞重量11公斤。飞行时速50-170公里，飞行高度达4000米，最大航程50公里，最长续航时间3小时。
Eurotech公司称，E-310无人机可携带光电设备或合成孔径雷达，以及其他“专业化监视设备”。它“机动性高，使用成本低”，最多可携带20公斤机载设备，最长续航时间达12小时。实用升限为5000米，最大飞行时速160公里，最大作战半径150公里。该机可借助于气动装置发射，借助于降落伞返回，或用传统的雪橇式或轮式起落架着陆。据Eurotech公司介绍，E-310可用小型汽车或拖车运输。
在2015年5月在奔宁堡举行的多兵种合成演习中，美军士兵正在准备用InstantEye II小型无人机对丘陵另一侧执行监视任务。
微型无人机
微型无人机在城市条件下行动也大有用武之地。军方想拥有能手持发射并能在建筑物、封闭空间和目标区域中隐蔽监视的小型系统。这种微型系统已经在阿富汗使用过，例如PD-100“黑蜂”（Prox Dynamics公司），尽管操纵员批评它在强风和强沙尘复杂天气条件下使用时可靠性不足。
这种特殊的“便携侦察系统”实际上是“纳米级”垂直起降飞行器，其动力装置是无噪声电动机。螺旋桨直径仅12厘米，可携带重18克的摄像机，飞行速度5米/秒，续航时间达25分钟。在其旋转支撑装置上装有遥控光学成像侦察站，能在距离操纵员1.5公里以内的视距内工作，可按预定的程序化航线飞行，还可就地悬停。
不过目前的趋势表明，军方很可能将选择更大一点的微型无人机执行战前侦察任务。
InstantEye无人机（Physical ScienceIncorporated (PSI)公司）目前装备北约国家特种分队和南美的打击贩毒分队，还装备了美国国防部，不久前交付英军进行试验。这种手持发射的无人机重量不到400克，制造商称其发射装备时间仅30秒钟。最长续航时间为30分钟，最大航程1公里，可携带各种传感器。
在飞行中能模拟天蛾（一种蝴蝶）飞行的这种无人机可手动操纵，此时最大时速达90公里。InstantEye无人机由地面站控制，其全套侦察监视设备包括前视、侧视和后视摄像机，能确保进行导航、跟踪和目标指示。可通过安装GoPro高分辨率摄像机或红外摄像机提高可视侦察能力，后者能生成由内置红外发光二极管发光器光源（能从90米高度照射地面）形成的影像。
不过，除目前用于在敌后隐蔽侦察与监视外，该无人机还即将获得全套大规模杀伤性武器探测装置，以用于有可能在城市条件下采取的反恐行动。此外，为了满足北约特种分队的需求，还可在上面安装中继设备，用于传输语音数据。
还有一种在特种分队普遍使用的系统是SKYRANGER无人航空系统（Aeryon Labs公司）。该系统由Datron World Communications公司推向国际市场。据AeryonLabs公司执行经理大卫·克罗埃奇称，该系统是其他实时态势监控系统的低成本替代方案。他说：“垂直起降系统不需要任何辅助发射和返回设备，它由一名操纵员操纵，因此小组其他成员可集中力量于其他任务，也就是说，该系统可以提高战斗效能。视频可被实时传递至指挥中心和网络中的其他机构。”
不久前公司展示了为SKYRANGER研制的Aeryon HDZoom30新型影像传输装置。据克罗埃奇说，该装置能提供“空前的航空侦察能力，而这对于取得行动胜利非常重要。我们将获得具有稳定而可靠性能的无人机系统，其留空时间达50分钟，并有可靠的数字视频实时传输通道”。
同时，美国国防部高级研究计划局正在开发能帮助小型和微型无人机在强干扰环境中飞行且不受人直接控制、不依赖GPS导航的技术。今年初FLA (Fast Lightweight Autonomy)计划正式启动。该计划旨在研究关于鸟和飞行昆虫机动能力的生物拟态信息。尽管高级研究计划局使用重仅750克的六螺旋桨小型飞行器作为测试平台，该计划仍然将致力于开发能与任何类型的小型无人机整合的算法和软件。
高级研究计划局代表介绍说：“局里希望已经开发的软件将使无人机能在一些通常禁止进入的空间里工作，例如建筑物内部。小型无人机在巡逻队执行近距离侦察任务时会有用武之地，但它们不能提供建筑物内部环境情报，而这往往是整个行动的关键所在。”
计划要求达到以下性能：飞行时速可达70公里，作战半径1公里，续航时间10分钟，工作时无须通信设备或GPS支持，设计功率20瓦。计划2016年初开始进行“开放空域回转障碍测试”演示，2017年在建筑物内测试。
有效载荷
至于机载传感器和系统的发展，其总趋势是传感器尺寸不断缩小。在Aero India 2015展览会上，Controp PrecisionTechnologies公司展示了其Micro-STAMP (stabilised miniaturepayload)光学成像侦察站。该系统用于装备小型无人机，重量不到300克，包括昼间彩色电荷耦合器件摄像机、非冷却热像仪和激光指示器。
该系统用于执行纵深侦察任务，具有各种功能，包括监视、目标惯性跟踪、保持坐标、定点抵达、扫描/航空照相和“飞行员的眼睛”状态。
其尺寸为10X8厘米，为硬着陆而专门进行了加固，可安装在机头或机身下。昼间摄像机采用CMOS (Complementary Metal-Oxide Semi-conductor)技术，而热像仪工作波段为8-14毫微米。据Controp公司透露，该系统已经在以色列军队经过测试，此外，计划2016年研发重600克的更大的型号。
对付小型无人机
使用小型和微型无人机最重要的优势之一是，它们能隐蔽地执行侦察任务，不会被针对更大的飞行器的防空雷达发现。
不过，在各派武装人员在以色列和利比亚境内的军事行动中使用小型无人机之后，军队和工业界目前已经注意到这一威胁并已开始开发能识别、跟踪和消灭小型及微型无人机的专门技术。
在2015年巴黎国际航展上，Controp Precision Technologies公司展示了“龙卷风”轻型热像仪，它能快速扫描，发现和跟踪以各种速度低空飞行的小型无人机。其矩阵在光谱的中波红外区域工作，能确保360度圆周扫描，确定小型无人飞行器在空间中造成的微小变化。公司副总裁介绍说：“无人机正在越来越普及，它们对个人安全构成新的威胁。大部分基于雷达的防空系统不能确定在300米以下飞行的小型无人机的威胁。‘龙卷风’热像仪能高速全景扫描很大的区域，运用复杂算法来探测环境中的微小变化。不久前已经测试了‘龙卷风’热像仪的对低飞小型无人机的探测和跟踪能力。”
据报道，该系统能确定距离“数百米”到“数十公里”的小型无人机，但应该指出，考虑到在城市条件下运用小型无人机的总体作战构想，这一能力并没有用武之地。
“龙卷风”的热成像系统可作为独立装置使用，或被整合入各种防空系统。其中内置自动声音和可视预警系统，以向操纵员通报任何入侵。不过，为了消除威胁，该系统需要将信号传递至电子对抗系统或武器系统。
目前英国BlighterSystems、Chess Dynamics、EnterpriseControl Systems公司成立的财团正在推出这种方案。该财团研制了无人机监视和无线电频率压制系统。
该财团不久前宣布研制了用于对抗小型无人机的AUDS (Anti-UAV Defence System)系统。
BlighterSurveillance Systems公司的执行经理马克·瑞德福德在接受记者采访时介绍说，AUDS系统的工作分三个阶段：探测、跟踪和定位。Blighter 公司的A400 Series Air Security Radar用于探测无人飞行器。ChessDynamics公司的“鹰眼”远程扫描-搜索系统用于跟踪。ECS公司提供定向无线电频率压制系统。
这几家公司的代表宣布，AUDS系统的使命是与小型无人飞行器对抗，例如四角直升机机器人，甚至还列举了一些在商店中就可以买到的类似系统。
瑞德福德说，该系统与其他类似系统相比具有优势，因为其中一些组成部分已经经过实际检验。例如，雷达已经装备几个国家的军队，作为地面搜索雷达在非常的环境中使用。
ECS公司商业负责人大卫·莫利斯说，法国和英国对AUDS系统进行了扩展试验。在接近实际条件的情况下对系统对抗多架飞行器进行了测试。至今一共试验150架次，共80小时。
法国国防部于2015年3月进行了试验，同时，英国国防科技试验室在5月初进行了试验。目前AUDS系统已被交付美国，在那里将对几名潜在美国和加拿大操纵员进行演示。还计划在亚太地区的一个国家进行试验。在试验期间演示了在15秒钟内探测、跟踪和和瞬间压制目标的能力，作用距离为2.5公里。
该系统的关键特点是无线电频率压制系统能针对一定的数据传输信道进行调整，并且具有必要的压制水平。例如，压制系统可被用于压制无人飞行器所接收的GPS信号或无线电控制信道。该系统还可以被赋予“拦截”能力，使AUDS操纵员能接管对无人飞行器的操纵。压制系统的工作目标不仅在于“消灭”飞行器，还可被用于破坏无人飞行器的功能发挥，以迫使其操纵员将自己的无人机撤离。
公司代表承认，对于AUDS系统来说，最复杂的问题可能是在城市中与低飞的无人飞行器对抗，因为在这种情况下存在着大量的干扰和反射面。解决这一任务将是下一步研究的目标。
尽管该系统的特点是在一系列方面有很高的自动化程度，特别是在探测和跟踪方面，但人的参与是AUDS运转的关键因素。消灭或不消灭目标、何种程度，最终决定完全由操纵员做出。
雷达技术借用自英国和韩国军队（用于监视南北朝鲜之间非军事区）装备的地面搜索雷达。不间断进行调频辐射的多普勒雷达以电子扫描状态工作（Ku波段），能确保覆盖180度方位角和10-20度高低角。最大探测距离为8公里，能确定最小为0.01平方米的有效反身面积。系统还可截获并跟踪多个目标。
ChessDynamics公司的“鹰眼”扫描/搜索系统安装在一个装有无线电频率压制装置的组件中，由高分辨率光电摄像机和冷却中波热像仪组成。前者的水平视场为0.22度至58度，热像仪的视场为0.6度到36度。系统采用能确保按方位角不间断跟踪的Vision4ce数字跟踪装置。该系统能不间断按方位角进行全景摄影并以30度/秒的速度在-20度到60度之间 倾斜，跟踪距离约4公里的目标。
ECS公司的多波段无线电频率压制系统的特点是有3副内置定向天线，它们形成宽20度的射束。公司在开发自制爆炸装置对抗技术方面具有丰富的经验。公司代表在做介绍时指出，联军已经在伊拉克和阿富汗展开其数套系统。他补充说，ECS公司清楚数据传输通道的弱点和如何利用这一点。
AUDS系统的心脏是操纵员控制站，利用它可以控制系统的全部组成部分。控制站包括跟踪显示器、主控制屏和视频显示器。
为了扩大监视范围，可以把这些系统联入一个网络，后者可以是数套AUDS系统或是被联入一个“扫描搜索系统/压制系统”组件的雷达网络。AUDS系统还潜在地可能成为更大的防空系统的一部分，不过公司暂时不打算发展这一方向。
EnterpriseControl Systems公司执行经理指出：“几乎每一天都发生与无人机有关的事件和安全边界被突破。而AUDS系统能够消除军队、政府和商业机构对小型无人机的深深担忧。在无人机拥有许多正面的使用领域的同时，预计它们将在更大的程度上被用于邪恶目的。无人机可以携带摄像机、有毒化学物质和炸药，并且将越来越频繁被用于恐怖活动、间谍和走私活动。”
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