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无人机防御对决内幕:平民如何用反无人机系统、干扰器、捕网与高科技手段对抗“黑飞”无人机

无人机防御对决内幕:平民如何用反无人机系统、干扰器、捕网与高科技手段对抗“黑飞”无人机

Inside the Drone Defense Showdown: How Civilians Battle Rogue Drones with an Antidrone System, Jammers, Nets & High-Tech Tricks
  • 激增的无人机事件:未经授权的无人机飞越体育场、机场和其他敏感地点的情况正在增加。NFL在2023年记录了2,845起违规无人机入侵事件,比2022年增长了12% [1]。一位安全官员警告说,“现在就是采取行动保护球迷安全的时候[2],因为当局正努力应对日益增长的威胁。
  • 反无人机武器库激增:一波新的反无人机产品——从无线电干扰器GPS欺骗器投网器、专用雷达,甚至无人机“劫持者”黑客工具——承诺能够侦测并安全地中和不受欢迎的无人机。这些技术可以保护机场、体育场、监狱和私人财产,无需动用枪支或其他高风险手段 [3]
  • 法律灰色地带:大多数民用反制措施强调非致命干扰或捕获,因为直接摧毁无人机在法律上被视为摧毁航空器——在美国属于联邦犯罪 [4]。但具有讽刺意味的是,几乎所有高科技反无人机设备(干扰器、欺骗器等)都禁止普通公众使用,依据通信和航空法律 [5] [6]。这一空白促使立法者提出新规,赋予警方和关键基础设施安保团队更大权限使用反无人机工具 [7]
  • 高科技无人机劫持: 新一代反无人机系统可以有效地黑入并接管一架正在飞行中的流氓无人机。例如,以色列的 D-Fend EnforceAir 平台能够探测入侵无人机,夺取其控制链路,并安全降落——让当局可以检查被捕获的设备,或将其归还给毫不知情的所有者 [8]。这些精确的“网络接管”工具避免了物理损坏,但它们依赖于最新的无人机软件配置文件,并且在面对加密或军用级无人机时可能失效 [9]
  • 捕网、老鹰与拦截无人机: 物理捕获方法结合了低科技与高科技。安保团队使用手持捕网枪,或部署“无人机猎手”无人机,在空中追逐并用网捕获违规无人机,完整捕获以便取证 [10]。这种方式避免了危险的碎片从空中坠落,尽管捕网方案射程有限,并且在面对快速、灵活的目标时可能效果不佳 [11](值得注意的是,一些执法机构甚至尝试训练老鹰从空中抓取无人机,但由于安全和实用性原因,这类项目大多已被终止 [12]。)
  • 早期侦测是关键:许多场馆现在部署了多传感器无人机侦测网络——结合微型雷达单元、射频扫描仪、摄像头和声学传感器——以尽早发现无人机。例如,DroneShield 新推出的SentryCiv系统针对民用场所,使用无源射频扫描仪(不发射信号)来侦测和追踪无人机,无需干扰 [13]。这种无源侦测方式避免了法律麻烦,甚至可以通过信号三角定位无人机操控者的位置 [14],为应对人员争取宝贵时间。
  • 民用与军用手段的区别:在战场上,军队可以用高功率干扰器、导弹或激光将无人机击落。但在民用空域,安全与合法性优先——你不能在拥挤人群上空直接击落无人机。强力、广域干扰“通常只在战时使用”,不会在城市周边部署,以避免附带干扰 [15]。因此,商用反无人机系统通常采用有限范围干扰或可控捕获,避免造成危险的坠落碎片或大范围信号中断 [16]
  • 法律与政策的变化:各国政府正加速更新无人机相关法律。在美国,2018 年的法律只允许联邦机构(国防部、国土安全部、司法部等)禁用或摧毁违规无人机,但 2024 年的新两党法案试图扩大反无人机权限,赋予地方警察、机场和关键基础设施安保团队更多权力 [17]。欧洲同样在更新规定——例如,法国部署了先进的无人机欺骗系统,以协助保护2024 巴黎奥运会免受入侵 [18]。整体趋势是,在严格规范下,逐步赋予更多机构对抗违规无人机的法律许可,不再仅限于联邦或军方层面。

引言

无人机已成为现代天空中的一把双刃剑。一方面,价格实惠的四轴飞行器和自制无人机带来了便利和乐趣——比如有一天送披萨、拍摄婚礼。另一方面,它们也被滥用于骚扰机场和闯入核电站、监狱等敏感地点 [19]。我们已经看到有业余无人机将违禁品走私进监狱院子,甚至干扰主要机场。(2018年在英国盖特威克机场,恶意无人机的出现导致停飞30小时,延误了1000个航班,影响超过14万名乘客 [20]。)在战场上,武装无人机可能致命,专家警告即使是现成的民用机型也带来严重的间谍风险——“对手可以用500美元买来的现成无人机,查明美国核武器基地的情况,”无人机战争分析师Zachary Kallenborn指出 [21]。难怪对恶意无人机使用的担忧已引发一场阻止空中流氓无人机的竞赛 [22]

作为回应,民用反无人机系统的新兴产业迅速崛起。这些反无人机(UAS,无人机系统)解决方案听起来像科幻小说——无线电干扰枪、劫持无人机信号的GPS“欺骗”黑客、发射捕网的大炮,甚至能猎杀其他无人机的拦截无人机——但它们都是真实存在且日益被部署的。其承诺是在无人机进行间谍、走私或造成伤害之前,侦测并击败不受欢迎的无人机 [23]

然而,在战区之外部署此类防御措施充满挑战。安全性和合法性至关重要。与军方不同,体育场安保团队或机场警察单位不能简单地用子弹或导弹把无人机击落——在人员密集区域这样做极其危险,而且通常是非法的。事实上,大多数国家的法律都禁止在没有适当授权的情况下损坏或破坏任何飞行器(包括无人机),而干扰无线电或GPS信号也受到监管机构的严格限制 [24]。正如一项分析指出的,除了击毁这些设备——这本身就带来危险——过去一旦无人机闯入不该进入的地方,几乎没人能做什么 [25]。这一状况终于开始改变。受高调入侵事件(从盖特威克机场关闭到NFL比赛中无人机激增)的推动,政府和科技公司投入了大量精力,开发出能够安全夺回空域控制权的创新对策 [26]

本报告将深入探讨目前在民用领域展开的无人机防御对决。我们将考察现有的全套反无人机技术、其工作原理及优缺点、现实应用场景——从机场和体育场到监狱和后院——以及不断演变的法律框架。目标是了解民用领域(从执法部门到私人安保及普通公民)如何利用干扰器、捕网乃至高科技手段对抗“流氓”无人机,以及在这一快速发展的领域中,未来会出现什么新趋势。

民用反无人机系统的全景

现代反无人机系统通常包括两层:探测(发现并识别无人机,理想情况下还能定位其操作者)和处置(通过使无人机失效或捕获来消除威胁) [27]。在这里,我们将梳理当今主要的反无人机技术类别——它们的工作方式、应用场景,以及各自的有效性和局限性。

无人机探测技术

在能够阻止一架流氓无人机之前,首先必须对其进行探测——而这往往比说起来要难。小型消费级无人机很难被传统飞机雷达或人类观察者发现。因此,已经开发出一系列专门的无人机探测传感器。这些通常是被动或非破坏性系统(合法用于民用),可对无人机进行预警和跟踪:

  • 雷达:专用的反无人机雷达可以追踪业余无人机极小的雷达反射截面,而传统空中交通雷达会忽略这些目标 [28]。它们发射无线电波并探测无人机反射回来的信号,以精确定位其位置和高度。优点:雷达具有远距离、360°全方位覆盖,并可同时跟踪多个目标,无论白天黑夜,均不受黑暗或雾霾影响 [29]。关键是,雷达可以探测到自主无人机,即使它们没有发射信号(射频扫描仪可能会漏检)。缺点:雷达设备价格昂贵,且在杂波环境下(如区分无人机与鸟类或碎片)可能表现不佳,需要调试,并常常需要与其他传感器配合以确认目标。此外,雷达只显示一个信号点——还需要其他系统(如摄像头)来识别该物体是什么。
  • 射频扫描仪:许多无人机通过无线电链路进行通信(如 Wi-Fi 或专有的 2.4/5.8 GHz 控制)。射频分析仪被动监听这些控制或视频传输信号。通过扫描频谱,射频探测器通常可以在无人机可见之前感知其存在,在某些情况下甚至可以识别无人机的品牌/型号或独特的数字指纹 [30]。高级系统可以对信号进行三角定位,从而定位无人机及其操作者(如果操作者在附近并正在发射信号) [31]优点:射频探测器完全被动(不发射信号,因此合法且不会干扰),并且擅长实时发现多架无人机和控制器 [32]缺点:它们无法探测未使用可识别无线电链路的无人机(如完全自主预编程的无人机) [33]。它们的探测范围有限,并且在“嘈杂”的射频环境中(如有大量 Wi-Fi/Bluetooth 流量的繁忙城市区域)容易被淹没。保持其信号特征库的更新是一项持续的挑战——新的或经过修改的无人机信号可能会在数据库更新前逃避探测 [34]
  • 光学摄像头:高分辨率光电摄像头(可见光)和红外摄像头(热成像)被用作“无人机侦测器”,通常配备有AI目标识别软件。这些摄像头通常安装在云台上,或与雷达配合使用,这样一旦被提示可疑无人机时就能进行变焦观察。优点:摄像头可以提供视觉确认——你可以直接看到并识别无人机型号,并检查它是否携带任何载荷(如包裹或危险物品) [35]。它们还可以录制视频/图像作为证据,有助于起诉或取证分析 [36]缺点:光学系统高度依赖天气和光照——黑暗、雾霾、眩光或距离都可能阻碍摄像头的探测 [37]。它们也可能引发误报(例如,鸟类或气球可能被自动视觉系统误识别)。实际上,摄像头很少单独用于初步探测,但在其他传感器(雷达/射频)发现目标后,它们对于确认和跟踪无人机至关重要。
  • 声学传感器: 一些系统使用麦克风阵列来“听”无人机螺旋桨特有的嗡嗡声。通过过滤无人机电机的特定频率,这些系统可以提醒操作员无人机的声音并大致确定其方向。优点:声学探测器可以捕捉到不发射无线电信号的无人机(完全自主),甚至可以探测到障碍物或树木后面的无人机——有时声音可以传播到雷达或视觉被阻挡的地方 [38]。它们还具有高度便携和被动(仅监听)的特点 [39]缺点:声学传感器的探测范围较短(通常只有几百米) [40],且很容易被嘈杂的环境干扰——例如人群噪音、城市交通或风声都可能掩盖无人机的声音。由于这些局限性,声学系统通常用来补充其他传感器,而不是作为主要的探测手段。

现代反无人机系统(例如在大型机场或大型公共活动中)通常采用传感器融合,结合上述多种技术以提高可靠性 [41]。一个典型的分层设置可能会使用射频扫描来探测无人机的控制信号并获得预警,提示雷达锁定移动目标并跟踪其飞行轨迹,然后调动摄像头进行视觉识别和观察。软件随后可以对无人机类型进行分类(例如识别为大疆精灵还是定制竞速无人机),甚至尝试通过射频三角定位精确定位飞手的位置。执法官员所说的最终目标是“探测、跟踪和识别”任何进入空域的可疑无人机 [42] [43]

重要的是,目前在许多司法管辖区,单纯的探测是最合法允许的行动。私人安保或关键基础设施运营商通常被允许用传感器监控其空域,即使对无人机采取直接行动仍受限制或需要联系政府机构 [44]。这种现实导致一些产品专注于探测和预警。例如,前文提到的DroneShield的SentryCiv就是作为仅限探测的网络提供,可以集成到现有安保系统中,并在“没有法律和操作上的复杂性”的情况下提供早期预警,无需对无人机进行干扰或物理拦截 [45]。简而言之,你无法阻止你未能探测到的东西——因此,强大的探测能力是任何无人机防御策略的关键第一层。

干扰:射频(RF)干扰

一旦发现不明无人机,最常见的中和方法之一就是射频干扰(RF jamming)。干扰是指用电磁噪声淹没无人机的控制和/或导航频率,有效地屏蔽无人机所依赖的信号 [46]。大多数消费级无人机依赖两种关键链路:与飞手遥控器的无线电控制链路,以及用于导航的卫星信号(GPS/GLONASS)。干扰器可以针对其中一种或两者:

  • 指令与控制干扰器: 这种设备会用干扰信号淹没无线电控制通道(2.4 GHz、5.8 GHz等)。如果操作成功,无人机将失去与飞手发射器的联系。在这种情况下,大多数无人机会悬停然后安全降落(失效保护行为),或者立即尝试返回起飞点,有些情况下则会直接在原地下降。无论哪种情况,无人机都无法继续其任务。
  • GPS干扰/欺骗器: 有些系统还会干扰无人机的GPS信号,甚至对其进行欺骗(下一节将详细介绍欺骗)。干扰GPS会导致无人机认为导航丢失——许多无人机会在原地悬停,或者如果GPS丢失时间过长则启动受控下降。

优点: 干扰相对简单,且对大多数市售无人机非常有效 [47]。它不需要知道无人机的品牌或型号——只要干扰常用频段,你很可能就能切断其连接。警方和军方已经部署了手持式干扰枪(通常看起来像科幻步枪),可以在安全距离内迫使无人机降落。干扰还可以实时发挥作用;一旦发现恶意无人机并被认定为威胁,有针对性的干扰通常可以在几秒钟内将其“傀儡线”切断,从而使其失效。

缺点: 干扰是一种粗暴手段。射频干扰器会无差别地干扰目标频段内的所有信号,而不仅仅是无人机的连接。正如美国国土安全部所指出的,干扰不仅会阻断无人机的控制信号,还可能干扰该区域“电话、应急响应、空中交通管制和互联网等其他电磁信号” [48]。在拥挤的城市环境中,强力干扰器可能会使Wi-Fi网络瘫痪,或干扰警察/消防通讯——这是严重的附带风险。由于这些危险,在美国,除某些联邦机构外,任何人使用干扰器都是非法的(在许多国家也有类似限制) [49]。即使获得授权,操作人员也必须小心使用,以尽量减少意外干扰。另一个限制是范围:手持干扰器的有效距离可能只有几百米。超出该范围或自主运行的无人机,只有靠近时才可能受到影响。

总体而言,射频干扰在允许的情况下仍然是一种流行的反制措施——例如,美国联邦安保团队在超级碗等活动中会待命配备干扰枪 [50]。但由于法律限制和附带影响的担忧,干扰通常只用于高重要性场景(关键事件、军事基地等),或由专业单位在紧急情况下使用。它很有效,但在和平时期的民用环境中会谨慎使用。

欺骗与“网络”接管

相比于粗暴的干扰,更为精确的替代方案是信号欺骗或协议接管——本质上是在空中黑入无人机以获得控制权。这些系统不是像干扰那样简单地让无人机失去信号,而是发送精心设计的信号,模仿无人机自己的控制器或GPS卫星,让无人机相信防御方的指令,从而按照其意愿行动。

一种方法是GPS欺骗:广播一个虚假的GPS信号,覆盖真实信号。例如,系统可以让无人机误以为自己突然到了别的地方,从而触发其失效保护机制降落或返航。法国国防公司赛峰(Safran)最近推出了一套名为“SkyJacker”的系统,利用GPS欺骗劫持无人机导航;据报道,这类工具曾是2024年奥运会期间法国无人机防御的一部分 [51]。GPS欺骗设备必须非常精确(广播恰到好处的信号,让无人机无法察觉被欺骗),但一旦成功,无人机就能被悄无声息地引诱离开或迫降,周围的人甚至不会察觉。

另一种更直接的方法是协议接管,通常也被称为无人机黑客攻击。这涉及利用无人机自身的通信链路。如果防御方了解无人机所用的协议(并拥有合适的设备),他们就可以发送一条指令,绑定到无人机上,就像成为它的新控制器一样。该领域的领先系统之一是以色列的D-Fend Solutions “EnforceAir”平台。正如该公司首席营销官所描述,“我们发现无人机,接管控制,然后让它降落” [52]——实际上是在无人机飞行途中将其从原操作者手中“抢走”。随后,这架“流氓”无人机可以被安全地降落在指定区域,完好无损并处于防御方控制之下。这不仅消除了威胁,还能保留无人机用于取证分析(或者如果是误会,还能归还给无辜的所有者) [53]

优点:网络接管工具极其精确且无损。它们不会像干扰器那样在大范围内制造无线电混乱,并且能以可控方式让无人机降落(没有坠毁碎片)。这使得它们非常适合对安全要求极高的场景——例如人群密集的体育场、机场或有重要嘉宾的活动——并且可以避免任何附带损害的风险。它们也很隐蔽;旁观者可能只会觉得无人机自己决定降落。这些系统已被美国机构及其他方使用,尤其是在无法使用干扰器的情况下 [54]

缺点: 最大的挑战在于你需要跟上无人机技术的发展。网络接管系统依赖于无人机“协议”或软件漏洞的数据库。如果无人机的品牌/型号无法识别,或者无人机采用了强加密或军用级通信,接管可能会失败 [55]。例如,定制制造的无人机或刚刚更新固件的无人机,可能对已知的接管方法免疫。这些系统通常也是昂贵的高端解决方案,价格远高于简单的干扰器或捕网。此外,即使成功劫持无人机,通常也会在失去电源或黑客只破坏其控制链路而未接管稳定系统时从空中坠落——因此有些系统会巧妙地将接管与GPS欺骗或柔和降落协议结合,以确保无人机不会直接摔下来。最后,还有法律方面的考量:在某些司法管辖区,黑客攻击无人机可能被视为拦截私人信号或违反计算机法律,因此这些工具通常仅限于政府或授权安保团队使用。

尽管存在挑战,“网络接管”防御被视为一种有前景的高科技解决方案。它们体现了反无人机作战正日益成为软件与信号的较量——本质上是将电子战缩小到民用层面。当它们奏效时,几乎可以说是优雅的:流氓无人机在空中被悄无声息地捕获,没有任何损伤,公众甚至可能根本不知道曾经存在威胁。

物理捕获:捕网与拦截无人机

在某些场景下,阻止无人机最直接的方法就是物理地将其从空中抓住——无需使用子弹或爆炸物。这促使了各种基于捕网的捕获系统和专用拦截无人机的发展。

一种方法是使用捕网发射器。像英国OpenWorks Engineering这样的公司生产SkyWall系列等设备——基本上就是捕网火箭筒。操作员扛起发射筒,发射一个在空中展开捕网的弹体,将目标无人机缠住。手持式捕网枪已被日本、欧洲等地的警方用于保护活动安全。当小型无人机被网捕获时,通常会有一个微型降落伞与网连接并展开,使被困无人机缓慢降落到地面 [56]。这样可以防止无人机坠落伤及路人,并保持其完整以便调查。

将这个想法进一步扩展,一些公司使用更大的无人机来捕捉无人机。这些拦截无人机携带可以发射或投放到目标上的网。例如,美国的Fortem Technologies公司部署了一种DroneHunter无人机,可以自主追踪违规无人机,并在空中发射网将其捕获 [57]。被缠住的目标随后可以被带走或在被解除威胁后丢弃。荷兰和法国的警方也测试了类似的“无人机对无人机”捕捉技术。

优点: 物理捕捉方法的最大优势在于能够完整回收违规无人机。这对于取证非常有价值——你可以检查无人机,了解其制造者、载荷,甚至提取指纹或序列号。它还能彻底消除威胁(无人机被实际移除,而不仅仅是被送回操作者手中)。网和类似装置大多是非致命性的;它们不涉及发射传统子弹或发出大范围干扰。因此,有时可以在不适合使用枪支或干扰器的场合部署。例如,在欧洲的活动中,警方曾使用手持网枪作为第一道防线,以避免流弹的风险。而且与干扰不同,网捕不会影响任何人的手机信号。

缺点: 最大的限制是射程和速度。网枪的有效射程通常只有几十米(大型发射器可能可达100米)。如果无人机就在附近盘旋,这没问题——但如果它在几百米高空盘旋或快速穿越天空,接近网的射程就很有挑战性。拦截无人机可以扩大覆盖范围,但它们需要时间起飞并追击目标,而且必须比目标无人机更快、更灵活。聪明或高速的无人机有可能躲避携带网的无人机。还有多架无人机或蜂群攻击的问题——一张网只能抓住一架,因此这些方法在同时面对多架入侵者时扩展性不佳。此外,即使使用网,也存在一定风险:被缠住的无人机会坠落,尽管有降落伞会慢一些。如果是大型无人机或携带危险载荷,坠落仍然可能造成危险。因此,网捕通常被视为低空、小型无人机事件的解决方案,或作为分层防御的一部分(配合干扰器或探测器使用)。

值得注意的是,物理捕捉无人机中有一种较为奇特的尝试:训练猛禽。在少数情况下,执法部门尝试使用老鹰或鹰隼从空中直接抓取无人机。大约在2016年,荷兰警方曾著名地训练老鹰攻击无人机,认为大自然的空中猎手可以处理违规设备。虽然老鹰确实能击落无人机(它们将无人机误认为猎物并抓取,通常会破坏无人机的螺旋桨),但该项目最终大多被终止。事实证明,无人机的旋翼会伤害到鸟类,而且老鹰并不总是能被可靠地引导到目标上。这个想法很有趣,但最终不切实际且有风险,所以如今网和机械设备已经取代了这项工作 [58]

高能与新兴反制措施

除了干扰、黑客和捕网之外,还有一些新奇的反无人机方法值得一提——其中有些甚至模糊了民用与军用的界限:

  • 高功率微波(HPM)设备:这些系统会发射定向的电磁脉冲(EMP)或微波脉冲,以烧毁无人机的电路。可以把它想象成局部的能量雷击,直接击穿电子元件。例如,德国Diehl Defence公司就推出了一款基于HPM的反无人机系统,可以在一定半径内瘫痪无人机 [59]优点:如果校准得当,HPM可以瞬间让无人机失效,本质上是在空中直接击毁其电子设备 [60]。而且它是非动能的(没有弹丸或碎片)——无人机会直接坠落。缺点:HPM设备价格极高,且明显不具选择性——爆炸区域内的任何电子设备(附近的汽车、手机,甚至心脏起搏器)都可能被干扰或损坏 [61]。而且被EMP击中的无人机会直接坠落,也存在坠落碎片的问题。由于这些风险,HPM/EMP武器目前主要限于军方或专业机构使用。在民用场景下的应用非常有限,或许只会在极端情况下用于保护关键基础设施。
  • 激光(定向能武器):高能激光可以瞄准无人机的关键部件(如电机、传感器或电池)进行过热和损坏。美国国防巨头洛克希德·马丁和雷神公司已经在测试中展示了可以击落无人机的激光系统 [62]。在军事环境中,激光具有吸引力,因为它以光速打击目标,并且可以快速对付多个目标。对于民用领域,我们可能会看到功率较低的“致盲”激光器,作为非致命手段使无人机摄像头失明。但任何足以摧毁无人机的激光基本上都是军用级别,并伴有巨大的安全隐患。优点:足够强大的激光可以非常迅速地击落无人机,并且一旦系统部署,每次“射击”只消耗能量(无需昂贵的导弹或弹药)。缺点:高功率激光通常体积庞大、耗电量大且价格昂贵,属于实验性系统 [63]。它们可能带来严重的眼部危害——误射或反射的激光束可能损伤飞行员或地面人员的视力,甚至击中轨道卫星。天气也会削弱激光的有效性(灰尘、雾、烟雾会散射激光束) [64]。鉴于这些限制,除非在军事监管下保护固定设施,否则我们不太可能在民用环境中看到激光武器的部署。国际法也反对能致盲的激光,因此任何使用都将被慎重考虑。
  • 动能拦截器(弹射或碰撞):一些机构测试了小型拦截无人机以高速撞击违规无人机——本质上是“神风敢死队”式的防御者。还有一些机构研究了专用弹药:例如发射网或弹丸云以缠住无人机旋翼的霰弹,甚至是爆炸后附带最小附带损伤的反无人机子弹。这些几乎总是仅限于军方或执法部门使用,因为在民用区域存在明显的安全问题 [65]。这里提及仅为完整性考虑,但民用无人机防御通常避免爆炸或碰撞式击杀,除非在接近战场的情况下。
  • 新兴的创新理念: 随着无人机威胁的发展,对抗措施也在不断进步。研究人员正在探索AI控制的拦截无人机,它们能够以最少的人为干预自主与流氓无人机进行空中格斗(反应速度至关重要,尤其是在面对高速或蜂群攻击时) [66]。反蜂群战术是研发的热门领域:如果遭遇敌对无人机蜂群攻击,防御方可能会结合大范围高功率微波(HPM)打击和多架拦截器,或部署一支防御无人机蜂群作为应对 [67]。其他有创意的概念还包括使用粘性泡沫弹干扰无人机旋翼,或定向声波装置(声波武器)来扰乱无人机。这些方法目前尚未成为主流,但未来几年内我们可能会看到其中一些变得实用——尤其是随着监管机构逐步放开对更积极防御手段的限制。目前,民用无人机防御的前沿仍然依赖于我们已经介绍的核心工具(探测、干扰、入侵、捕网),而激光和微波主要还是用于军事领域。

有效性、权衡与安全考量

每种反无人机方法都存在权衡,其有效性也取决于具体场景:

  • 制止能力与风险: 对于单个、小型无人机,射频干扰器或协议接管等工具已被证明能高效快速地消除威胁 [68]。一支瞄准准确的干扰枪或一次成功的网络劫持,可以在几秒钟内让常见的四旋翼无人机失效。网枪和拦截无人机在无人机进入其射程范围内时也能可靠工作(尤其适用于需要完整保留无人机的场景)。然而,面对更复杂的威胁——比如高速定制无人机或一群协同作战的无人机——这些简单方法就开始变得力不从心。GPS欺骗,甚至激光和高功率微波等高能手段,理论上对高级或多目标更有效,但这些工具目前很少在军方领域之外可用 [69]。因此,侦测被普遍认为是基础——没有早期侦测和跟踪,你甚至可能来不及部署合适的对抗措施 [70]
  • 安全性与附带损害: 不同的反制措施带来的附带风险差异很大。网络接管和其他被动措施(如仅仅跟踪无人机)在安全性方面表现最佳——它们要么在可控状态下让无人机着陆,要么只是监控而不进行物理干预 [71]。捕捉网也相对安全;许多网捕系统会让无人机缓慢降落伞降。干扰器和欺骗器的风险略高一些:被干扰的无人机如果没有正确进入失效保护模式,可能会坠毁,而被欺骗的无人机如果欺骗不完美,可能会以不可预测的方式被误导。尽管如此,它们的影响仍然是适度且局部的。在高端手段中,高功率微波和激光对旁观者的风险最大——一次电磁脉冲可能会烧毁随机电子设备,或误射的激光可能造成眼部伤害 [72] [73]。在机场或市中心等民用环境中,显然更倾向于非动能、可控的结果。因此,能够诱导无人机安全着陆(黑客攻击)或捕获无人机(捕捉网),或者至少让其返航或缓慢下降(干扰)的方案更受重视。将目标击落或释放大范围能量束被视为最后手段,甚至很少使用。
  • 成本与复杂性: 反无人机技术的成本跨度也非常大。低端产品有些出人意料地实惠——一把基础的手持网枪或便携式射频探测器可能只需几千美元,地方警局的预算也能承受。爱好者甚至可以用现成零件自制网发射器或信号探测器,成本不到1000美元,当然这更偏向DIY而非专业级。但在高端市场,一个集成多传感器的检测系统,配备先进雷达、摄像头和协议接管能力,单个场所(如机场)的花费可能高达数十万到数百万美元 [74] [75]。例如,要保护一个大型机场或体育场的全套设备——包括雷达覆盖、AI摄像头、射频拦截和拦截无人机——总价很容易达到数百万美元。更简单的配置(比如一个雷达单元加一个干扰器,覆盖较小设施)则可能只需几万美元。一个新兴趋势是“反无人机即服务”,像DroneShield这样的公司以订阅方式提供检测网络 [76],让客户按月付费,而无需一次性投入巨资。随着技术成熟和竞争加剧,预计价格会逐步下降。但目前,高端反无人机技术仍是一项重大投资,通常用于保护关键基础设施、大型活动或高风险场所。
  • 法律约束: 也许决定这些系统如何以及在哪里部署的关键因素是法律和监管环境。如前所述,侦测技术通常是合法的,因此被广泛采用——机场、体育场,甚至一些私营公司都安装了无人机侦测系统,几乎没有引起什么争议。现在,体育场在比赛期间配备一组射频天线静静地监听违规无人机,已很常见。但主动反制措施(任何实际使无人机失效的手段)仍受到严格监管。在美国,直到最近,只有联邦机构被明确授权使用此类措施 [77]。曾经采用过临时豁免的拼凑办法(例如,司法部和国土安全部团队在重大活动中部署,或能源部保护核设施),但地方警察和私人安保几乎没有权限。截至2024年末,国会和白宫正推动扩大这些权限 [78]。两党提出的法案——如2024年反无人机授权法案——旨在允许州和地方执法部门在特殊活动中使用经批准的反无人机系统,并允许关键基础设施运营商(如机场、电厂)在联邦监管下部署经过审查的侦测和干预工具 [79] [80]。在其他地方,欧洲和其他地区也在更新法律,通常允许警察或国土安全部门在特定场景下(如国家级活动或机场周边)使用干扰器或拦截器,同时仍然禁止私人个人的自发执法行为 [81]。简而言之,私人公民和公司通常不被允许自行击落或电子干扰无人机——这样做可能违反航空法(如美国18 USC §32)和通信法,导致严重处罚 [82]。如果有无人机侵入你的财产,正确的做法通常是报警,让经过培训、获得授权的团队会处理。法律正在慢慢赶上对无人机防御的需求,但在此之前,大多数民用部署仅限于侦测和软威慑(如广播或安保人员在场),然后依赖执法部门实际介入 [83]

现实世界的应用案例:反无人机技术如何部署

根据环境的不同,所面临的挑战和首选解决方案也会有所不同。让我们来看几个无人机成为隐患的关键领域,以及防御方如何应对:

1. 机场:全球各地的机场都深刻体会到,即使是一架无人机也能扰乱成千上万旅客的行程。2018年著名的盖特威克事件(据称无人机出现在伦敦盖特威克机场上空,导致机场关闭超过一天)成为了警钟,促使许多机场投资反无人机系统。机场的首要任务是早期探测并避免误报——他们需要尽早发现无人机,确认目标不是鸟类或气球,并持续跟踪。因此,机场往往采用最先进的探测技术:针对无人机调校的先进3D雷达、广域射频扫描仪,以及用于目视识别入侵者的远程PTZ(云台变焦)摄像头 [84]。在应对措施方面,机场一直较为谨慎。在大多数情况下,如果确认有无人机,机场会作为预防措施暂停空中交通,并呼叫执法或军方专家应对(例如使用干扰枪或实地搜寻飞手)。在机场附近使用干扰器的风险在于可能干扰航空设备,因此许多机场并不常规部署干扰器。相反,一些机场现在正在尝试拦截无人机或警用无人机团队,可以在不干扰的情况下将入侵者驱离机场 [85]。值得注意的是,美国正朝着赋予国土安全部(DHS)使用反无人机措施保护机场的方向迈进——2024年出台的新立法将赋予DHS在机场周边对无人机采取行动的权力 [86]。随着法律授权的扩大,我们很可能很快会看到机场采取更积极的防御措施,但会受到严格管控。但目前,典型的机场防御是一个复杂的探测网络,实时向警方或安保部门提供信息,由他们决定如何干预(通常是跟踪无人机/飞手,而不是立即击落,除非存在迫在眉睫的危险)。

2. 体育场和大型活动:大型体育赛事和音乐会已成为粗心或恶意无人机飞行员的主要目标——从带着相机的好奇粉丝到潜在的犯罪分子。体育场的挑战在于密集的人群:坠落的无人机或任何失控的反制措施都可能伤及许多人。因此,侦测和受控响应至关重要。美国主要体育联盟(NFL、MLB等)一直与Dedrone等公司合作,监控比赛周边的无人机活动 [87]。有数据显示,2018年至2023年间,FBI接到高达121,000次请求,要求其向体育场和其他关键场所部署专业反无人机小组 [88]。这显示出无人机频繁出现在不该出现的地方。在高知名度赛事(如超级碗或世界大赛)期间,联邦政府通常会将空域宣布为禁飞无人机区,并派遣配备干扰枪和其他工具的小组,迅速禁用任何闯入的无人机 [89]。NFL一直在积极游说寻求更为永久的法律解决方案,警告称如果不扩大权限,体育场“将面临恶意和未经授权的无人机操作带来的重大风险” [90]。体育场的理想配置是便携式射频侦测系统环绕场馆(用于发现来袭无人机),并有快速反应小组待命——通常是配备手持干扰器或捕网枪的执法人员——随时准备击落靠近人群的无人机 [91]。一些场馆还会通过扩音器广播和记分牌信息来威慑无人机飞行员(例如:“如在此飞行,您的无人机将被没收且您将被起诉”),以表明他们的严肃态度。总体而言,活动安保在缓解措施上依赖联邦部门,直到法律允许地方当局自行处理;在此期间,主要依靠侦测和威慑。

3. 监狱: 多年来,监狱可以说一直处于非法无人机入侵的前线。在美国、欧洲及其他地区,人们利用无人机将违禁品(毒品、手机、武器)偷运进监狱高墙。这是一场狱警与走私者之间的猫鼠游戏。许多监狱在周界安装了射频和雷达探测器,以便在无人机接近时提前预警 [92]。一旦发现有无人机来袭,警卫可以迅速赶往投放地点,试图拦截包裹或无人机本身。一些监狱甚至在操场或其他高风险区域上方架设了物理反无人机网,直接阻挡无人机飞入 [93]。不过,干扰措施较为棘手:在监狱附近使用干扰器可能会影响合法的无线电通信,甚至波及附近的民用手机网络,因此除非在偏远设施且获得特别授权,否则并不普遍采用。对监狱来说,一种有前景的方法是协议接管——像 EnforceAir 这样的系统(如果法律允许)可以接管并强制降落携带违禁品的无人机,使其安全降落在安全区域,阻止违禁品送达 [94]。当局也注重抓捕人类操作者:无人机飞手通常就在监狱外徘徊,因此能够定位飞手遥控信号的探测系统非常有用。警方多次在飞行违禁品时当场抓获犯罪分子。问题的规模相当大——在一起令人震惊的案例中,英国一个团伙协调了49次无人机投放,涉及至少五所监狱,在被抓获前运送了价值约100万英镑(约合130万美元)的毒品和手机 [95]。此类事件促使监狱当局急切寻求有效的反制措施。目前的状况是:大多数监狱依赖探测和传统应对方式(追捕无人机/飞手),因为高科技反制手段在法律上存在挑战。但随着法律的演变,未来可能会有更多监狱配备自动化无人机反制系统,守护囚犯上空的安全。

4. 私人财产与个人用途: 最后,还有一个问题是普通人或私人财产所有者可以如何应对讨厌的无人机。假设你家后院上空反复有无人机窥探,或者有邻居的无人机低空飞行、嗡嗡作响——你有哪些选择?现实是,平民的选择仍然非常有限。击落无人机(即使在你自己的财产上)在大多数司法管辖区是非法的,因为这违反了航空法和财产法。由于FCC规定,公众也不得干扰无人机信号。因此,普通房主不能使用我们前面提到的那些高级干扰器或捕网枪,否则会触犯法律。最好的建议通常是记录无人机的活动并报警,如果这确实是个问题的话 [96] [97]。有些有创意的人尝试过用水管、彩弹枪,甚至用自己的娱乐型无人机去干扰入侵者,但这些做法有风险——你可能会损坏他人财产并承担责任,或者如果无人机坠落还可能伤到人。曾经至少有一家初创公司推出过所谓的“无人机驱逐器”(利用高频超声波噪音,号称像狗哨一样驱赶无人机);然而,其有效性存疑,而且也引发了法律问题。对于注重隐私的人来说,非技术性策略也有帮助——比如种树或使用露台遮阳伞来阻挡无人机摄像头的视线,或者使用射频探测器小工具来在无人机靠近时发出警报(例如大疆曾有一款智能手机应用,可以在附近有大疆无人机广播遥测信号时发出警告)。有爱好者甚至尝试过“隐私无人机”——小型无人机起飞后与入侵无人机对峙,基本上是护送其离开,或者至少拍下其视频作为证据 [98]。但同样,如果防御性无人机有任何物理接触或干扰,也可能引发法律问题。在法律允许私人公民有更多自主权之前,个人反无人机防御主要还是以侦测和威慑为主,而不是用武力。本质上:知道无人机是否在附近,也许可以遮挡自家院子,如遇严重骚扰则报警。希望随着反无人机技术的普及,将会出现更简单、合法、适合普通家庭的解决方案——但我们还没到那一步。

反无人机市场的主要参与者与产品

无赖无人机事件的迅速增加催生了一个蓬勃发展的反无人机产业,如今涵盖了国防巨头和灵活的科技初创公司。以下是一些主要参与者及其著名的反无人机系统:

  • Dedrone: 无人机探测技术的先驱,Dedrone(总部位于美国/德国)提供名为 DedroneTracker 的传感器融合平台,将射频扫描仪、雷达和摄像头整合,实现全面的无人机监控。2022 年底,Dedrone 收购了一家无线电通信技术公司,并推出了DedroneDefender,一款手持式干扰器,从单纯探测扩展到干预。Dedrone 的设备曾保护达沃斯世界经济论坛等高规格活动。该公司经常以“空域安全即服务”的方式提供服务,采用 AI 驱动的探测算法。值得注意的是,Axon(Taser 的母公司)与 Dedrone 合作,将无人机探测能力带给美国执法机构,将 Dedrone 技术集成到警方工作流程中 [99]。这反映了 Dedrone 专注于为政府和商业客户提供用户友好的反无人机解决方案。
  • DroneShield: 最初来自澳大利亚(在美国也有业务),DroneShield以其传感器与干扰器结合的方式著称。其旗舰产品DroneSentry系统,将多种传感器(射频、雷达、声学、摄像头)集成于固定装置,实现自动化无人机探测与跟踪。在干预方面,DroneShield 生产DroneGun系列——步枪式干扰设备,用于切断无人机的控制和 GPS 信号。DroneShield 最新推出的DroneShield SentryCiv,是一款面向民用的探测网络,设计为低成本且完全被动(无干扰),适用于公用事业、机场或体育场等场所 [100]。DroneShield 已与全球执法和军队单位合作;其 DroneGun Tactical 干扰器已在乌克兰战争(乌克兰部队用以击落敌方无人机)到美国警方在超级碗安保任务中 [101]等场合被使用。简而言之,DroneShield 跨越高端军用和民用市场,强调灵活部署(既有固定安装,也有便携产品)。
  • D-Fend Solutions:一家专注于网络接管技术的以色列公司。D-Fend的EnforceAir系统是协议接管/网络控制实际应用的领先案例。它可以创建一个保护性的射频穹顶,在其中检测并劫持未经授权的无人机,通过接管其控制链路实现。EnforceAir已被美国联邦机构及其他用户采用,尤其在不适合干扰(如繁忙机场或不希望干扰其他信号的典礼场合)时备受青睐 [102]。D-Fend经常强调其系统在VIP活动等案例中安全降落无人机且无任何干扰。他们的方法基本上就是“高端黑客工具箱”,D-Fend依然是该细分市场的顶级供应商之一。
  • Fortem Technologies:一家总部位于美国的公司,提供集检测与物理捕获于一体的端到端系统。Fortem的SkyDome是一套专有小型雷达网络,专为无人机探测优化(这些雷达体积小、分辨率高,可安装在设施周围)。一旦发现威胁,Fortem可发射其DroneHunter无人机——一款自主四旋翼拦截机,携带网枪捕捉入侵无人机 [103]。Fortem强调其雷达技术在复杂环境中跟踪无人机的能力,以及DroneHunter在物理移除无人机方面的成功。他们的系统已用于保障亚洲和中东的场馆安全,并向机场推介,作为移除无人机而不引发坠机的方案。这种主动拦截能力使Fortem在市场中独树一帜,实质上提供了一种自动化的无人机对无人机“空战”解决方案。
  • OpenWorks Engineering:来自英国的OpenWorks因其SkyWall网捕设备而闻名。SkyWall 100是一款肩扛式网枪发射器,而SkyWall 300则是更大型的自动炮塔,可向无人机发射网。OpenWorks的技术简单但高效,已被军方测试并被欧洲警方用于活动安保。他们代表了动能捕获技术的前沿(不使用另一架无人机)。如果你看到警察背着背包、用管状装置向无人机发射网,很可能就是OpenWorks的设备。这些系统适合那些希望采用非电子、非致命、不涉及干扰的解决方案的人——例如,保护露天公共活动,只需快速完整地将无人机带下。
  • 大型国防承包商(莱昂纳多、泰雷兹、拉斐尔、萨博): 一些主要的国防公司已经开发了集成反无人机系统,主要面向军事和国家安全客户,如今这些系统正逐步进入民用安保领域。例如,意大利的Leonardo公司推出了Falcon Shield系统,以色列的Rafael开发了Drone Dome——两者都结合了雷达、摄像头、干扰器,而Drone Dome甚至可选配激光武器。自2018年盖特威克事件后,这些系统备受关注,当时机场和政府急需一站式解决方案 [104]。英国在盖特威克事件后采购了Rafael的Drone Dome用于机场防护。这类系统通常价格高昂,面向军方或高端警用单位(例如,Drone Dome曾用于保护2018年北约峰会)。它们常常包含机密技术组件,并以政府对政府的方式销售。然而,它们的出现显示了军事技术向民用转移的趋势:同一批制造战场反无人机装备的公司,正在将其改造用于本土安全任务。
  • 美国国防巨头(洛克希德·马丁、雷神): 这些公司正在为无人机开发最前沿的定向能和电子战工具。例如,雷神公司有一款名为PHASER的微波武器原型,可以用脉冲瘫痪无人机群,洛克希德·马丁则展示过名为ATHENA的激光系统,在测试中击落无人机 [105]。虽然这些产品还无法在商业市场上购买,但它们对该领域有重要影响。值得注意的是,这些项目的技术有时会下放:例如,一款名为DroneDefender的便携式干扰器,最初由Battelle为美军开发并在作战区使用,直到最近类似设备(如Dedrone的Defender)才开始供国内执法部门使用 [106]。这种滞后主要由于监管障碍以及需要将军用技术适配为民用标准(如FCC认证等)。洛克希德等公司也与小型反无人机企业合作——例如,雷神曾与Dedrone合作承接美国国防合同。因此,虽然你不会在体育场看到“雷神反无人机套件”出售,但这些大型公司通过合作和研发,实际上在幕后默默参与其中。
  • 其他创新者: 该生态系统还包括许多较小的专业公司。Black Sage Technologies(美国)提供融合多种传感器数据的指挥与控制软件(常用于固定场所的防护)。SkySafe(美国)开发了专注于通过接入无人机遥测数据进行无人机跟踪和拦截的系统(他们曾与美国监狱和机场合作,也提供远程无人机监控服务)。MyDefence(丹麦)生产便携式射频探测器和可穿戴式干扰器,供步兵或警察使用——可以想象成可以穿在警官防弹衣上或安装在车辆上的干扰器 [107]Aaronia(德国)生产先进的射频频谱分析仪和天线阵列,被用于世界杯等活动中的无人机探测。Cerbair(法国)同样专注于射频探测,并曾保护过G7会议等场所。TRD(新加坡)制造了Orion系列干扰枪,已被亚洲部分警察部门用于活动安保 [108]。随着无人机自身的不断发展,新的初创公司也在不断加入这一领域。这是一个充满活力的领域,市场预计将大幅增长——有预测称,全球反无人机市场将在未来十年内从目前的几十亿美元增长到超过100–150亿美元,推动力来自商业部门和民用政府机构的需求 [109]

总之,反无人机行业正在迅速成长和成熟。最初由少数国防承包商主导,如今已成为各类公司各自开辟细分领域(无论是探测软件、干扰硬件、拦截无人机等)的多元化组合。这种竞争和创新对需要防范恶意无人机的人来说是好消息,因为解决方案正变得更有效,并且逐步更易获得。

结论

就在几年前,在机场、体育赛事或关键设施常规需要“反无人机”防御的想法还像是科幻小说。如今,无人机时代已经带来了反无人机时代已成为公认的现实。无人机操作者(无论是疏忽、犯罪还是敌对)与负责阻止他们的人之间的“猫鼠游戏”已经展开,技术和政策都在加速追赶。

我们已经看到,没有单一的灵丹妙药——实际上,有效的无人机防御依赖于分层解决方案:侦测入侵者,决定合适的对策,并以中和威胁且最小化新风险的方式作出响应。在民用空域,这通常意味着优先采用涉及爆炸或高附带损害的方法。该领域常被反复提及的一个短语是“相称反应”——只用足够的力量来解决无人机问题,而不多用。这也是为什么重点放在巧妙、通常非致命的技术上:劫持、干扰、用网捕捉或驱赶,而不是直接将其击落(除非在最极端的情况下)。

在法律层面,相关框架正在逐步适应。2018年美国的授权是一个起点,基本上承认了这个问题;随后的几年里,更多机构和地方实体争取获得行动能力。截至2025年末,扩大反无人机权力的立法正在推进,尽管进展缓慢 [110]。同样,欧洲和亚洲的国家也在制定法律,赋予警方和安保部门在重大活动或关键场所部署这些高科技工具的权力。每一次事件——无论是无人机导致机场交通中断,还是向监狱投放违禁品——都让监管者面临更大压力,要求其能够更快、更果断地采取反制措施。

在技术方面,我们可以预见现有方法将被不断完善,同时会有新方法出现。无人机很可能会变得更安静、更自主,甚至具备集群能力;反无人机系统则会在安全范围内探索人工智能、自动化和更高功率的选项。这是一场军备竞赛,但也是无人机普及后必然的需求。令人期待的趋势是,就像我们为传统飞机制定空域规则和防空系统一样,我们也会将无人机防御整合进公共安全体系。未来的大型活动可能会像配备金属探测器和监控摄像头一样,常规配备反无人机团队。关键基础设施也可能标配无人机侦测网络。

最终,无人机将长期存在——管理它们的挑战也同样如此。好消息是,技术和政策正在迎难而上:从体育场安保负责人和联邦特工,到初创企业的工程师和国会立法者,许多人都在努力确保我们能享受无人机带来的好处,而不会让头顶的天空陷入混乱。平民与流氓无人机的对决已经开始,一轮又一轮,防御者正以更聪明、更安全的策略,准备夺回我们的天空。 [111]

References

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