摘 要: 无人机在枯燥任务领域、恶劣环境任务领域和危险任务领域发挥巨大作用，由于其具有低成本、 零伤亡、高费效比等特性，在现代战争中屡立战功。未来战争是智能化、信息化战争，人工智能在给无人机带 来巨大变革的同时，系统运行的可靠性、安全性也越来越依赖于复杂电磁环境下信息的稳定传输与掌控。无人 机在恶劣电磁环境下的生存能力、适应能力，乃至电磁制衡能力一定程度上引领信息化装备电磁攻防的发展趋 势。综述了无人机的电磁环境效应与电磁防护技术，阐述信息层面与能量层面的无人机电磁反制与电磁防护 方法，以期从智能化角度实现无人机电磁攻防。

关 键 词 : 无人机; 电磁反制; 电磁防护; 智能化

海、陆、空、天、电磁多域一体化作战下，无人机在枯燥任务领域、恶劣环境任务领域和危险任务领域发挥巨 大作用。未来战争是智能化、信息化战争，随着隐身技术、新材料技术、微电子技术等高新技术在武器装备上的 广泛应用，无人机取得了突破性进展，屡立战功，特别是人工智能的发展给无人机带来新变革。但与此同时，无人 机各项任务的完成也越来越依赖于复杂电磁环境下系统的抗电磁干扰乃至电磁打击能力，无人机在恶劣电磁环境 下的生存能力、适应能力，乃至电磁制衡能力一定程度上引领信息化装备电磁攻防的发展趋势。

 1 无人机电磁反制技术 

恶意无人机和有意无人机攻击对军事及民用目标的威胁日益增大，无人机电磁反制技术成为新热点，基于电 磁效应攻击并反制成为“必杀技”。而随着无人机本身信息化、自主化程度显著提高，抗干扰能力大为增强，依靠 固定频点、功率压制的简单手段难以制服无人机的恶意行为。为此，基于多种信息化手段，动态多源电磁环境对 无人机的作用规律与机理亟需被认知。

现有对无人机干扰的软杀伤技术即电子干扰技术，包括通信干扰技术、雷达干扰技术、光电干扰技术、导航干 扰技术等。大型项目使用最多的无人机反制系统是雷达光电反制系统，它以雷达及光电协同探测为主要手段，雷 达远距离发现目标，光电跟踪系统完成视距内无人机的搜索、检测与识别，干扰反制系统根据控制中心指令或预 定模式对识别出的无人机进行驱离或迫降。小型项目主要采用无人机反制枪，在无人机通信或导航频率上发射比 正常工作功率更大的无线电信号，对通信或导航系统起到干扰和阻断作用，迫使其降落或返航。基于上述原理的 无人机反制系统研究日趋成熟，功能越来越强大，例如以色列拉斐尔先进防御系统公司研制的无人机穹(Drone)除 了能阻塞无人机与地面遥控装置之间的通信信号，还可以对全球导航卫星系统信号进行干扰;英国研发的 AUDS 反无人机系统能在 6 英里范围内检测无人机，通过阻塞、干扰、诱骗来控制目标无人机;中国北斗开放实验 室发布的诱骗式民用反无人机系统 ADS2000，通过全面干扰、压制、欺骗等方式，实现对目标无人机的有效捕获。

无人机摧毁的硬杀伤技术以定向能武器技术优势明显，主要包括高能激光武器技术、高功率电磁脉冲武器技 术。激光武器具有精度高、成本低、瞄准即摧毁等优点，无人机在激光武器面前躲避攻击的能力较低。例如美国 陆军在无人机硬杀伤挑战赛中验证了“机动型远征高能激光武器 (MEHEL 2.0)”的反无人机能力，可以 5 kW 高能 激光束成功打击目标。美国陆军利用雷声公司“相位器”高功率微波武器对抗无人机，可在搜索雷达的引导下跟 踪无人机，通过蝶形天线发射高功率微波，损毁无人机内部的电子器件。俄罗斯联合仪器制造公司研制的微波武 器系统，通过发射超高频微波，使无人机的通信系统失效，导致无人机失去控制，可应对 0.8 km 范围内的无人机 群。我国在此方向上以国防科技大学的技术优势最为明显。

随着软杀伤和硬摧毁这两类无人机反制技术的日趋成熟，未来将打破技术屏障，实现动态多源融合的电磁反 制，基于多种电磁效应复杂非线性作用与响应机理，实现宽带与窄带、信息与能量、干扰与损伤的多维度打击。如 下述实验室对无人机通信、导航、探测和控制这 4 项关键性能的电磁环境效应研究成果，以此综述基于电磁环境 效应可对无人机系统采取的反制措施。

1.1 电磁反制无人机通信链路

目前无人机执行任务仍主要依靠地面控制站进行决策，采取的是上传遥控指令，下传遥感遥测信息的模式，进 而无人机通信链路即数据链的电磁安全性是无人机系统的重中之重。例如，美伊局势紧张，美国多次派遣无人机 对伊朗实施抵近侦查，但伊朗毫不示弱，从 2011 年开始相继宣称俘获和击落多架美军无人机，包括 RQ-170“哨兵” 无人机、“扫描鹰”无人机、MQ-9“死神”无人机和 RQ-4“全球鹰”无人机[1]。这些无人机中部分机体完整无明显损 伤痕迹，相关人员对此分析研判，认为数据链受到电磁干扰是美军无人机被捕获的重要原因。

对无人机数据链系统，实验室条件下分别开展强场连续波及强电磁脉冲试验。发现在强场连续波下，无人机 数据链表现出丰富的效应等级，包括性能下降、干扰、扰乱和降级。每个效应等级的阈值均是以中心频率为最低 点的“U”型曲线[1-2]。性能下降是在观测数据链的误码率时，可明显发现误码率显著上升，数据链仍能保持正常工 作。干扰是数据链偶发失锁，即偶然发生链路中断，但依靠链路自身的处理机理仍能再次连通，保持正常工作。扰乱是数据链中断失锁，无法连通，但依靠地面端的控制软件可软重启，恢复重新连通的状态。降级则是数据链 失锁，无法软件重启连通，只能依靠人为重新加电才能恢复工作，但并未发生硬损伤的效应现象。同时，以 4 种无 人机数据链为受试对象，强场连续波 200 V/m 下均未发生物理损 伤，但效应的丰富层次和效应阈值与数据链本身有关。在宽谱高 功率微波下，数据链的效应现象与峰值场强、重复频率密切相关， 也展现出干扰、扰乱和降级的效应现象，单峰值 80 kV/m 下未出现 硬损伤。在窄谱高功率微波下，数据链的效应现象与中心频率密 切相关，当干扰频率处于工作频带以外时，表现出干扰、扰乱和降 级的效应现象;当干扰频率与工作频率非常接近，数据链的效应现 象与脉冲功率密度、脉宽、重复频率、持续时间均密切相关，当重 复频率足够高、脉宽足够宽，即使较低的脉冲功率密度也可造成数 据链射频前端损伤。图 1 为高功率微波下数据链射频前端低噪声 放大器出现硬件损伤，导致无人机数据链无法工作。

Fig. 1 UAV data link RF front-end damage 

图 1 无人机数据链射频前端损伤

1.2 电磁反制无人机导航系统

无人机依靠卫星导航定位系统实时更新自己的位置，以便地面人员能够及时掌握无人机的飞行信息，缺乏精 确的定位会使任务成功率大打折扣。相比于数据链，卫星导航系统对电磁干扰更加敏感，且导航信号频段公开，更 容易进行有针对性的攻击[3-4]。在现有的无人机飞行策略中，数据链受扰后仍可主动地进行返航操作，但当卫星导 航系统受扰后，无人机一般会采取原地降落的方式，这可使反制成功，获取敌机。当然现有辅助导航定位的方式很 多，例如高精度的惯导、地图识别匹配等，但大部分中小型无人机受其最大起飞重量的限制、成本问题和定位精度 的影响，仍以卫星导航定位作为其主要的导航方式。例如，2011 年伊朗通过干扰卫星导航系统，成功捕获了美国 的 RQ-170“哨兵”无人机;2019 年美国通过切断波斯湾内卫星导航信号的方式，使得伊朗无人机无法及时出动; 2020 年俄罗斯在中东地区通过干扰卫星导航的方式，有效地压制了叙利亚叛军无人机的攻击，并影响了美军的导 弹发射以及 F-22 和 F-35 战机飞行[3]。

针对无人机导航系统，实验室条件下分别开展强场连续波和强电磁脉冲试验。在强场连续波下，无人机导航 系统表现出干扰、扰乱、降级的效应现象，同时造成电磁环境效应现象的干扰频率带宽远超过导航接收机的工作 带宽，即使干扰频率远离工作频带，甚至几倍频的情况下，一定的功率信号特别是宽带干扰信号，仍可造成导航接 收机的阻塞。导航接收机出现干扰现象表现为各接收通道的载噪比下降，但该通道仍能正常接收定位信息，系统 可正常定位。扰乱现象表现为导航接收机开始出现丢星现象，但此时接收机内部跟踪的有效卫星数目仍满足导航 接收机的定位要求，可正常定位。降级表现为导航接收机丢星数目较多，接收机定位失败。图 2 为某型导航接收 机在带内三源点频电磁干扰下的效应模型曲面[3]。宽谱高功率微波下，无人机导航系统表现出丰富的前后门效 应，这源于导航信号的敏感性，无论是电源、数据、控制端口及传输电缆的哪个部分，任意节点的尖峰脉冲、数据 翻转等均可能造成导航接收机无法正常工作。窄谱高功率微波下，当对导航接收机后门采用了稳固的防护措施 后，导航接收机的效应现象表现为与连续波一致的干扰、扰乱、降级，当干扰频率接近工作频点时可造成接收机射 频前端硬件损伤。

Fig. 2 Effects model surface of navigation receiver under in-band three-source electromagnetic interference

图 2 某型导航接收机带内三源电磁干扰下效应模型曲面

1.3 电磁反制无人机探测系统

探测系统是无人机重要的任务载荷，早期受载荷能力和成本限制，无人机挂载的探测系统相对单一，执行的任 务主要是低空近距离侦察、监视，提供图像情报等。如科索沃战争中 CL-289 无人机、早期的红隼无人机等，其探 测功能为单独的红外行扫描器和可见光摄像机[5]。随着红外、激光、多光谱探测技术发展，无人机探测光电系统集 多传感器于一体，向全天候、高分辨率、远距离、综合化、小型化发展。

由于无人机光电载荷是任务系统，搭载于无人机上的电磁环境效应研究相对不完善，电磁防护能力较弱，容易 干扰。实验室条件下探测系统吊舱光电部分、带有控制系统的吊舱整体、激光测距雷达等表现出明显的性能下 降、干扰、扰乱、损伤效应。性能下降为探测图像出现噪点，激光测距雷达部分测试数据出现较大误差等，但不影 响对探测目标或点云的判断。干扰表现为图像出现明显的噪点、横纹，或激光测距雷达探测距离超出系统允许误 差，但借助于图像处理、数据纠错等相关技术手段，仍可大致判断探测目标。扰乱为光电吊舱全部花屏、黑屏或图 像卡死，无法完成图传功能，或激光测距雷达探测距离误差较大，无法成为定位、定高等的距离依据。损伤为探测 系统出现硬件损伤，实验室条件下发生了光电吊舱电源部分损伤、激光测距雷达 FPGA 电路损毁等现象。图 3 为 某型探测系统光电吊舱在强场连续波作用下，典型干扰频点上，随着辐射场强度的增加，从噪点、横纹、花屏、图 像卡死变化的全过程。该型光电吊舱在强电磁脉冲下表现出极大不耐受。