美国国防与政府发展研究所(IDGA)是一家专注于国防、安全和政府技术领域的研究机构。该研究所汇集了来自不同领域的专家和领导者,共同探讨和解决与国防和政府技术相关的挑战和问题,涵盖了从网络安全、反无人机技术到军事创新等多个方面,旨在推动技术进步和政策制定,以应对不断变化的安全威胁。2024年,美国国防与政府发展研究所发布《美国反无人机系统市场报告(2024-2029)》,分析了美国当前反无人系统(C-UAS)装备和技术的发展趋势,强调了人工智能和通信技术在反无人机系统中的应用。
概论
近年来,无人机系统(UAS)在军事和商业领域的广泛应用带来了新的安全挑战。未经授权的监视、隐私侵犯、空域阻塞以及利用无人机携带破坏性有效载荷等问题日益突出。全球范围内,尤其是在乌克兰危机中,无人机系统的广泛使用凸显了反无人机系统的重要性。预计到2031年,全球反无人机系统市场将增长四倍,美国市场在2024-2029年间的复合年均增长率为19%。各国正在积极采购反无人机系统,例如干扰、欺骗和致盲系统以及基于激光的定向能武器,集成防御网络比孤立系统更有效。
反无人机系统分类
目前,反无人机技术和系统主要分为非动能型与动能型两大类。
非动能反无人机系统涵盖多个方面,首先通过探测系统利用雷达、光电/红外摄像机、声学传感器和射频探测器等传感器技术,实现对给定空域内无人机的探测与定位;接着借助先进算法和软件,基于飞行行为、大小和通信信号等特征识别和跟踪无人机,以区分授权和非法无人机。在防御手段上,电子对抗技术可破坏或干扰无人机控制和通信系统。其中干扰通过发射电磁信号扰乱其通信和导航无线电频率;欺骗则是产生虚假信号误导无人机导航系统;声学威慑利用高频声音或声学信号阻止无人机入侵;定向能武器中的非杀伤选项如激光眩目器可使无人机电子设备或传感器失效;指挥和控制中断通信链路阻止指令传输;网络威胁情报则用于预测和应对网络威胁。
动能反无人机系统则以物理方式消除无人机威胁,包括使用配备网炮、捕获设备等拦截无人机,部署动能射弹武器通过瞄准关键部件或造成物理损坏击落无人机,利用定向能武器如高能激光束或微波脉冲破坏无人机电子设备,采用爆炸装置直接摧毁无人机,为飞机或地面平台配备防撞系统扰乱无人机飞行路径,运用机动和撞击方式使无人机坠毁,使用专用动能拦截器如精确制导炮弹或导弹摧毁目标,部署陆基防空系统打击无人机,以及在远程操作平台或车辆上安装远程武器站远程消除威胁。
这两类技术和系统从不同角度出发,共同构建起应对无人机威胁的多层次防御体系,为维护空域安全和关键基础设施防护发挥着重要作用。
美国国防部反无人机系统项目分析
(一)市场价值
根据预测,2024年至2029年期间,美国国防部的反无人机系统市场累计价值将达到101亿美元。这一增长主要得益于对反无人机技术的持续需求,以及美国国防部在研发和采购方面的大量投资。
(二)主要项目
美国国防部在反无人机系统领域开展了众多项目,投入了大量资源。在采购方面,美国陆军的小型反无人机系统项目涵盖固定、半固定、车载、便携和手持等多种类型的反无人机系统,用于冲突场景及保护重要国防设施。采购内容包括电子战(EW)、指挥与控制(C2)以及动能和非动能武器系统,预计到2029年将采购大量“郊狼”拦截器、固定发射系统、移动发射系统和Ku波段射频系统(KuRFS)。此外,机动短程防空系统(M-SHORAD)增量2项目中,美国陆军采购先进激光能力集成到斯特赖克战车(SCV)和步兵班组车辆(ISV)上;临时机动短程防空系统(IM-SHORAD)反无人机系统项目中,美国通用动力陆地系统公司(GDLS)获得生产、测试和交付相关系统的合同;舰载枪炮反无人系统项目中,美国海军为水面舰艇配备枪炮系统以具备反水面作战和防空作战能力;陆军多用途高能激光(AMP-HEL)系统项目中,BlueHalo公司获得开发相关激光武器系统的合同。在研发方面,反小型无人机技术(C-SUAS)项目重点开发针对小型无人机系统的创新动能导弹拦截器;定向能—间接火力防护能力(DE-IFPC)项目开发对抗空中威胁系统;高功率微波(HPM)反无人机系统原型机项目重点开发基于高功率微波的反无人机系统。
美国其他联邦机构反无人机系统
项目分析
(一)市场价值
2024年至2029年期间,美国除国防部以外的其他联邦机构(如国土安全部、能源部和司法部等)使用的反无人机系统市场预计价值4.903亿美元。其中,最大的项目包括国土安全部科学技术局运营的反无人机技术服务支持项目。
(二)主要项目
美国除国防部以外,其他联邦机构也开展了诸多反无人机系统项目且投入显著。美国国土安全部科学技术局与多方合作开发测试创新反无人机能力,其与国防承包商Amentum公司签署了一份价值2.6亿美元为期五年的合同以支持反无人机技术发展;2024年,美国海关和边境保护局的反无人机系统计划获得610万美元专项经费,用于多种用途;美国联邦运输安全管理局自2022年8月以来在多个主要机场测试反无人机系统,预计2024年至2029年拨款约7140万美元用于该计划。
人工智能技术在这些项目中发挥着关键作用,其在目标检测、跟踪、威胁评估等方面助力系统性能提升,通过对大量数据的快速分析处理,使系统能更精准地识别无人机、快速分析战场态势,从而优化决策,提高作战效能,展现出广阔的应用前景和巨大潜力,不断赋能反无人机系统发展,在技术创新和实战应用方面取得更多突破,以应对日益复杂的无人机威胁,保障军事行动和重要设施的安全。
未来展望
(一)技术发展
在无人机行业迅速崛起、市场规模不断扩大的背景下,美国联邦机构正持续推进反无人机技术的发展。一方面,持续研发新型反无人机技术,涵盖激光武器、高功率微波系统、网络战能力以及人工智能和机器学习技术等领域。其中,人工智能技术发挥着重要作用,其通过对海量数据的分析处理,能够优化激光武器和高功率微波系统的瞄准与打击精度,增强检测和干扰无人机通信效果,不断推动这些技术的创新与突破。另一方面,集成防御网络的构建备受关注,未来反无人机系统将更加注重多种检测和缓解技术的整合,实现信息共享、协同作战和快速响应,有效应对复杂多变的无人机威胁,而人工智能技术在其中赋能系统的信息融合与协同决策,提升整体防御效能。同时,随着技术的不断进步,反无人机系统将朝着小型化和便携化方向发展,使其更易于部署和操作,扩大军事和民用机构的使用范围,更好地保护关键基础设施和人员安全,人工智能技术的应用有助于优化系统设计,实现小型化的同时保持高性能。此外,未来反无人机系统将具备更高的智能化和自动化水平,能够自动检测、识别和跟踪无人机,并在必要时自动采取行动,减少人工干预,提高系统反应速度和准确性,这主要得益于人工智能技术在目标识别、行为分析和自主决策等方面的应用,其通过对无人机特征的深度学习和实时分析,实现快速准确的自动响应,为维护国家安全和保障重要设施安全提供有力支撑。
(二)市场增长
在军事领域,预计未来几年美国国防部将持续增加对反无人机系统的采购和投资,以满足军事行动和基地防护需求。随着无人机技术不断发展普及,军事领域对反无人机技术的需求也将持续增长,人工智能技术在其中发挥关键作用,通过提升目标识别能力和威胁评估能力,增强军事防御效能。民用领域同样呈现需求增长趋势,特别是在关键基础设施保护、边境安全和大型活动安保等方面。随着无人机在民用领域广泛应用,民用市场对反无人机技术的需求快速增长,人工智能赋能的反无人机系统能够实现更精准的检测和更高效的应对,有效防范无人机威胁。从全球市场来看,各国政府和企业对反无人机系统的重视程度不断提高,市场需求持续增长,预计到2031年全球反无人机市场将增长四倍,这将为相关企业和研究机构带来巨大的发展机遇。
(三)应用领域拓展
在当前复杂多变的安全形势下,反无人机系统的应用领域不断拓展。具体而言,反无人机系统在关键基础设施保护中的作用日益凸显,如核电站、机场、港口等对国家安全和经济运行至关重要的基础设施,可靠的反无人机技术能够有效防止无人机袭击,保障其安全稳定运行;在边境安全领域,随着无人机在跨境犯罪和走私活动中的应用增加,边境安全机构对反无人机系统的需求不断上升,通过监测和拦截非法入境无人机,维护国家边境安全;在大型活动安保方面,反无人机系统在大型活动和赛事中发挥着重要作用,能够防止无人机干扰和袭击,保障活动的安全和顺利进行;此外,在城市安全领域,面对越来越多无人机在城市中的应用,城市安全机构需要反无人机系统来应对潜在的无人机威胁,保护政府建筑、商业中心和人口密集区域免受无人机袭击,为城市居民提供安全稳定的生活环境。
综上所述,未来几年,美国乃至全球的反无人机市场将持续增长,技术将不断进步,应用领域将不断拓展。各国政府和企业将加大对反无人机技术的研发和应用投入,以应对日益增长的无人机威胁。