猛禽執行反無人機任務相關研究現狀

????????警用裝備網訊：?隨著民用無人機技術的快速發展，目前無人機應用已經深入到世界各國經濟建設和社會生活的各個方面，并發揮著越來越大的作用。但與此同時，各種不規范、非法使用無人機的事件也越來越常見，部分場合下無人機甚至成為恐怖分子發動襲擊的工具。如何才能有效遏制日顯猖獗的無人機違法犯罪事件，必要時采取合適的手段將其擊落、捕獲或驅離，已經成為相關各國執法部門不得不認真面對的一個問題。為此，近年來國外開始探討研究一種高效費比、低附帶傷害的反無人機解決方案——訓練鷹、雕、隼等猛禽來抓捕無人機，并取得了初步成效。

　　使用猛禽執行反無人機任務的可行性

　　回顧歷史，人類訓練動物來參與執法甚至戰爭由來已久，時至今日世界各國軍/警方仍在大量使用各種軍犬、警犬。即使是以鷹為代表的猛禽，也很早就有被馴化并參戰的先例，例如第二次世界大戰期間英國就曾專門訓練一批鷹來獵殺為德國軍隊傳遞情報的信鴿。因此，今后只要對鷹等猛禽進行適當的訓練，利用其來承擔部分場合下的反無人機任務，也完全具有可行性。

　　作為鳥類中高居食物鏈頂端的“天空霸主”，鷹具備很多可用于執行反無人機任務的潛能：視覺敏銳，其視力范圍最遠可達36千米，并且可以在千米以上的高空準確地發現、識別地面上的獵物；行動敏捷，其最大飛行速度高達150英里/時（約241千米/時），已經超過了相當一部分無人機的最大時速；性情兇猛，力量強勁，其鋒利的爪子能夠牢牢控制住獵物（其中包括羚羊這類相對較大型的動物）并飛行很遠距離，當其保護幼鳥或獵物時甚至敢于同狼、熊這樣的較大型食肉動物搏斗。不僅如此，鷹在捕捉獵物過程中還具有“身手靈活”“穩準狠”甚至“一擊必殺”等突出特點：美、英兩國科研人員曾將微型攝像機、GPS接收機等設備安裝在鷹身上，并以其他鳥類或無人機拖帶的誘餌為目標，對鷹攻擊目標的具體過程進行追蹤觀察，發現它們追捕獵物時的飛行特性與現代地空/空空導彈廣泛采用的比例導引法非常接近。也就是說，鷹在追捕獵物期間會適時調整飛行姿態，使自身速度向量的轉動角速度與目標視線的轉動角速度始終保持成正比，進而保持較為平直的飛行路線。在這期間，盡管鷹的飛行速度遠不如導彈，但它們調整自身飛行姿態遠比后者更加靈活自如，由此仍可確保獵殺目標時的成功率。

　　空空導彈采用比例導引法進行制導飛行時的飛行軌跡示意圖，導彈在接近目標的過程中，其速度矢量的轉動角速度與目標視線（導彈-目標連線）的轉動角速度成正比。

　　考慮到目前常見的民用消費級無人機大多為小/微型多旋翼無人機，屬典型的“低、慢、小”目標，通常情況下其體型、重量均不會超過較大型的地面動物，飛行速度、高度也不會超過快速飛行的鳥類，并且遇到危險還不會主動“逃跑”，因此對于鷹來說，無人機可以說是一種非常孱弱、捕獲難度相當低的“獵物”。事實上，近年來國外已經發生過多起鷹等猛禽主動攻擊并毀傷無人機的事件，盡管這類事件的發生原因還有待進一步深入研究，但目前科研人員普遍認為是無人機飛行時發出的“嗡嗡”聲觸發了鷹的捕食天性，導致其將無人機當作獵物并予以“捕殺”。由此可見，只要對鷹等猛禽進行科學合理的訓練，使其充分發揮自身的潛能和優勢，將捕食獵物的技能應用到反無人機領域，今后將完全具備搜索、抓捕無人機并將其帶離事發地點的能力，至少也可以迫使這些無人機中止非法飛行。

　　使用猛禽執行反無人機任務的獨特優勢

　　進入21世紀以來，世界主要國家已經推出了種類繁多、性能各異的反無人機裝備并大量投入使用，但這些技術手段在和平時期用于對付各種非法無人機時，均不同程度地存在各自的局限性，進而使其應用受到一定限制。

　　因為目前各種從事違規、不法活動的無人機，絕大多數均為體型重量非常有限、造價也相當低廉的民用消費級無人機，并且事發地點往往人員密集、建筑物眾多、交通工具活動頻繁，如果貿然出動高射機槍、高炮、防空導彈等軍用裝備來對付，不僅使用起來非常不便，而且成本費用高昂，嚴重影響效費比；更為嚴重的是，這類防空武器在攔截無人機的過程中所產生的各種破（彈）片以及被摧毀后的無人機殘骸，墜落后還可能會對地面人員、建筑物及其它生產生活設施造成威脅（亦即帶來附帶傷害）。與高射炮/機槍、防空導彈等軍用防空武器相比，各種反無人機干擾槍盡管小巧輕便，易于攜帶使用，使用維護成本也較為低廉，但其有效射程通常僅為數百、千余米，導致單支干擾槍的控制范圍非常有限。這類裝備要想控制較大范圍空域，解決辦法無疑只有兩個：一是在地面大范圍部署攜帶有干擾槍的人員，二是大幅提升單支干擾槍的威力和射程。但這兩種途徑都會帶來一系列弊端：前者將會導致行動難度和費用開支成倍增加，后者則會帶來干擾槍體積重量劇增、使用維護成本上漲等問題，并且二者都同樣得面對目標（非法無人機）遭攔截、失控墜毀后，可能會給地面帶來附帶傷害的問題。如果使用較大型無人機、直升機攜帶捕捉網的方式來對付非法無人機，盡管可以將后者拖曳到安全地帶后再行處置，從而有效避免給地面帶來附帶傷害，但這類手段的成本費用明顯過高，并且當事發地的活動空間較為狹小時將非常不便。

　　相比之下，使用經過特殊訓練的猛禽來對付非法無人機，在行動靈活性、反應速度、成本費用、減少附帶傷害、“低碳環?！钡确矫娴膬瀯菥浅Ｃ黠@，上述各種傳統反無人機手段所固有的缺點和局限性，都將會在最大程度上得到緩解，甚至消除，因而效費比非常突出。不僅如此，對于一些部署在機場附近的反無人機猛禽來說，平時還可用于承擔驅鳥的任務，從而實現一“禽”多用。

　　由于這樣的原因，盡管訓練出一只合格的反無人機猛禽，通常需要經歷較長的時間周期（至少一年）和一定的成本費用，但這種新穎的反無人機手段對部分國家的軍/警方仍具有相當的吸引力，甚至被部分研究人員譽為一種利用“低技術手段”解決“高技術難題”的典范。

　　國外相關領域的研究現狀

　　目前在國外，荷蘭、法國、美國、瑞士、土耳其、俄羅斯、印度等國均曾進行過使用猛禽來執行反無人機任務的嘗試，并且取得了一定的成效。

　　其中，荷蘭是世界第一個訓練猛禽執行反無人機任務的國家。早在2015年，荷蘭警方就與一家專門從事猛禽馴化的公司——空中警衛（Guard From Above）公司合作，對利用猛禽執行反無人機任務、監控敏感空域的可行性進行探索。從2016年初起，荷蘭警方使用空中警衛公司提供的一批已經馴化的鷹進行了大量測試，并準備根據測試結果來決定是否將這些鷹正式“留用”。與此同時，荷蘭警方還另外購進了4只海鷹雛鳥，準備從小進行訓練，最終使其加入反無人機“執法隊伍”。按原計劃，荷蘭警方這支全部由鷹組成、專門從事反無人機執法的“飛行隊”將會在2017年夏季正式投入部署。但由于一些原因，荷蘭警方最終中止了訓練和部署反無人機猛禽的計劃。

　　從荷蘭、法國等國透露的相關訓練計劃細節來看，由于鷹等猛禽天性桀驁，訓練一只能承擔反無人機任務的猛禽的周期普遍較長，需要從雛鳥就開始訓練。在實際訓練過程中，甚至雛鳥尚未孵化出殼時，就將鳥蛋放置在報廢的無人機機體上，使雛鳥在無人機上出生。一旦雛鳥破殼而出，其整個幼年成長階段的進食將一直在無人機上進行，每天喂養幼鳥的食物也由無人機運送，由此可讓鷹熟悉了解無人機的外形特點和飛行特性，并使其從小就形成“無人機意味著食物”這樣的概念。待鷹長大并可以飛行后，再訓練其抓捕空中飛行的無人機，一旦鷹成功捕獲到無人機并帶回地面，將會獲得一大塊肉作為獎賞，由此可以在鷹的頭腦中進一步鞏固無人機與食物之間的聯系。經過這樣長時期的誘導訓練后，鷹一見到空中飛行的無人機，就會將其視作獵物并本能地去捕捉，隨后再將無人機帶到遠離事發地的安全區域，由此可以達到執法目的。

　　荷蘭警方、法國空軍公布的相關視頻顯示，盡管這樣的訓練方式較為復雜繁瑣，并且訓練期間每天不能間斷，由此帶來的成本費用也不容忽視，但其效果總體上來說還算不錯。對于一只從小就在這樣的訓練環境下長大的鷹來說，在空中只需一個漂亮的俯沖，就可以穩穩地捕獲飛行中的無人機，整個過程僅耗時數秒鐘，其執行反無人機任務的潛力得到了充分展現。因此，盡管目前荷蘭警方已經中止了訓練和部署反無人機猛禽的計劃，但以美國、印度為代表的部分國家軍/警方仍沒有放棄這方面的努力，仍在繼續實施并不斷改進其反無人機猛禽訓練計劃。例如，美國空軍一直希望使用猛禽來執行基地守衛任務，在經過長時間探討研究后，目前已經將關注重點轉向獵鷹這類被人類馴化歷史較長、理論上“更聽指揮”的猛禽；印度陸軍則通過在鷹的頭部捆綁攝像/通訊設備、以便向地面訓導員實時回傳目標圖像信息的方式，使訓練質量得到一定程度提高（據稱參加訓練的鷹已成功抓捕“數百架”四旋翼無人機），在近期舉行的印美聯合軍事演習期間印軍還曾向美方進行了鷹抓捕無人機的演示。

　　使用猛禽執行反無人機任務面臨的主要問題

　　從近年來國外媒體的相關報道來看，今后要正式使用鷹等猛禽來承擔反無人機任務，還存在一系列問題有待解決，其中最受外界關注的就是如何避免鷹在執行任務過程中遭受傷害。因為目前各種無人機的旋翼槳葉是由高強度碳纖維材料制成，當其高速旋轉時，很可能會打傷前來執行抓捕任務的鷹。

　　不過，相關國家軍/警方的研究測試表明，至少在現階段，由于鷹的抓捕對象主要是各種小/微型消費級無人機，因此“執法”過程中受到傷害的可能性并不大。因為猛禽為了應對獵物的反抗和撕咬，其爪子和腿部非常強壯有力，外部還覆蓋有厚實的鱗片，小/微型消費級無人機上的槳葉將很難對其造成值得一提的傷害。此外，對于天性機警并且經過后天良好訓練的鷹來說，在抓捕無人機的過程中將完全有能力對目標的運動情況進行準確判斷，并及時避開其槳葉。近年來鷹等猛禽在各國軍/警方訓練中的表現也證實了這一點，它們盡管在訓練期間抓捕了大量無人機，但迄今為止尚未見到有受傷的報道。荷蘭警方就曾向媒體表示：“訓練期間沒有一只鷹受傷，無人機則沒有一架幸存?！辈粌H如此，為了進一步確保反無人機猛禽的安全，相關國家軍/警方在訓練期間還采取了一些特別的防護措施。例如，法國空軍在訓練鷹的過程中為其佩戴了一種由皮革和高強度凱芙拉材料制成的護套，以保護其爪子、頭部等重要部位，這不僅有效提高了鷹在執行任務過程中的安全性，還可使其勝任危險性更高的較大型無人機抓捕任務。

　　盡管這樣，使用鷹等猛禽來承擔反無人機任務，仍受到世界各地動物保護組織的質疑和反對。因為從長遠看，如果不法分子針對鷹的抓捕行動，故意操縱無人機進行各種較為復雜、更具傷害性的機動飛行，鷹將很難及時規避；如果不法分子在無人機上加裝爆炸裝置，鷹在執行任務過程中還將會有性命之憂。

　　此外，相關各國軍/警方在訓練、研究和測試中還發現，使用鷹等猛禽來承擔反無人機任務還面臨以下一些問題：①由于猛禽無法分辨敵友，執行任務過程中往往會對空中飛行的無人機不分青紅皂白地隨意抓捕，導致一些沒有違規、正常飛行的無人機也可能會遭受“無妄之災”；②鷹等猛禽通常只有在處于饑餓狀態或防衛自己領地時，才會去主動攻擊獵物，如何使其在執行反無人機任務時保持足夠的積極性，進而聽從工作人員發出的指令，目前尚無有效的解決辦法（讓鷹長時間以饑餓狀態執行任務被認為是“不道德”的）；③目前越來越多的無人機為了確保飛行安全，開始引入自主感知規避技術，由此會顯著增大猛禽抓捕的難度，因為先進的機載感知/避障設備可能會把飛來的猛禽當作“障礙物”而操控無人機進行自主規避。

　　由于上述這些原因，再加上隨著其他各種反無人機技術手段的發展以及相關法律法規的健全，目前世界范圍內的無人機違法活動并沒有原來預計的那樣嚴重，對新概念反無人機手段的需求也相應有所下降，因此反無人機猛禽盡管近年來頗受部分國家軍/警方的青睞，但要想得到大規模推廣應用仍有待時日。

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