空中用網子捕無人機：自主攔截系統怎麼在 60 公尺外瞄準目標
這項工作的核心不是演算法的學術新穎性，而是在嚴格的重量、電力、計算資源限制下，把整個系統真正整合在一架飛行的機器上，讓它在戶外風場、振動、GPS 誤差這些現實條件中正常運作。
機場附近出現一架不明無人機。地面雷達偵測到它，座標傳給攔截無人機，攔截機起飛、逼近、用網把它包住，帶回地面。
這個畫面的技術難點不在於飛過去，而在於「用網打中」這件事。一張 4 乘 4 公尺的網，要讓它蓋住一架飛行中的無人機，你需要知道對方的精確位置，誤差不能超過幾十公分。地面感測器通常只能做到幾公尺的精度，差距剛好是成功與失敗的分界線。
德國烏茲堡大學與慕尼黑聯邦軍事大學聯合推進的 IDAS 計畫，2026 年 5 月在期刊 Drones 發表了他們的解決方案，並附上實地攔截成功的飛行數據。
前一代系統失敗在哪裡？
對抗非法無人機的方法大致分三類：把它打下去、把它劫走，或者把它捉住。
打下去的手段，包括電磁干擾、動能武器，通常有效，但失控墜落的無人機可能傷人，也無法保留機身作為證據。劫走的方法，例如 GPS 欺騙，只對特定型號有效，而且仍在技術挑戰階段。捕獲方法最安全，機身完整保留，適合法律用途，但對定位精度的要求最高。
IDAS 的前身計畫 MIDRAS（2017 年至 2020 年）已經驗證了讓兩架攔截無人機編隊飛行、共同包圍目標的概念。那套系統的致命弱點是：定位資訊完全仰賴地面感測器。地面感測器的精度夠讓攔截機飛到附近，卻不夠讓網子打到目標。
把眼睛裝上飛機
IDAS 選擇的方向是讓攔截無人機自己帶著感測器，用自己的「眼睛」完成最後的定位與追蹤。
整個作戰流程分兩段。第一段由地面系統負責：雷達、電光攝影機、無線電頻率分析儀組成的地面感測網絡偵測到目標後，把坐標傳給攔截機，引導它飛到目標附近。地面系統的精度大約 5 到 10 公尺，足以讓攔截機進入機載感測器的偵測範圍。
第二段從攔截機自己發現目標那一刻開始。一旦機載系統確認標的，控制權就完全移交給機上的感測與計算單元，地面系統退場。
攔截機搭載兩種感測器：LIVOX Mid-70 LiDAR 提供每秒 10 次的三維點雲資料，全域快門 RGB 攝影機每秒拍攝 5 張影像。兩者都朝前方安裝。因為地面系統事先把攔截機引導到正對目標的方向，目標自然落在感測器的視野範圍內。
從幾千個點中找出一個目標
LiDAR 原始點雲包含幾千個資料點，大多是環境雜訊。系統透過三個濾波步驟把它壓縮：先只保留目標預估座標 30 公尺半徑內的點，再過濾掉低於預設高度的地面反射，最後用體素濾波器去除過於密集的重複點。幾千個點最後剩下 4 到 30 個，殘餘的點群再由 DBSCAN 演算法識別成「潛在目標群集」。
這只是偵測，還不是確認。LiDAR 看到的群集可能是鳥、建築物邊緣、或任何在空中的反射物。確認程序接著啟動。
「偵測到」和「確認是無人機」之間
系統把 LiDAR 鎖定的坐標投影到攝影機畫面上，計算出目標應該出現在影像的哪個位置。接著由一個針對無人機影像訓練過的 YOLOv7-tiny 神經網路判斷，該位置是否真的有無人機。兩個感測器都說「是」，才算確認，捕捉程序才能啟動。
YOLOv7-tiny 選這個架構是因為輕量。在 Jetson Orin Nano 這塊小型 GPU 運算板上，單次推理約 30 毫秒完成，滿足即時確認的需求。這套神經網路用公開無人機影像資料集訓練，並補充了自行標注的飛行影像，最終評估的 mAP@0.5 達到 0.96，精確率 0.89，召回率 0.88，F1 分數 0.88。
確認後，攔截機切換到比例導引模式，持續調整飛行方向讓它與目標保持在同一條視線上，自然引導到碰撞路徑。機首始終對準目標，500 Hz 的控制迴路不斷更新馬達指令。
實測數字
實驗用 RTK-GNSS 作為地面真值，同時記錄攔截機與目標機的位置，誤差達到公分等級。
靜態評估中，感測器固定在三腳架上，目標無人機在各種飛行路徑中穿梭。LiDAR 單獨運作已有不錯的精度，加入視覺確認後誤差進一步降低。在 30 公尺以內的近距離，全軸平均誤差都在 10 公分以內。最大偵測距離達 60 公尺，視覺確認在 30 公尺內穩定運作。
實際飛行攔截測試中，攔截機從超過 40 公尺的距離開始追蹤，最後接近階段的定位誤差全軸都維持在 0.4 公尺以下，始終在 4 乘 4 公尺的網子容許範圍之內。超過 100 次自主攔截測試，失敗不到 10 次，成功率超過 90%。
難在工程整合，不在演算法。
這篇論文反覆強調的一點是：這項工作的核心不是演算法的學術新穎性，而是在嚴格的重量、電力、計算資源限制下，把整個系統真正整合在一架飛行的機器上，讓它在戶外風場、振動、GPS 誤差這些現實條件中正常運作。
LIVOX Mid-70 本身重 760 公克，消費 8 瓦，加上攝影機和運算板，幾乎用盡了攔截機的有效載重。設計這套系統，同時還要讓它飛得了、打得準，才是工程上真正困難的部分。
論文也明確指出尚未解決的問題：夜間與惡劣天氣下的視覺確認完全未經測試，目前所有評估都在白天晴天進行。目標速度也限制在每秒 5 公尺以內，面對更高速的無人機，系統的表現仍未知。
感測器放在地面，精度只到幾公尺。放上飛機，才有機會追到幾十公分以內。這個差距決定了網子究竟打不打得中。