打破防护罩：反制无人机防御-外链论坛

219mze 发表于 2024-8-23 09:07:13

打破防护罩：反制无人机防御

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图：2023 年 11 月 29 日，美海军陆战队第 24 远征单元的战斗摄像师杰奎琳-佩格罗-蒙特斯（Jacqueline Peguero-Montes）中士在北卡罗来纳州勒让恩（Lejeune）营地的火力支援小组演习中操作 SkyDio 无人机系统（美国海军陆战队/Ryan Ramsammy 供图
乌克兰、纳戈尔诺-卡拉巴赫和亦门的冲突显示，无人机正快速作为各样技术繁杂程度的战争发展和创新的核心行业。
无人机防御亦在快速发展。美国国防部（DOD）计划仅在 2023 财年就在反无人机（c-UAV）上投入超过 7 亿美元，几乎所有用于开发。预计到 2029 年，全世界 c-UAV 市场将增长到约 50 亿美元。C-UAV 和无人机防御可将无人机在高强度冲突中的影响降到最低；然则，倘若研发出可减轻无人机威胁能力的反无人机防御系统，无人机仍可继续发挥功效。无人机、无人机防御系统和无人机防御系统反制手段之间持续发展的互动关系，针对确定无人机对全世界安全的净影响至关重要。
文案首要概述了无人机防御系统，重点是无人机防御系统的运作方式和关联权衡。文案随后探讨了无人机防御的反制办法，调查了 11 种区别的办法来打破无人机防护罩。重点在于经过概述认识各样可能性的范围以及与每种办法关联的潜在权衡。反击无人机防御完全取决于采用那些办法并证明其最有效，因此呢详细反击办法的价值会随着时间的推移而变化。接下来，将提出政策意见，强调认识对手的无人机防御系统；研发、评定和安排针对对手防御系统的反制办法；以及仔细认识反制办法研发和安排过程中的权衡。
首要，简要说明一下范围和语言。本文分析了无人机在战争各个行业的行动。文案中运用的无人机一词指的是无人系统这一通用类别。当分析侧重于某一特定行业时，则运用无人机的适当变体。无人机群指的是拥有集成通信功能的多架无人机，而不是简单的系统优良。最后，为了词汇的多样性，反无人机防御和反制办法这两个短语能够互换运用。
无人机防御
基本的无人机防御由探测/识别和拦截系统构成。探测器和识别器准许防御者识别来袭的无人机威胁和关联属性，如系统数量、速度、体积以及无人机是不是友好，而拦截系统准许防御者使无人机失效、受损或被击落。理想状况下，无人机防御应包含多种传感器和拦截选项，以适应它们之间的权衡。在实践中，高价值的固定资产可能有强大的防御系统，而移动或临时资产可能仅有有限的专门无人机防御系统，乃至无。
拦截办法包含传统的动能武器、干扰无人机与操作员或导航卫星的连接、操作无人机自主性、运用定向能降低和摧毁无人机框架或电子设备，以及在进攻性反空行动中利用情报攻击集结区。在区别行业，拦截系统的可行性可能有所区别。激光器价格昂贵（尽管单发成本可能较低），况且获取时间较长：虽然小型无人机能够很容易地得到守护涂层或采用新战术，但升级到更大型、更精良的系统可能成本更高、难度更大。有些现有拦截技术适用于任何行业。干扰器尤其如此，由于大都数无人机都依赖某种信号，不外信号的频率和类型可能取决于行业，UUV 运用的声学信号多于电磁信号。针对无人水面舰艇 (USV) 和无人地面飞行器 (UGV) 而设计的定向能武器和动能武器亦正在测试中。新的、经济的动能系统，如英国的 “小马驹”（或轻型多用途导弹），能够打击陆地、海上和空中的无人平台。
尽管 c-UAV 技术有可能用于打击陆地和海上的无人平台，但发掘对这一挑战进行分析的公开源自科研极少。公开资料对美国防部在该行业的工作供给了有限的参考：美海军试图加强 Mk 38 Mod 3 机枪系统对抗 USV 的能力，它还制定了一项采购计划，以加强 I-潜行者/北大西洋公约组织（NATO）“海麻雀 ”导弹系统对 USV 的态势感知能力。另外，国防部还在 2018 年举行了一次反无人地面飞行器工作组会议，但结果尚不得而知。
然而，简易和专门建造的 USV 和 UGV 的运用越来越多。在红海，伊朗支持的胡塞武装运用简易的装有爆炸物的 USV 对沙特领导的联军发动了多次袭击。在乌克兰，UGV 被小规模地用于扫雷和伤员后送等支援功能，而乌克兰还运用大规模神风特攻型 USV 攻击俄罗斯黑海舰队。一样，各国亦在研发可同期在多个行业作战的无人机群，如俄罗斯的 UGV，其目的由多个小型无人机引导。随着无人机群大规模发展并作为大规模杀伤性武器，反无人机挑战变得更加严峻。跨越各个行业的全方位无人机战争可能会定义所说的 “第三无人机时代”。
探测和识别
探测来袭无人机的办法有几种。雷达能够在远距离探测到大都数无人机，但针对低空飞行的无人机，尤其是哪些在地球上打盹的无人机，雷达会有困难。雷达和操作人员的起步成本很高，但大都数军队已然在运用雷达探测飞机和来袭弹丸。射频扫描仪成本较低，可探测无人机并对其位置进行三角测绘，还可在无人机发射前对其进行探测（倘若系统发射的信号在扫描仪设计探测的频谱范围内），但其探测距离和同期跟踪多个目的的能力受到限制。声学传感器可用于探测无人潜航器，但难以供给无人潜航器的位置和速度数据，对探测无人潜航器的功效亦特别有限。最后，视觉探测需要直接视线，所供给的相关无人机数量、类型和距离的信息有限。在本文中，探测还包含识别来袭无人机，以评定其是敌是友。
拦截
动能武器。对付无人机最显著的办法是在适当的行业运用现有的动能反车辆武器。大都数无人机速度缓慢，缺乏反制办法，因此呢倘若进入射程，很容易受到大都数防空系统的攻击。起步成本亦较低，由于各国军队都装备了各样防空炮、机枪、导弹、狙击手和便携式系统，只要发出足够的警告就能摧毁无人机。例如，乌克兰运用二战时期的老式自动高射炮就取得了有些成功。
动能 c-UAV 的缺点是，能力最强的防空系统用来对付无人机常常并不经济。许多无人机系统都比 “爱国者 ”或 S-300 发射的导弹便宜，倘若面临无人机群的连续威胁，战略防空平台可能会面临导弹短缺的问题。兰德机构关于无人机群打击科研报告认为，防空炮台在海上试图打击无人机群时，导弹会用光。美国和其他国家正在科研更经济的处理方法，如 VAMPIRE c-UAV 导弹系统，但射程较短（不到 8 千米）。一样，传统的反坦克或反舰导弹亦能够对付 UGV 或 USV，但这种办法不太可能经济实惠，除非是大型、更精致的系统。
定向能武器。反无人机发展的另一个重点途径是一系列定向能武器。从技术上讲，这些武器指的是将电磁能集中到目的上的任何武器，但针对无人机防御而言，重点是干扰器、全世界导航卫星系统（GNSS）诈骗、高能激光和高功率微波。本文将依次讨论每种办法，但值得重视的是，大型电子战系统拥有组合拦截要素，因此呢能够运用不止一种办法。与动能武器相比，有些电子战平台在居民区周边运用时导致附带损害的可能性较小，况且几乎所有电子战平台都拥有 “减少后勤跟踪 ”的特点，由于用户无需储存海量弹药来维持系统运行。当然，确切的危害取决于武器的类型及其与脆弱民用系统的距离。
定向能武器的单次发射成本亦常常比动能系统低得多，由于成本是以供电所需的电力来衡量的。然而，思虑到无人机技术和反制办法的发展速度，倘若研发出低价的反制办法，在定向能武器上投入巨资可能会有危害。
无线电频率和全世界导航卫星系统干扰器是拦截无人机最常用的定向能办法。干扰器的工作原理是切断无人机与其操作人员之间的联系，或增加干扰，使无人机难以找到正确的信号。按照无人机的程序，干扰其与卫星的连接可迫使其返回基地或降低无人机的精确度。
便携式干扰器能够守护一小块区域免受单架无人机的干扰。2017 年，空军以每单元约 3 万美元的价格购置了便携式干扰器。性能更强的干扰器一般被集成到电子战和信号情报套件中，这些套件还能拦截和处理敌方通信，其价格常常高达数百万美元。车载电子战套件能够安装在海军舰艇上；亦能够安装在地面上，如陆军的电子战战术车；还能够经过吊舱安装在飞机上，如 EA-18 咆哮者。虽然干扰器可能对非航无人机有用，但无人机可能运用区别频率的信号，或基本不运用电磁频谱。
全世界导航卫星系统诈骗是无人机防御的另一种选取。诈骗攻击不是阻止系统与卫星的连接，而是发送干扰或覆盖卫星导航服务的竞争信号。全世界导航卫星系统诈骗可能引起攻击失误、无人机坠毁，乃至自相残杀。运用全世界导航卫星系统航点导航的无人系统尤其容易受到诈骗。相反，不运用全世界导航卫星系统或有备用系统的无人机可能不会受到显著影响。倘若无人机处在诈骗范围内，干扰或摧毁系统可能对防御方更为有利。
高能激光可将光束聚焦到无人机上，使其传感器眼瞎，削弱其结构完整性，最后使系统失效。激光导致破坏所需的时间是停留时间，可能需要激光保持聚焦数秒。激光没法越过地平线发射，日前在尺寸/射程方面存在很大的权衡。最先进的激光器体积大、静态，用于削弱敌方卫星和拦截高超音速导弹，而不是在必定距离内拦截无人机。另外，科研人员和制造商常常过度承诺激光器的功能，因此呢没法确定激光器将多快作为现代军队的标准配置。
为卫星和高超音速导弹设计的激光器以兆瓦为单位测绘功率，而大都数民用无人机激光器则以千瓦（kW）为单位测绘功率，这就以牺牲射程为代价加强了机动性。用于无人机防御的移动式低功率激光器，如美军 M-SHORAD 的拟议升级版，功率在 30 千瓦至 50 千瓦之间，因此呢射程和功率都受到限制。不外，它们仍然能够在比实质机身更大的范围内损坏或摧毁无人机上的传感器。同期，像陆军新的间接火力防护能力这般的大型系统有一辆大卡车那样大，运用 300 千瓦以上的激光击落中小型无人机以及传统的间接弹药。
高功率微波的工作原理与激光类似，都是将微波引向目的。微波的与众区别之处在于，它对电子元件的破坏力尤其大，况且比激光的功效范围更广，这就降低了微波的有效射程，但倘若无人机群集在一块，微波平台就能够攻击多架无人机。微波还能够在区别频率下工作。日前正在研发的军用高功率微波与一辆小型拖车差不多大，但一些机构正在设计小到足以安装在大型旋转翼无人机上的高功率微波。
自主操作。随着无人机功能变得更加自主，对手的操作亦变得更加可信。例如，黑客利用小贴纸诱使特斯拉自动驾驶仪驶入迎面而来的车道。虽然自主军用无人机在区别的环境中工作，况且操作特斯拉需要特定、有限的视角，但一样的办法亦能够奏效。倘若无人机运用设备视觉来探测和攻击目的，而不需要人工监控，那样对手就能够在校车侧面描绘出一辆坦克。当自主无人机摧毁校车时，对手可能会赢得一场信息战的胜利，由于它谴责了针对平民的暴力行径和运用容易出错的技术。随着无人机规模持续扩大，形成庞大的无人机群，它们必须变得更加自主，这寓意着有更加多机会进行此类操作。利用无人机群的智能来对付它，可能比击落成千上万架无人机或用电磁能炸毁它们要有效得多。当然，任何自主操作都需要对无人机自主功能的运行方式有强大而精确的技术认识。
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图：2021 年 5 月 21 日，隶属于美海军陆战队空地特遣部队-危险应对-中央司令部的海军陆战队第 1 海军陆战队第 2 营的陆战队员在美国中央司令部行动区参加反无人机系统训练（美国海军陆战队/Melissa Marnell）。
进攻性反空作战。凭借强大的情报能力，有些国家的军队可能不需要针对无人机制定专门的处理方法。面临无人机攻击的军队能够在攻击发起前攻击机场或储存设备，预测目的，并将点防御转移到该地区或定位无人机攻击的源头，以防止将来的攻击。有些北约官员认为，应重点打击操作人员和工业基地，而不是依赖任何特定技术。沙特阿拉伯经常声叫作，在胡塞武装的 USV 用于攻击之前，先在港口对其进行打击。一样，乌克兰和俄罗斯军队亦越来越多地将目的对准对手的无人机操作员，由于训练有素的操作员比低价的无人机更难替换。然而，情报公司很少有能力确定每一架无人机威胁的位置和意图，即使有，亦很难保准每一架敌方无人机的位置都有足够的时间进行攻击或准备防御。
打破无人机防护罩
军队在寻求摧毁敌方无人机的办法的同期，亦将寻求防止对手摧毁其无人机的办法。随着非国家行径者越来越多地运用无人机，她们亦将寻求这些办法。下文将探讨现有的和新兴的技术和战术，以削弱对手的反无人机能力。反制办法可使无人机避免攻击，在防御成功时减轻损伤，或发动反击以破坏或摧毁对手的防御。任何反制办法的价值都必然取决于无人机防御系统的类型及其在实战中的有效性。日前，大都数无人机防御系统都是射频或全世界导航卫星系统干扰器，因此呢对抗干扰的办法可能相当有效。几乎所有的反制办法都适用于干扰，因此呢另一种无人机防御可能会取代干扰作为重点模式。无人机技术的正常发展亦可能产生反制办法；无人机的自主性减少了对外边电磁频谱指令的依赖。日前最少有 11 种反制办法（见表）。
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图：2017年4月6日，美国号两栖攻击舰在测试舰艇防御能力的演习中试射滚动机身导弹发射器拦截遥控无人机（美国海军/Demetrius Kennon）
本地反制武器。本地反武器集成在无人机平台中，旨在对抗无人机防御。无人机可配备专门针对无人机防御系统的反辐射导弹。虽然普通的反辐射导弹可能对典型的防空系统无问题，但可能需要进行改装，以锁定这些武器运用的频率。无人机还可能安装定制的反弹药，如用于无人机的 “太阳神 ”反激光系统，该系统可感知射来的激光，推断出位置源自，而后运用无人机的激光来迷惑防御系统。另一，无人机亦能够运用定向能传感器对激光源进行三角定位，而后运用其他弹药进行反击。
可攻击的无人机可用作诱饵，以起步伪装反制办法，或迫使反制办法在导弹或飞机打击目的的同期，将重点放在更近距离的无人威胁上。在伊拉克战争中就曾显现过这般的变种：20 世纪 60 年代制造的 “火蜂 ”无人机飞越巴格达上空，将防空火力从攻击机上引开。
辅助武器和单元。辅助武器和单元是无人机平台外边的系统或单元，用于对无人机防御实施打击。这首要需要一个能够定位无人机防御系统的情报公司。难度取决于无人机防御系统的形式及其发出的信号类型。找到并固定一名携带手持干扰器的士兵可能会反常困难。然而，寻找和修复相对大型的微波武器（如 THOR）可能要容易得多，由于这种武器需要 3 小时才可安装完毕，况且射程相对较短。更易的是一种非隐形机载激光系统，例如将来波音 YAL-1 的变体，安装在 747-400F 飞机内，普通防空雷达很可能探测不到。
当然，一旦发掘并固定了无人机防御系统，就必须使其失效、损坏或摧毁。指挥官有多种选取，从火炮和导弹到步兵或特种作战部队。挑战和机会成本是实实在在的，尽管它们将在很大程度上取决于详细状况。运用训练有素的特种作战部队来消灭一名手持干扰器的士兵，几乎肯定是在浪费操作员的技能。但在无人机对高价值目的发动大规模攻击之前，消除昂贵的高功率微波或激光器可能是值得的。这还取决于指挥官可运用的无人机类型和数量--接受高减员可能恰到好处。
材料加固。材料加固包含添加材料或改变现有没有人机材料，以守护无人机免受外边损伤。材料能够吸收或反射进入的能量，守护无人机敏锐的电子设备。空军正在科研可吸收高能激光的喷涂涂层。日前正在科研研发能更有效地反射或吸收能量的各样元材料。一个挑战是，新材料的有效性可能取决于定向能武器运用的频率。亦便是说，材料可能只能有效抵御狭窄频段的能量。这寓意着认识防御者的能力以及快速改变材料或倾向于宽带材料至关重要。当然，认识材料对无人机部件和复原力的潜在影响亦很重要。例如，加固材料会怎样影响通信系统？
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隐形。隐身指的是改变无人机平台，降低对手发掘无人机的可能性。通常来讲，无人机的雷达信号较小，但这在很大程度上取决于无人机的体积，而区别行业的无人机体积差异很大。小型四旋翼无人机的雷达信号自然要比 MQ-9 “捕食者 ”体积的无人机小得多。当然，隐形很可能会带来成本上的折损，由于无人机的外形必须与之相适应。虽然计算能力的加强降低了隐身成本，但无人机对成本相当敏锐，由于其军事价值很大程度上取决于经济承受能力。38 不外，某些形式的隐身可能并不太困难，例如减少小型无人机发出的一般相当独特的嗡嗡声，尤其是在成群作业时。
通信升级。通信升级指的是改变无人机平台或地面掌控站上通信系统的操作。最简单的，这触及基本的电子守护。为无人机通信或跳频供给更加多功率可使无人机操作员减少干扰信号。但无人机亦可能运用区别类型的通信系统。第五代无线技术更难干扰，同期可供给更加多的数据传输，更有可能探测到对手的电子战设备。
随着多架无人机整合成无人机群，通信变得至关重要。无人机群的精髓在于通信，它能实现繁杂的行径。然则，倘若对手试图干扰或操作通信，通信亦会成为潜在的漏洞。无人机群的架构能够进行修改，以适应这种状况。无人机群能够运用专用的通信无人机供给备用信号，强调分散式通信以尽可能减少单点故障，或运用外边系统供给替代通信中继。无人机群还可运用间接通信办法，如运用数字信息素标记目的或感兴趣区域的 stigmergy 办法。
导航升级。导航升级指的是改变无人机平台上的导航系统或支持导航的基本设备。日前大都数无人机直接或间接依赖全世界导航卫星系统（例如，有些无人潜航器运用全世界导航卫星系统水面浮标，由于全世界导航卫星系统信号不可很好地穿透水面）。无人机还能够运用多种冗余办法进行定位、导航和授时，例如同期运用 GPS、GLONASS（全世界导航卫星系统）和 INS（惯性导航系统）。导航冗余可减轻对单一导航源的干扰，并在位置数据差异巨大时识别诈骗攻击。无人机可利用完整性监测来检测全世界导航卫星系统的诈骗企图。据报告，伊朗沙赫德 131 型无人机有多个全世界导航卫星系统天线，因此呢现有没有人机可能已然具备简单的完整性监测能力。
另一，无人机导航的新办法可能不需要全世界导航卫星系统信号。例如，无人机能够运用机载视觉传感器和预加载的卫星图像数据来确定其位置。视觉里程计和其他非干扰导航办法的进步将限制干扰或诈骗卫星导航的效用。
本文源自：专知智能防务
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责任编辑：网友投稿

zzz 发表于 2024-9-10 12:49:52

外链论坛的成功举办，是与各位领导、同仁们的关怀和支持分不开的。在此，我谨代表公司向关心和支持论坛的各界人士表示最衷心的感谢！

1fy07h 发表于 2024-9-30 12:02:35

回顾历史，我们感慨万千；放眼未来，我们信心百倍。

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