《反制無人機(jī)系統(tǒng)——一項(xiàng)多領(lǐng)域工作》
Sciendo網(wǎng)站發(fā)布了一篇名為《反制無人機(jī)系統(tǒng)——一項(xiàng)多領(lǐng)域工作》的論文,主要介紹了無人機(jī)和多領(lǐng)域反無人機(jī)現(xiàn)狀。現(xiàn)筆者翻譯整理如下,供讀者學(xué)習(xí)參考。
圖1:無人機(jī)的主要組成部分。
摘要
在過去的幾十年里,無人機(jī)系統(tǒng)的激增改變了現(xiàn)代戰(zhàn)場,反制這些廉價(jià)、靈活和消耗性系統(tǒng)的需求變得至關(guān)重要。無人機(jī)有多種尺寸和能力,與巡航導(dǎo)彈相比,較大的無人機(jī)可能會(huì)達(dá)到效果,而較小的系統(tǒng)在戰(zhàn)場上機(jī)動(dòng)以成功進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)級打擊時(shí)很難被探測到。因此,必須理解,應(yīng)對這種威脅是一項(xiàng)共同的責(zé)任,方法必須是全面的,涵蓋這一主題的廣泛軍事、民事和法律視角。此外,很明顯,有必要采用多領(lǐng)域解決方案來消除無人機(jī)的威脅,各國應(yīng)致力于實(shí)現(xiàn)共同原則和操作程序所賦予的技術(shù)互操作性和標(biāo)準(zhǔn)化。
1.介紹
無人機(jī)系統(tǒng)現(xiàn)在在北約行動(dòng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,已發(fā)展成為情報(bào)的重要資產(chǎn), 情報(bào)、監(jiān)視與偵察(ISR)任務(wù)以及作戰(zhàn)任務(wù)的重要資產(chǎn)。
然而,其他國家和非國家行為者,其中包括北約的公開敵人,一直在努力開發(fā)類似系統(tǒng),以在空中領(lǐng)域獲得優(yōu)勢。
與此同時(shí),民用市場正專注于小型無人機(jī),公眾將其用于娛樂目的,這些飛行物體被稱為商用現(xiàn)貨無人機(jī)。商用現(xiàn)貨無人機(jī)技術(shù)的最新迭代能夠?qū)崿F(xiàn)自主飛行到指定坐標(biāo),或者可以使用運(yùn)營商的移動(dòng)電話通過全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。
反制無人機(jī)的“傳統(tǒng)”措施是指揮與控制(C2)鏈路的電子干擾。GSM網(wǎng)絡(luò)和自主飛行使干擾無效,因此需要一種新的方法來對抗這些新興技術(shù)。
2.了解無人機(jī)的組成部分
為了應(yīng)對無人機(jī)威脅,重要的我們必須看到更大的前景,而不僅僅是無人機(jī)。無人機(jī)根據(jù)其尺寸和任務(wù)由幾個(gè)部件組成。小型無人機(jī)通常由操作員、遙控器、指揮和控制鏈路以及無人機(jī)本身,而一個(gè)更大的無人機(jī)系統(tǒng)還需要一個(gè)專門的陸基控制系統(tǒng)來發(fā)射和回收無人機(jī)。通常,它還需要一個(gè)任務(wù)控制單元來執(zhí)行特定的操作。此外,這些系統(tǒng)可以使用基于空間的超視距(BLOS)通信進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈路和指揮控制。總之,除了無人機(jī),這些系統(tǒng)還需要更多的物理基礎(chǔ)設(shè)施,如集裝箱、硬件/控制飛行和交戰(zhàn)的軟件,無人機(jī)越大,對陸基支持的需求就越大。
3.烏克蘭沖突中的無人機(jī)
烏克蘭戰(zhàn)爭不是“第一次無人機(jī)戰(zhàn)爭”。這不是無人機(jī)具有重要意義的最初沖突,也不是敵對雙方首次使用無人機(jī)。然而,他們在烏克蘭的部署標(biāo)志著一個(gè)顯著的轉(zhuǎn)變。在軍事對峙中從未如此廣泛地使用無人機(jī)。
2014年烏克蘭危機(jī)的觀察結(jié)果之一是,俄羅斯以非常有效的方式利用無人機(jī)作為情報(bào)監(jiān)視目標(biāo)獲取和偵察(ISTAR)資產(chǎn)。通過整合同一目標(biāo)上空不同高度的多個(gè)傳感平臺(tái),俄羅斯成功地提供了一個(gè)具有互補(bǔ)成像功能的實(shí)時(shí)瞄準(zhǔn)系統(tǒng),同時(shí)使火力單位保持在安全距離。還值得注意的是,俄羅斯在反無人機(jī)系統(tǒng)中非常有效地使用了電子戰(zhàn)(EW)和網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn),因?yàn)闉蹩颂m的少量無人機(jī)大多被干擾和擊落。
2015年至2022年間,沖突雙方在烏克蘭東部進(jìn)行塹壕戰(zhàn),增強(qiáng)了無人機(jī)的能力。俄羅斯開始將小型八旋翼直升機(jī)武器化,用它們投擲燃燒彈,但由于西方國家的制裁,俄羅斯無法掌握關(guān)鍵技術(shù)。另一方面,烏克蘭最初使用商用無人機(jī)為迫擊炮和火炮進(jìn)行目標(biāo)捕捉,但他們從西方的培訓(xùn)中受益匪淺,因此積累了大量經(jīng)驗(yàn),并投資和發(fā)展了無人機(jī)技術(shù)。
在烏克蘭東部的抵抗運(yùn)動(dòng)中,民用無人機(jī)在確認(rèn)敵人的位置和意圖以及通過部署模擬武器對抗敵軍進(jìn)行破壞方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。這些直接行動(dòng)由于其快速的決策過程、無人機(jī)可靠的目標(biāo)驗(yàn)證以及與已識別目標(biāo)的即時(shí)接觸而被證明是非常有效的。
根據(jù)開源情報(bào)機(jī)構(gòu)Oryx的說法,從2022年2月24日到2023年9月13日,通過照片或視頻證據(jù)證實(shí),俄羅斯偵察和作戰(zhàn)無人機(jī)在烏克蘭損失了300架。在這些損失中,有183架Orlan-10無人機(jī)及其變種、38架Eleron無人機(jī)、38架Zala無人機(jī)、6架Orion無人機(jī)、六架Forpost無人機(jī)和其他幾架無人機(jī)。
烏克蘭武裝部隊(duì)總參謀部報(bào)告稱,俄羅斯損失了4650架各類無人機(jī)。這包括許多伊朗制造的沙赫德無人機(jī),以及可能的一些被俄羅斯武裝部隊(duì)廣泛用于軍事級武器的商用無人機(jī)。由于技術(shù)故障和人為失誤,俄羅斯在烏克蘭被占領(lǐng)區(qū)域上損失的無人機(jī)的確切數(shù)量仍不確定。此外,俄羅斯地區(qū)行政部門和志愿者提供的小型商用無人機(jī),如DJI Mavic和其他無人機(jī),損失的數(shù)量仍不清楚。
圖2:捕獲的Orlan-10干擾無人機(jī)
烏克蘭無人機(jī)沖突的最新進(jìn)展表明,俄羅斯正在使用沙赫德攻擊無人機(jī),也稱為“神風(fēng)特攻隊(duì)”無人機(jī),以人口中心和發(fā)電站為目標(biāo),旨在破壞烏克蘭的電力和供暖供應(yīng)。作為回應(yīng),烏克蘭武裝部隊(duì)采取了各種反制措施,包括小武器射擊、重機(jī)槍、便攜式防空導(dǎo)彈和電子干擾裝置,攔截這些無人機(jī)。然而,當(dāng)無人機(jī)大規(guī)模部署或“成群”部署時(shí),擊落無人機(jī)就變得很有挑戰(zhàn)性。
作為烏克蘭戰(zhàn)爭的一般結(jié)論,我們可以說,當(dāng)?shù)氐闹瓶諜?quán)已經(jīng)成為過去,無人機(jī)的威脅現(xiàn)在處于最低的戰(zhàn)術(shù)層面,因此反無人機(jī)的能力需要在最低的戰(zhàn)術(shù)水平上部署。
4.反無人機(jī)——北約視角
北約國防部長于2019年2月批準(zhǔn)了一項(xiàng)打擊I類無人機(jī)的實(shí)用框架。2021年7月9日,根據(jù)“默許程序”(silence procedure),北約無人機(jī)工作組工作計(jì)劃獲得批準(zhǔn),旨在創(chuàng)建北約無人機(jī)理論。
其思想是將條令集中在作戰(zhàn)層面,同時(shí)將戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)要素留給以下其他出版物。該學(xué)說將跨越部隊(duì)保護(hù)和防空等多種職能之間的界限。
必須指出的是,北約的“一級反制理論”將確保與其他理論文件的聯(lián)系和一致性;特別是反無人機(jī)資產(chǎn)與敵對、中立和友好行動(dòng)(如防空行動(dòng)和電磁行動(dòng))之間的互動(dòng)/消除沖突。它還將考慮與北約綜合防空和導(dǎo)彈防御系統(tǒng)(IAMD)的互動(dòng)、互操作性和當(dāng)局協(xié)調(diào),特別是與地基防空和導(dǎo)彈國防系統(tǒng)(SBAMD)的能力。
2023年10月12日,在布魯塞爾舉行的國防部長會(huì)議上,北約盟國審議了實(shí)施北約新防御戰(zhàn)略所需的后續(xù)行動(dòng)。這包括部隊(duì)的分配、新型能力的發(fā)展以及對指揮和控制結(jié)構(gòu)的適應(yīng)。因此,很明顯,北約正準(zhǔn)備在不久的將來采用反無人機(jī)學(xué)說。
北約不僅致力于制定一項(xiàng)理論,而且還專注于旨在提高技術(shù)互操作性和提高對抗無人機(jī)能力的演習(xí)。北約組織了反無人機(jī)系統(tǒng)技術(shù)互操作性演習(xí)(C-UAS TIE23),召集了軍事、科學(xué)和工業(yè)專家,評估探測、識別和緩解無人機(jī)威脅的先進(jìn)商業(yè)解決方案。大約70個(gè)系統(tǒng)和技術(shù),包括傳感器、效應(yīng)器、干擾器和無人機(jī),經(jīng)歷了現(xiàn)場測試。其目的是驗(yàn)證這些尖端解決方案能否快速連接并有效合作。此次演習(xí)由北約通信和信息局(NCI Agency)協(xié)調(diào),并由荷蘭國防部下屬的反無人機(jī)聯(lián)合核心組織主辦。
圖3:一架Autel Evo Max無人機(jī)和一架DJI Matrice四旋翼機(jī)在C-UAS TIE23演習(xí)中的通用動(dòng)力陸地系統(tǒng)LAV700車輛上方飛行。
總之,北約在管理無人機(jī)威脅方面已經(jīng)采取了重要步驟,該組織的首要目標(biāo)是通過關(guān)注法律法規(guī)、使用警告標(biāo)志和收集情報(bào)來進(jìn)行預(yù)防。下一步是具備態(tài)勢感知能力,能夠探測、跟蹤、分類和識別威脅。然后,它必須進(jìn)入反應(yīng)階段,并能夠威懾、擊敗摧毀或捕獲。最后但同樣重要的是,無人機(jī)威脅保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)該能夠采取必要的事后行動(dòng),如恢復(fù)、利用或評估。未來的研究將包括納入經(jīng)過徹底測試和確認(rèn)的實(shí)用無人機(jī)集成解決方案。一個(gè)隱含的目標(biāo)是包括一系列建議,這些建議將被仔細(xì)審查,涉及無人機(jī)系統(tǒng)集成對各個(gè)方面的直接影響,如部隊(duì)結(jié)構(gòu)、決策過程、標(biāo)準(zhǔn)化、培訓(xùn)和人員專業(yè)化。此外,它將探討這種整合如何有助于對抗對手的軍事行動(dòng)的集體效能,包括防御和進(jìn)攻戰(zhàn)略。
5.對抗無人機(jī)的多域方法
5.1防御性防空作戰(zhàn)
地基防空和導(dǎo)彈防御(SBAMD)系統(tǒng)旨在保護(hù)資產(chǎn)免受空中目標(biāo)、巡航導(dǎo)彈和彈道導(dǎo)彈的攻擊。許多無人駕駛飛機(jī)與有人駕駛系統(tǒng)有相似之處,因此某些SBAMD系統(tǒng)可用于對抗無人機(jī)。然而,傳統(tǒng)的防空系統(tǒng)有一定的局限性,尤其是在對抗小型系統(tǒng)時(shí)。目前的防空雷達(dá)傳感器可以探測較小的無人機(jī)。然而,隨著無人機(jī)體積的減小和航程的縮短,采用專門用于探測這些目標(biāo)的專用傳感器變得越來越實(shí)際和必要。此外,發(fā)射射頻(RF)能量會(huì)增加SBAMD單元的脆弱性。
此外,SBAMD攔截彈,尤其是像“愛國者”和“薩德”這樣的遠(yuǎn)程攔截彈價(jià)格昂貴,因此使用它們并不劃算。
通過對傳統(tǒng)反導(dǎo)系統(tǒng)使用情況的分析,我們可以說,有必要在傳感器、效應(yīng)器和指揮控制要求方面對SBAMD系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整。未來的反坦克導(dǎo)彈系統(tǒng)必須更多地依靠被動(dòng)傳感器、機(jī)載傳感器和更廉價(jià)的攔截器。
5.2進(jìn)攻性防空作戰(zhàn)
當(dāng)我們計(jì)劃如何對付無人機(jī)系統(tǒng)時(shí),首先想到的是在飛行時(shí)將其擊落。但如果我們能通過影響陸基系統(tǒng)的組件來阻止其發(fā)射呢?空中攔截(AI)行動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。
空中攔截是指旨在轉(zhuǎn)移、擾亂、延遲、削弱或摧毀對手軍事能力的空中行動(dòng),然后再對其進(jìn)行有效部署。這些行動(dòng)通常在遠(yuǎn)距離進(jìn)行,通常不需要將每項(xiàng)空中任務(wù)與友軍的行動(dòng)進(jìn)行詳細(xì)整合。
干擾或削弱無人機(jī)系統(tǒng)的任何組成部分,如發(fā)射和回收裝置、地面控制站、通信設(shè)備、后勤和支持系統(tǒng),最終將妨礙無人機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行。
5.3.電磁作戰(zhàn)
針對無人機(jī)系統(tǒng)的電子戰(zhàn)(EW)積極措施包括干擾和誘騙。干擾是通過向無人機(jī)系統(tǒng)發(fā)射高能量來掩蓋無線電頻率控制或數(shù)據(jù)信號。至于誘騙,則是通過使用不同內(nèi)容的信號操縱無人機(jī)系統(tǒng)的行為,并將其引向控制站,從而操縱無人機(jī)系統(tǒng)的行為。
圖4:美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)測試Dronekiller反無人機(jī)系統(tǒng)。
另一種已經(jīng)測試過的方法是使用定向能武器系統(tǒng),如高能激光、電磁脈沖和高功率微波系統(tǒng)。美國空軍、海軍、海軍陸戰(zhàn)隊(duì)和陸軍正在進(jìn)行幾個(gè)項(xiàng)目,涉及使用定向能武器。美國空軍在美國大陸(OCONUS)以外的地區(qū)部署了一個(gè)15千瓦的車載反無人機(jī)系統(tǒng),稱為高能激光武器系統(tǒng)(HELWS)。HELWS旨在在幾秒鐘內(nèi)快速探測并消除敵對或未經(jīng)授權(quán)的無人機(jī)。此外,如HELWS的開發(fā)者雷神公司所述,當(dāng)連接到發(fā)電機(jī)時(shí),HELWS可以提供“幾乎無限數(shù)量的射擊”。
5.4網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)
網(wǎng)絡(luò)空間領(lǐng)域可劃分為三個(gè)相互關(guān)聯(lián)的主要層面:物理網(wǎng)絡(luò)層、邏輯網(wǎng)絡(luò)層和網(wǎng)絡(luò)角色層。物理網(wǎng)絡(luò)層包括用于數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)和傳輸?shù)男畔⒓夹g(shù)(IT)硬件、設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。邏輯網(wǎng)絡(luò)層由數(shù)據(jù)、操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序、網(wǎng)絡(luò)操作和協(xié)議等相互關(guān)聯(lián)但又抽象的元素組成。最后,網(wǎng)絡(luò)角色層是通過使用在邏輯網(wǎng)絡(luò)層中應(yīng)用的規(guī)則從邏輯網(wǎng)絡(luò)層抽象數(shù)據(jù)來創(chuàng)建的網(wǎng)絡(luò)空間的視圖,以開發(fā)對網(wǎng)絡(luò)空間中的參與者或?qū)嶓w身份的數(shù)字表示的描述(網(wǎng)絡(luò)角色)。
利用網(wǎng)絡(luò)作戰(zhàn)作為反無人機(jī)方法的使用重點(diǎn)不是空中的無人機(jī),而是影響位于地面的系統(tǒng)組件。例如,一些網(wǎng)絡(luò)行動(dòng)可能以無人機(jī)操作員為目標(biāo)。某些運(yùn)營商可能會(huì)通過其社交媒體檔案或電子郵件賬戶成為目標(biāo),以操縱其行為和選擇,或?qū)阂廛浖B透到無人機(jī)系統(tǒng)中。
另一種使用網(wǎng)絡(luò)域作為反無人機(jī)的方法是試圖破解或中斷通信數(shù)據(jù)鏈路,并捕獲或迫使飛行的無人機(jī)返回發(fā)射位置。隨著5G網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展,而且未來的無人機(jī)威脅還將包括由人工智能控制的無人機(jī)群,應(yīng)對這些挑戰(zhàn)的唯一可行方法似乎屬于網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域。
5.5太空作戰(zhàn)
一些無人機(jī)需要太空能力提供的特定服務(wù)。在這些服務(wù)中,我們可以從全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)和衛(wèi)星通信(SATCOM)中識別天基無線電定位、導(dǎo)航和授時(shí)(PNT)。
對抗支持無人機(jī)的敵方太空資產(chǎn)的對策包括物理攻擊和非物理攻擊。物理對抗旨在使用反衛(wèi)星導(dǎo)彈摧毀太空衛(wèi)星或摧毀太空資產(chǎn)的地面站。

圖5:米格-31BM“獵狐犬”飛機(jī)攜帶的武器已被確定為潛在的反衛(wèi)星武器。
非物理攻擊旨在通過干擾構(gòu)成鏈路段的信號來破壞傳輸方式。這種干擾可以通過干擾或誘騙技術(shù)發(fā)生,通常持續(xù)時(shí)間有限。
北約在太空領(lǐng)域與潛在對手展開競爭,俄羅斯、伊朗和朝鮮已經(jīng)開發(fā)或奠定了反太空武器的基礎(chǔ),因此在未來的沖突中,太空將充滿爭議。
6.結(jié)論
正如最近烏克蘭沖突所表明的那樣,無人機(jī)的威脅是非常實(shí)際的,因?yàn)樗粡V泛用于獲取情報(bào)和對敵方領(lǐng)土進(jìn)行深入打擊。事實(shí)證明,它是一種多用途武器,與實(shí)際反制措施和造成的影響相比具有成本效益。
為了應(yīng)對無人機(jī)系統(tǒng)的威脅,北約及其合作伙伴需要協(xié)調(diào)努力,以便取得成效。
與無人機(jī)系統(tǒng)作戰(zhàn)的任務(wù)不僅僅屬于空軍。這場戰(zhàn)斗必須涵蓋空中、陸地、海上,特別是網(wǎng)絡(luò)和太空等各個(gè)領(lǐng)域。
協(xié)調(diào)還必須在各個(gè)層面進(jìn)行,首先是戰(zhàn)略層面,需要采取機(jī)構(gòu)間、軍民、多國、政府一體化的方法。
然后,在行動(dòng)層面,反無人機(jī)任務(wù)必須在不同社區(qū)內(nèi)無縫整合,并整合所有相關(guān)能力;在戰(zhàn)術(shù)層面,最重要的是達(dá)到最高級別的互操作性。
最后,必須通過尋找采購和培訓(xùn)資源來彌補(bǔ)專業(yè)資產(chǎn)的不足。
