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热点丨无人机蜂群的威胁及应对策略

来源：世展网分类：无人机行业资讯 2022-07-22 11:02 阅读：10023

文章来源:智汇杰瑞

无人机威胁

不久前，还无法想象无人机系统（UAS）会构成威胁。2020年，你只需花100多美元就可以拥有一架带有高清摄像头的大疆特洛四轴无人机。不幸的是，这类民用无人机很容易被改装，通过安装武器和爆炸物来实施攻击。在摩苏尔战役期间，ISIS进行了300多次无人机行动，其中大约100次是武装打击任务。一个更令人畏惧的问题是：如果无人机上已经使用了简单的爆炸物，那么如何能阻止一个意图制造混乱的恐怖组织进一步使用化学、生物或放射性有效载荷呢？现已死亡的恐怖分子阿布·穆萨布·扎卡维曾表示有兴趣获得小规模化学武器，并提到使用无人机可以很容易地部署这些武器。

希望尚存

无人机系统（UAS）包括机载飞行器、地面控制器或地面站、相关的数据链路以及用于支持整个系统的其他设备。相比之下，无人机（UAV）通常只属于飞行部件（此处指的是小型无人机）。UAS在工业部门以及民用爱好者中很受欢迎。有时，这些UAS操作员“不小心”将他们的无人机飞得太靠近美国国防部，以及关键基础设施。在确定生命模式和进行人身攻击方面，监视系统和武器化无人机构成了最大威胁，这一点尤其值得关注。当武器系统进步时，反制措施也会进步。例如，FIM-92A——通常被称为基本型“毒刺（STINGER）”便携式地对空导弹——使用红外导引头将有效载荷引导至目标。与此相反的是照明弹的发展，可以在发射STINGER时部署，这些照明弹燃烧时温度很高，会迷惑导弹，使其远离预定目标。另一个例子是诱饵发射系统（DLS）Mk-53（NULKA）。NULKA通过广播一个比目标大得多的雷达信号来对抗雷达搜索的导弹，欺骗导弹并将其引开。类似地，还有反无人机系统（c-UAS）能够探测、交战并击败“太近”的无人机。c-UAS的业务在过去几年中不断增长，超过100家制造商在宣传各种不同的产品。c-UAS平台类型分为三类：地面（固定或移动的设备）、手持设备、无人机（对抗装置安装在另一架无人机上）。c-UAS跟踪和检测系统由5种不同的装置组成：雷达、射频（RF）、光电（EO）、红外（IR）和声学。c-UAS还可以结合使用跟踪和检测系统来探测UAS。c-UAS采用动力学和非动力学方法进行拦截，其中动力学方法包括网、射弹，甚至激光。非动力学方法主要集中在干扰上，这需要干扰无人机与其操作员之间的射频信号或干扰其GPS链路。c-UAS使用这两种方法中的任何一种都应该启动“返航原位”机动或使无人机悬停和/或下降到地面。另一种非动力学方法是欺骗，当另一个用户通过劫持通信链路接管无人机时，就会发生这种欺骗情况。这些系统的使用或它们的组合可以有效地使窥探者远离美国国防部和关键基础设施。

（图片来源于网络，侵删）

蜂群觉醒

如果拥有了所有的c-UAS产品，减轻无人机的威胁应该相对容易。然而，无人机蜂群是新的“恐怖分子”。该无人机蜂群有多个不同方向、高度和意图的来袭目标，或者只有一个大型编队以低空、快速和锁定目标的方式抵进。无人机蜂群攻击场景使用机器学习面部识别技术来识别和消除预选目标的多个蜂群。虽然上述技术还不完善，但UAS在战场上的使用正朝着这个方向发展。无人机蜂群可以提供广泛的低成本战场应用——从目标覆盖通用作战态势图（COP）到在大型、有争议的战场上进行情报、监视和侦察。蜂群技术的最大优势之一是蜂群中的每个单元都不需要人类控制。虽然目前还达不到这样的水平，但技术正在沿着这条道路前进。开发无人机蜂群的方法可以追溯到动物和昆虫的行为。比如，一群八哥或鱼群看起来像个整体一样移动和做出反应，然而每只鸟或每条鱼都有自己的大脑和神经网络，使个体能够在群体中独立做出决定。蜜蜂和白蚁则是另一个很好的案例。蜂王（蚁王）不会向每个单独的成员传递指令；相反，蜜蜂和白蚁却在完成自己工作的同时发出信号意图给同伴来实现相同的目标（保护蜂王/蚁群）。如果蜂群技术能够成功地与机器学习结合起来，并结合精确的战术弹药，无人机蜂群的攻击场景将会得到呈现。蜂群允许制造大量低成本的消耗性智能体，这些智能体可以用来压制对手。这扭转了有人飞机成本上升、采购数量减少的长期趋势。机器人智能体可以在人类不可能实现的规模上协同工作。

（图片来源于网络，侵删）

分层防御的兴起

无人机体积小，便于携带，而且相对便宜。它们很容易被改装，安装炸药或装备干扰器，以干扰或破坏美国和盟国的通信线路。许多具有动力学和非动力学能力的c-UAS设备来摧毁无人机，但是最大的问题是需要什么样的反无人机系统来应对无人机威胁。一个c-UAS要打败一群无人机，很有可能会失败，原因如下——首先，来自不同方向的一群无人机或多个UAS很可能会使c-UAS系统不堪负重，使某些无人机能够到达目标。其次，如果UAS具有预编程飞行路径，这就允许UAS独立于控制器自主运行，即意味着UAS和操作员之间没有射频（RF）交换。如果使用RF干扰机对抗配置为使用GPS航路点飞行的UAS，则没有RF信号，并且c-UAS的RF干扰机将无法消除威胁。RF干扰的另一个缺点是附带损害，干扰机可能干扰其他非预期的军事技术，例如无线电通信路径。美国军方需要准备一个分层的纵深防御网络，以应对无人机蜂群。UAS需要进行远距离识别，以有足够的时间来启动适当的响应。侦查和拦截都必须采取分层、深入的方法。通向目标的所有路径都必须被c-UAS设备覆盖，总覆盖范围定义为360度方位角，并且从地平线以下到天空中的正上方。雷达应与RF、光电（EO）和红外（IR）结合使用，以并行方式识别和跟踪UAS。一旦确定UAS或蜂群具有敌对意图，就必须尽早使用非动力学和动力学火力的分层纵深防御网络，以确保有足够的时间消除威胁。在理想的情况下，UAS或蜂群将在一定范围内被探测到，并被确定为威胁，有足够的时间采用非动力学手段来消除威胁。不幸的是，这种理想情况不太可能存在。美国武装部队可能会有多个UAS或成群的UAS意图造成伤害——所有这些UAS会同时从不同的方向和高度飞过来。有些可能是操作员控制的，有些可能有GPS预编程的飞行路径，还有一些将来可能在单个单元中具有机器学习和决策能力。采取深度的分层防御是对抗无人机蜂群的解决方案。诸如雷神公司的“相位器（Phaser）”和多谱段瞄准系统（MTS）等地面系统分别使用更宽波束的微波技术和更细波束的聚焦激光器提供先进的UAS防御。这些系统和类似的地面系统必须是纵深分层防御方案的支柱，必须与手持和无人机系统相结合。三种c-UAS平台都需要能够部署非动力学和动力学选项，以确保战场上的全面空中覆盖。导弹分层防御是消灭无人机蜂群的关键，美国必须继续开发能够探测到这些类型（UAS和蜂群）的小型无人机技术，并找到更有效的方法，以保护美军设备及设施免受这些不对称攻击。来源：智汇杰瑞编译：严蕾