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如何應(yīng)對(duì)集群式無(wú)人機(jī)作戰(zhàn),,這里有高招

 cqukelly 2019-04-20

2014年,美國(guó)國(guó)防部提出 “第三次抵消戰(zhàn)略”旨在遏制中,、俄等國(guó)日益崛起的軍事力量,,確保戰(zhàn)爭(zhēng)的制勝能力。美軍認(rèn)為,,目前世界各軍事強(qiáng)國(guó)的一體化防空系統(tǒng)對(duì)其空中裝備構(gòu)成很大威脅,,在國(guó)防預(yù)算備受限制的前提下,,美軍無(wú)法大規(guī)模地更新?lián)Q代高端裝備來(lái)解決威脅,需要?jiǎng)?chuàng)新作戰(zhàn)概念,,牽引出更具成本效益和作戰(zhàn)威力的武器裝備,,實(shí)現(xiàn)強(qiáng)軍事對(duì)抗環(huán)境下的非對(duì)稱(chēng)優(yōu)勢(shì),而集群式無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)概念就是在這種背景下誕生的,。

無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)是指具有自主組網(wǎng)能力的無(wú)人機(jī)群在一個(gè)操作員的介入下協(xié)同完成任務(wù)的過(guò)程,,它整合了無(wú)人技術(shù)優(yōu)勢(shì)和動(dòng)物界族群優(yōu)勢(shì),在原有網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)無(wú)人作戰(zhàn)的高彈性,、大效能和低成本,。

一、美國(guó)集群式無(wú)人機(jī)研究計(jì)劃概述

盡管早在2000年,,DARPA就曾借鑒螞蟻信息素交互行為,,開(kāi)展過(guò)無(wú)人機(jī)集群的空戰(zhàn)仿真研究,但美軍真正開(kāi)展系統(tǒng)層實(shí)物研究還是在最近幾年,。

(一)無(wú)人機(jī)集群項(xiàng)目

2014年 4月,,美國(guó)海軍研究辦公室發(fā)起 “低成本無(wú)人機(jī)集群技術(shù)”(LOCUST)項(xiàng)目。該項(xiàng)目采用雷聲公司的 “郊狼” (Coyote)電動(dòng)螺旋槳無(wú)人機(jī)作為演示樣機(jī),,可以每秒一架的速度發(fā)射上百架,。這些小型無(wú)人機(jī)利用近距離射頻網(wǎng)絡(luò)共享態(tài)勢(shì)信息,協(xié)同執(zhí)行進(jìn)攻或防御性任務(wù),,以數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)壓制敵人,。“郊狼”無(wú)人機(jī)的作戰(zhàn)半徑為37千米,,航時(shí)達(dá)1小時(shí),,飛行高度為61~1524米。2015年至今,,海軍研究局使用 “郊狼”無(wú)人機(jī)進(jìn)行了兩次陸基試射試驗(yàn)和一次?;嚿湓囼?yàn),分別完成了9架自主機(jī)動(dòng)飛行,、31架在40秒內(nèi)發(fā)射并編隊(duì)飛行以及30架在 30秒內(nèi)發(fā)射并形成不同的排列陣形,。

2015年9月,DARPA發(fā)布 “小精靈” (Gremlins)項(xiàng)目跨部門(mén)公告,,旨在開(kāi)發(fā)具備組網(wǎng)與協(xié)同功能的可回收無(wú)人機(jī)系統(tǒng),。這種無(wú)人機(jī)可攜帶模塊化偵察和/或電子戰(zhàn)載荷,由大型運(yùn)輸機(jī)或轟炸機(jī)運(yùn)送至防區(qū)外發(fā)射,。無(wú)人機(jī)集群通過(guò)三角定位,、時(shí)頻差等無(wú)源精確定位與瞄準(zhǔn)技術(shù)探知目標(biāo),通過(guò)切斷敵方通信甚至向敵數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中注入惡意代碼實(shí)施電子和網(wǎng)絡(luò)攻擊,并最終引導(dǎo)精確火力完成摧毀,?!靶【`”無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)半徑超過(guò) 600千米,巡航時(shí)間不小于1小時(shí),,最低飛行速度為馬赫數(shù)0.7。任務(wù)完成后,,C-130運(yùn)輸機(jī)負(fù)責(zé)對(duì)幸存 “小精靈”無(wú)人機(jī)進(jìn)行回收,,每架預(yù)計(jì)可重復(fù)使用20次。該項(xiàng)目研究周期為4年,,計(jì)劃在2020年完成演示驗(yàn)證試驗(yàn),,試驗(yàn)成功后DARPA預(yù)備生產(chǎn)1000架 “小精靈”無(wú)人機(jī)和25套載機(jī)設(shè)備。

“微型無(wú)人機(jī)高速發(fā)射演示”項(xiàng)目由美國(guó)國(guó)防部戰(zhàn)略能力辦公室與空軍聯(lián)合開(kāi)展,,旨在通過(guò)F-16等有人機(jī)載平臺(tái)釋放名為 “山鶉” (Perdix)的微型無(wú)人機(jī)集群以執(zhí)行態(tài)勢(shì)感知任務(wù),。“山鶉”的機(jī)身尺寸同可樂(lè)瓶一般大小,配備鋰聚合物電池,,質(zhì)量?jī)H0.45千克,,它采用螺旋槳推進(jìn),可折疊機(jī)翼裝在 MJU-10/B標(biāo)準(zhǔn)飛機(jī)誘餌發(fā)射筒內(nèi),。發(fā)射后,,無(wú)人機(jī)被喚醒并被引導(dǎo)找到 “集群”的其他無(wú)人機(jī),利用武器或傳感器系統(tǒng),,執(zhí)行區(qū)域地毯式搜索和干擾壓制敵方雷達(dá)任務(wù),。2016年10月,戰(zhàn)略能力辦公室利用3架 F/A-18F戰(zhàn)斗機(jī)在馬赫數(shù)0.6速度下連續(xù)投放了 103架無(wú)人機(jī),,并在地面站指揮下,,通過(guò)機(jī)間通信與協(xié)同,完成了4項(xiàng)預(yù)定任務(wù),。

(二)無(wú)人機(jī)集群的配套支撐項(xiàng)目

DARPA “拒止環(huán)境下協(xié)同作戰(zhàn)”(CODE)項(xiàng)目致力于發(fā)展一套包含協(xié)同算法的軟件系統(tǒng),,這套系統(tǒng)可適應(yīng)帶寬限制和通信干擾,減少指揮官認(rèn)知負(fù)擔(dān),,并通過(guò)經(jīng)濟(jì)可承受方式集成到現(xiàn)有平臺(tái),。CODE模塊化、開(kāi)放式的軟件架構(gòu)允許多架無(wú)人機(jī)開(kāi)展導(dǎo)航任務(wù),,并根據(jù)已經(jīng)建立的交戰(zhàn)規(guī)則發(fā)現(xiàn),、跟蹤、確認(rèn)和作戰(zhàn),。擁有CODE系統(tǒng)的無(wú)人機(jī)也可召喚臨近友軍的CODE無(wú)人機(jī)以增強(qiáng)作戰(zhàn)能力,。

DARPA “集群挑戰(zhàn)”(SwarmChallenge)計(jì)劃將為無(wú)人系統(tǒng)開(kāi)發(fā)自主集群作戰(zhàn)算法,在無(wú)需生成大量認(rèn)知數(shù)據(jù)情況下,,提高集群在復(fù)雜環(huán)境中的作戰(zhàn)能力,。項(xiàng)目的主要挑戰(zhàn)包括無(wú)人系統(tǒng)密切協(xié)同,、區(qū)域快速搜索、態(tài)勢(shì)感知,、決策制定以及障礙清除等相關(guān)難題,。

DARPA “分布式作戰(zhàn)管理” (DBM)項(xiàng)目致力于開(kāi)發(fā)分布式作戰(zhàn)管理系統(tǒng)架構(gòu)、協(xié)議和算法,,發(fā)展決策助手,,幫助操作員在對(duì)抗環(huán)境中數(shù)據(jù)鏈遭到干擾的情況下,仍能有序地駕馭有人和無(wú)人平臺(tái),,控制機(jī)上的傳感器,、電子戰(zhàn)系統(tǒng)和武器系統(tǒng)。DBM包括自主性,、態(tài)勢(shì)理解和操作員工具三種功能算法,,以支持在最小帶寬下融合和共享態(tài)勢(shì)圖像,在通信保障缺失環(huán)境下進(jìn)行自適應(yīng)規(guī)劃和控制,。

二,、無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)能力分析與評(píng)價(jià)

集群需要引入人工智能和自主決策方法,需要強(qiáng)大的計(jì)算能力,、感知能力和存儲(chǔ)能力,。其高效能來(lái)源于無(wú)差異的機(jī)器—機(jī)器之間形成的高彈性整體:當(dāng)內(nèi)部某個(gè)無(wú)人機(jī)消失時(shí),對(duì)整個(gè)任務(wù)的執(zhí)行影響很小,,當(dāng)集群中出現(xiàn)局部擾動(dòng)或增加一個(gè)新個(gè)體時(shí)也可彈性吸納,。群間網(wǎng)絡(luò)是集群的核心,它可能基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議或其他形式的通信架構(gòu),,使每一個(gè)體都能共享實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),,從而保持對(duì)周?chē)h(huán)境的普遍感知。這種感知能力一方面保證了無(wú)人機(jī)集群可在既定任務(wù)規(guī)劃和指揮員指令下執(zhí)行任務(wù),,另一方面也支撐起其在未知環(huán)境下有條不紊地完成復(fù)雜任務(wù)或在面對(duì)意外事件時(shí)重新規(guī)劃任務(wù)的能力,。

(一)動(dòng)態(tài)聚能、以量取勝的優(yōu)勢(shì)

集群式無(wú)人機(jī)的突出特點(diǎn)是以自主協(xié)同網(wǎng)絡(luò)為依托,,在局部戰(zhàn)場(chǎng)上創(chuàng)造出壓倒性的數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì),,一方面有效提升己方的感知、通信,、指控,、打擊能力,另一方面全方位,、多角度阻塞和壓制對(duì)方的通信網(wǎng)絡(luò)和防空系統(tǒng),,提高對(duì)抗難度與成本,短時(shí)間內(nèi)毀傷對(duì)手。利用集群戰(zhàn)法,,精確選擇目標(biāo),,快速機(jī)動(dòng),多維攻擊,,融合相關(guān)作戰(zhàn)要素,,打通 “偵察—控制—打擊—評(píng)估”鏈路,形成敏捷,、高效,、精確的新型無(wú)人化作戰(zhàn)體系。通過(guò)無(wú)人機(jī)間信息實(shí)時(shí)交互,、動(dòng)態(tài)自主組合、集群協(xié)同突防等方式,,最終完成高效飽和攻擊,。

(二)分布式探測(cè)與攻擊的能力

無(wú)人機(jī)集群可充當(dāng)分布式傳感器和武器角色,當(dāng)其廣泛分布時(shí),,可相互協(xié)作提升目標(biāo)的探測(cè)或打擊精度,。在探測(cè)感知方面,平臺(tái)間可采取頻率,、波段不同的探測(cè)設(shè)備進(jìn)行全頻譜探測(cè),;在電子干擾方面,無(wú)人機(jī)之間可協(xié)作確定相對(duì)位置,,制定最佳攻擊時(shí)機(jī),,使各平臺(tái)發(fā)出的電磁干擾攻擊波盡可能同時(shí)到達(dá)目標(biāo);在打擊摧毀方面,,無(wú)人機(jī)集群可實(shí)現(xiàn) “兵力分散,、火力集中”的分布式殺傷,在高效打擊的同時(shí)兼顧自我防護(hù),。

(三)高抗毀性和多次打擊本領(lǐng)

無(wú)人機(jī)集群執(zhí)行任務(wù)時(shí),,如集群中其中一架被擊毀,其他無(wú)人機(jī)可重新配置,,快速填補(bǔ)空缺,,推動(dòng)任務(wù)繼續(xù)執(zhí)行。系統(tǒng)整體的抗毀性極大提高了任務(wù)的成功概率,。為驗(yàn)證集群戰(zhàn)法效果,,美國(guó)海軍研究生院的LocVPham針對(duì)無(wú)人機(jī)集群突防 “宙斯盾”系統(tǒng)做了上百次模擬試驗(yàn),結(jié)果表明:在8架小型無(wú)人機(jī)的攻擊下平均有 2.8架突防,,即便是升級(jí)版 “宙斯盾”系統(tǒng),,至少也有1架能突防。如果無(wú)人機(jī)數(shù)量超過(guò) 10架,則 “宙斯盾”系統(tǒng)只能攔截最先到達(dá)的7架,。

(四)作戰(zhàn)成本的非對(duì)稱(chēng)效益

“小精靈”無(wú)人機(jī)的期望成本為70萬(wàn)美元,, “郊狼”無(wú)人機(jī)成本只有1.5萬(wàn)美元,而一枚 “魚(yú)叉”導(dǎo)彈的價(jià)格高達(dá)120萬(wàn)美元,。憑借集群戰(zhàn)術(shù),,無(wú)人機(jī)系統(tǒng)可快速消耗敵方對(duì)空導(dǎo)彈等高價(jià)值武器裝備,以其規(guī)模優(yōu)勢(shì)給對(duì)方造成慘重?fù)p失,。

(五)有人—無(wú)人編隊(duì)協(xié)同的重要一環(huán)

無(wú)人機(jī)集群可以作為有人—無(wú)人編隊(duì)作戰(zhàn)的重要一環(huán),。在載荷配置上,無(wú)人機(jī)攜帶傳感器,、電子戰(zhàn)系統(tǒng),、通信、定位/導(dǎo)航/授時(shí),、彈藥等,,有人機(jī)攜帶通信系統(tǒng)、信息融合系統(tǒng),、指揮控制系統(tǒng),、武器系統(tǒng)等。作戰(zhàn)時(shí),,無(wú)人機(jī)前置,,有人機(jī)后置,無(wú)人機(jī)集群用預(yù)先確定的路徑飛襲到敵方的防空系統(tǒng)位置,,在敵防區(qū)內(nèi)負(fù)責(zé)目標(biāo)探測(cè)跟蹤,、電子對(duì)抗,并通過(guò)數(shù)據(jù)鏈將目標(biāo)數(shù)據(jù)傳送至后方有人機(jī)平臺(tái)作融合處理,。確認(rèn)目標(biāo)后,,即可由后方大型作戰(zhàn)平臺(tái)投射武器進(jìn)行防區(qū)外打擊,或由無(wú)人機(jī)攜帶的打擊武器進(jìn)行時(shí)敏目標(biāo)打擊,。當(dāng)敵方的防空系統(tǒng)部分失效時(shí),,后方的高價(jià)值、隱身機(jī)載平臺(tái)也可實(shí)施第二波打擊,。

三,、反無(wú)人機(jī)集群的預(yù)警探測(cè)手段

與飛機(jī)、導(dǎo)彈等傳統(tǒng)空中威脅一樣,,有效防御集群式無(wú)人機(jī)的第一步是盡早感知威脅并及時(shí)預(yù)警,。由于無(wú)人機(jī)集群需要在指定平臺(tái)發(fā)射,且普遍存在飛行高度低 (隱蔽性強(qiáng)),、發(fā)動(dòng)機(jī)散熱量低 (難以被紅外探測(cè)器發(fā)現(xiàn))等特點(diǎn),,因此宜采用下列雷達(dá)預(yù)警方案,。

(一)多層次、分布式的預(yù)警防御體系

1,、遠(yuǎn)—中—近程雷達(dá)分層配置

與 “全球鷹”“捕食者”等大型長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)不同,,小型無(wú)人機(jī)的續(xù)航能力和作戰(zhàn)半徑有限,需要運(yùn)輸機(jī)等載機(jī)平臺(tái)送至防區(qū)外發(fā)射,。載機(jī)平臺(tái)既是無(wú)人機(jī)集群出現(xiàn)的標(biāo)志,,也是向后者傳遞指控命令的神經(jīng)中樞。鑒于“小精靈”無(wú)人機(jī)最大作戰(zhàn)半徑可達(dá)900千米,,采用C-130,、C-17運(yùn)輸機(jī)或者B-52轟炸機(jī)遠(yuǎn)程投放,因此可針對(duì)這些載機(jī)平臺(tái)建立雷達(dá)目標(biāo)特征數(shù)據(jù)庫(kù),,使用遠(yuǎn)程警戒雷達(dá) (500~1000千米)探測(cè),、分類(lèi)和識(shí)別,待確認(rèn)后引導(dǎo)導(dǎo)彈和戰(zhàn)機(jī)進(jìn)行攻擊,。遠(yuǎn)程雷達(dá)的掠地角大,,分辨能力低,不易探測(cè)和跟蹤小雷達(dá)截面和低飛行高度的集群式無(wú)人機(jī),,因此在無(wú)人機(jī)進(jìn)入500千米、300千米,、100千米之后,,可分別采用中、近程三坐標(biāo)警戒雷達(dá)和低空補(bǔ)盲雷達(dá)對(duì)無(wú)人機(jī)群進(jìn)行監(jiān)視和跟蹤,。薩博公司拓展了中,、近程 “長(zhǎng)頸鹿”捷變多波束雷達(dá)對(duì)“低慢小”無(wú)人機(jī)目標(biāo)的探測(cè)、跟蹤性能,,并驗(yàn)證了在復(fù)雜環(huán)境下應(yīng)對(duì) 6架無(wú)人機(jī)的能力,。該雷達(dá)可發(fā)現(xiàn) 100個(gè)雷達(dá)截面積僅為0.001米2的空中目標(biāo),將無(wú)人機(jī)從地面雜波中識(shí)別出來(lái),,并可與多種武器系統(tǒng)相連,,執(zhí)行打擊無(wú)人機(jī)的任務(wù)。

2,、雷達(dá)組網(wǎng)與雙/多基地部署

集群式無(wú)人機(jī)通過(guò)協(xié)同組網(wǎng)和分布式感知提升作戰(zhàn)能力,,地面雷達(dá)也可以借助這一思想,采用雷達(dá)組網(wǎng)和分布部署來(lái)提高預(yù)警能力,。組網(wǎng)雷達(dá)通過(guò)一個(gè)中心站執(zhí)行統(tǒng)一管理和調(diào)配,,利用通信鏈路將多部不同體制、不同頻段和不同工作模式的地面雷達(dá)系統(tǒng)連接起來(lái),,最終依靠融合處理技術(shù)將網(wǎng)內(nèi)各傳感器的信息整合成最全面可靠的情報(bào),。組網(wǎng)雷達(dá)具有三大作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì):首先,,憑借廣域覆蓋實(shí)現(xiàn)無(wú)縫監(jiān)視,憑借多角度觀察實(shí)現(xiàn)去偽存真,、去粗取精,,從而降低虛警概率;其次,,當(dāng)網(wǎng)內(nèi)一部或幾部雷達(dá)因受到攻擊而失效時(shí),,其他雷達(dá)系統(tǒng)依舊能擔(dān)負(fù)起警戒的重任,避免預(yù)警體系整體癱瘓,;最后,,組網(wǎng)雷達(dá)既可以靈活調(diào)整工作狀態(tài),充分發(fā)揮每部雷達(dá)的探測(cè)優(yōu)勢(shì),,又可以通過(guò)交替開(kāi)機(jī),、輪番機(jī)動(dòng)等方式給無(wú)人機(jī)集群造成電磁閃耀干擾,使之混淆跟蹤的方向,、頻率和波形,。

相比于常見(jiàn)的單基地雷達(dá),雙/多基地雷達(dá)能夠有效應(yīng)對(duì)無(wú)人機(jī)集群的偵察,、干擾和打擊威脅,。首先,雙/多基地雷達(dá)的發(fā)射機(jī)可部署到戰(zhàn)區(qū)后方甚至是空中平臺(tái)上,,靈活機(jī)動(dòng),,處于相對(duì)安全位置;其次,,高價(jià)值的接收機(jī)作為無(wú)源裝備,,具有很好的電磁隱蔽性,可放置于戰(zhàn)線(xiàn)前方,,取得最佳探測(cè)視角,;再次,和組網(wǎng)雷達(dá)一樣,,分散式部署的多基地雷達(dá)能大范圍,、多角度地探測(cè)無(wú)人機(jī)群,提高發(fā)現(xiàn)概率和識(shí)別能力,;然后,,多基地雷達(dá)中的一部發(fā)射機(jī)可供多部接收機(jī)使用,一部接收機(jī)也可接收多部發(fā)射機(jī)的信號(hào),,增強(qiáng)了體系的魯棒性和抗毀性,;最后,憑借著空間分集,、體制分集,、頻率分集,、極化分集和信息融合等優(yōu)勢(shì),雙/多基地雷達(dá)幾乎能抗擊所有的有源和無(wú)源干擾,。

3,、空—地一體協(xié)同探測(cè)

相比于地基雷達(dá),空基預(yù)警平臺(tái)能突破地球曲度和地形遮擋限制,,實(shí)現(xiàn)更好的低空探測(cè),。空中預(yù)警系統(tǒng)包括預(yù)警機(jī)和浮空器,其中預(yù)警機(jī)不僅能靈活機(jī)動(dòng)地執(zhí)行大空域360°無(wú)縫探測(cè),,還可以作為空中指揮控制中心指揮我方戰(zhàn)機(jī)與敵機(jī)交戰(zhàn),,并利用機(jī)內(nèi)電子戰(zhàn)設(shè)備展開(kāi)電子偵察和電子干擾浮空器平臺(tái)具備360°全覆蓋、全天候,、全天時(shí)監(jiān)視能力,,且運(yùn)行成本很低(400美元/小時(shí))。盡管如此,,這兩種空基平臺(tái)還需要地面雷達(dá)輔助:預(yù)警機(jī)的運(yùn)行費(fèi)用高,,續(xù)航能力有限,即使是空中加油,,也無(wú)法滿(mǎn)足全天時(shí)作戰(zhàn)需求,;浮空器體積龐大、行動(dòng)遲緩,,極易成為攻擊目標(biāo),;另外,一般預(yù)警機(jī)和浮空器的最大作用距離都在500千米左右,,難以捕獲900千米外的“小精靈”載機(jī)平臺(tái)。因此,,空—地協(xié)同探測(cè)才能將雷達(dá)體系的大威力,、全覆蓋、全天候/全天時(shí),、低成本等優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái),。

(二)低/零功率輻射技術(shù)與系統(tǒng)

鑒于無(wú)人機(jī)集群的首要作戰(zhàn)對(duì)象是輻射電磁信號(hào)的雷達(dá)等電子設(shè)備,因此可以采用低功率甚至零功率的雷達(dá)輻射技術(shù)和裝備來(lái)達(dá)到隱蔽探測(cè)和自我保護(hù)的目的,。低截獲概率(LPI)雷達(dá)采用寬帶自適應(yīng)頻率捷變,、高增益天線(xiàn)、擴(kuò)譜波形,、脈沖壓縮,、相干積累、參數(shù)隨機(jī)化等方法,,提高主瓣增益系數(shù)與接收機(jī)信噪比,,從而以極低峰值功率捕獲遠(yuǎn)距離小目標(biāo),。無(wú)源防空雷達(dá)自身不發(fā)射電磁波,它通過(guò)接收空中目標(biāo)自身電磁輻射或外輻射源照射目標(biāo)的反射信號(hào),,完成對(duì)目標(biāo)的定位和跟蹤,。由于徹底失去引導(dǎo)媒介,無(wú)人機(jī)集群難以發(fā)現(xiàn)無(wú)源雷達(dá),。此外,,近幾次局部戰(zhàn)爭(zhēng)證明,制定機(jī)動(dòng)靈活的雷達(dá)靜默戰(zhàn)術(shù),,能很大程度地減少電磁波泄漏,,防止雷達(dá)信號(hào)情報(bào)被偵察。

(三)具有顛覆性潛力的新體制雷達(dá)技術(shù)

多基分布式協(xié)同探測(cè)體系可全面感知戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì),,具備強(qiáng)大的抗干擾性和抗毀性,,但體系越大意味運(yùn)行費(fèi)用和維護(hù)成本越昂貴,也意味著越容易暴露目標(biāo),、受到打擊,。無(wú)源雷達(dá)盡管有好的電磁隱蔽性,但卻缺少發(fā)射機(jī)合作而丟失了探測(cè)的主動(dòng)性和精確性,。為了在不損失預(yù)警效能的前提下降低作戰(zhàn)成本,,除了統(tǒng)籌規(guī)劃雷達(dá)開(kāi)機(jī)策略外,還可以將目光瞄準(zhǔn)具備顛覆性潛力的新體制雷達(dá)技術(shù)上,,如微波光子雷達(dá),。

微波光子技術(shù)將光子/光電器件的高頻率、大帶寬,、低損耗,、結(jié)構(gòu)小型緊湊等優(yōu)勢(shì)與傳統(tǒng)微波雷達(dá)相結(jié)合,從而提高遠(yuǎn)程探測(cè)和寬角覆蓋能力,、目標(biāo)成像和識(shí)別能力,、低空探測(cè)能力、抗有源干擾能力和快速可重構(gòu)能力,,并且有助于實(shí)現(xiàn)雷達(dá)系統(tǒng)的軟件化和多功能,,降低系統(tǒng)尺寸、重量和功耗,。世界上首部微波光子雷達(dá)樣機(jī)已經(jīng)問(wèn)世,,實(shí)現(xiàn)了對(duì)非合作客機(jī)的跟蹤與測(cè)量。之后,,該雷達(dá)架構(gòu)成功推廣至雙波段和多波段,,并演示驗(yàn)證了一體化光子雷達(dá)/通信系統(tǒng)和光子雷達(dá)/激光雷達(dá)系統(tǒng)的可行性。

四,、對(duì)抗無(wú)人機(jī)集群攻擊的手段

鑒于集群式無(wú)人機(jī)的低紅外,、低成本和高抗毀性等特點(diǎn),,使用地空導(dǎo)彈、空空導(dǎo)彈等高價(jià)值武器無(wú)異于大炮打蚊子,,容易丟失目標(biāo)且經(jīng)濟(jì)成本太大,;使用高炮和便攜式導(dǎo)彈盡管對(duì)單個(gè)近距離、低空,、慢速目標(biāo)攔截效果較好,,但也不適合分布式作戰(zhàn)的無(wú)人機(jī)集群。因此,,干擾和打擊方法必須具備低成本,、大覆蓋、高效能等優(yōu)勢(shì),。

(一)實(shí)施多途徑電子干擾,,全面抑制無(wú)人機(jī)集群的作戰(zhàn)威力

無(wú)人機(jī)本身體積小、容量有限,、抗干擾功能相對(duì)缺乏,,其導(dǎo)航系統(tǒng)、電子偵察系統(tǒng),、通信系統(tǒng)和組網(wǎng)協(xié)同系統(tǒng)在受到強(qiáng)烈電磁干擾時(shí)很可能會(huì)部分失靈甚至徹底失效,。

定位、導(dǎo)航系統(tǒng)是無(wú)人機(jī)按預(yù)定路線(xiàn)飛行的保證,。一般地,,無(wú)人機(jī)在飛行時(shí)須依賴(lài)全球定位系統(tǒng)(GPS)和捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(SINS)實(shí)施定位和導(dǎo)航。但 GPS存在著信號(hào)強(qiáng)度弱,、接收機(jī)響應(yīng)能力不強(qiáng)等缺點(diǎn),。若GPS信號(hào)接收機(jī)被干擾,無(wú)人機(jī)只能依賴(lài)SINS導(dǎo)航,,而SINS的累積誤差往往會(huì)隨著航程增加而迅速擴(kuò)大,,導(dǎo)致定位精度下降,甚至?xí)篃o(wú)人機(jī)偏離預(yù)定航線(xiàn),。

無(wú)人機(jī)攜帶的任務(wù)載荷多為光電傳感器和輕型合成孔徑雷達(dá)。對(duì)光電傳感器的干擾手段包括制導(dǎo)欺騙式干擾,、測(cè)距欺騙干擾,、致盲壓制式干擾以及煙霧干擾等;對(duì)合成孔徑雷達(dá)的干擾手段包括瞄準(zhǔn)式噪聲干擾和欺騙式干擾等,。

無(wú)人機(jī)集群同后方控制平臺(tái)的通信通常有無(wú)人機(jī)與平臺(tái)距離在視距之內(nèi)的視距通信和在視距外的衛(wèi)星中繼通信兩種方式,。對(duì)于視距通信,可以使用多目標(biāo)干擾,、頻率跟蹤式干擾和全頻段攔阻式干擾,;對(duì)于衛(wèi)星中繼通信,,只要破壞無(wú)人機(jī)發(fā)射端—上行鏈路—衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器—下行鏈路—平臺(tái)接收端的任一環(huán)節(jié)即可。

無(wú)人機(jī)集群間通過(guò)一種子網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)言相互溝通,、協(xié)調(diào)行動(dòng),。通過(guò)發(fā)射合適的干擾信號(hào)可以擾亂這種內(nèi)部通信,使其自亂陣腳,,集群中的個(gè)體只能各自為戰(zhàn),,集群戰(zhàn)就退化為混戰(zhàn),作戰(zhàn)效能也將大大折損,。這種干擾甚至能在集群內(nèi)部引起大規(guī)模碰撞毀傷等連鎖反應(yīng),,最終徹底摧毀整個(gè)集群。由于集群大都呈密集型分布,,這種子網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)言可能會(huì)對(duì)甚高頻(VHF)信號(hào)敏感,。

(二)利用定向能武器,實(shí)施瞬時(shí)高能打擊

1,、激光武器

激光武器利用激光固有的單色性,、方向性和高能量密度等特點(diǎn),具有直線(xiàn)攻擊,、瞬時(shí)打擊,、抗干擾能力強(qiáng)、作戰(zhàn)效費(fèi)比高等優(yōu)勢(shì),。高能激光照射到無(wú)人機(jī)上可以使機(jī)體升溫,、熔化或汽化,破壞機(jī)械結(jié)構(gòu)或電子元件,,從而毀傷無(wú)人機(jī),。2015年8月,波音公司在 “黑色標(biāo)槍” (BlackDart)反無(wú)人機(jī)演習(xí)中,,演示了 “緊湊型激光武器系統(tǒng)”的反無(wú)人機(jī)能力,。該系統(tǒng)可通過(guò)中波紅外傳感器在 40千米的范圍內(nèi)識(shí)別、追蹤地面和空中目標(biāo),,激光波束可在37千米范圍內(nèi)聚焦,。

盡管如此,激光武器打擊無(wú)人機(jī)集群還需克服很多困難:首先,,激光能量轉(zhuǎn)化效率低,、光束功率密度小,未能實(shí)現(xiàn) “即打即毀”殺傷能力,;二是激光在大氣傳輸中衰減較強(qiáng),,受天氣影響較大,不具備全天候作戰(zhàn)能力;三是目前激光武器的體積和重量大,,機(jī)動(dòng)性不強(qiáng),,難以跟得上靈活機(jī)動(dòng)的機(jī)群;四是激光武器的波束太窄,,一次只能攻擊一個(gè)無(wú)人機(jī)目標(biāo),。

2、高功率微波武器

高功率微波武器是一種具備軟,、硬多種殺傷效應(yīng)的定向能武器,,它可發(fā)射峰值功率在100兆瓦以上、頻率在1~300吉赫之間的電磁脈沖,,通過(guò)天線(xiàn)進(jìn)入目標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)部擊穿和燒毀電子元器件,,從而毀傷目標(biāo)。與激光武器相比,,微波武器的作用距離更遠(yuǎn),,受氣候影響更小,攻擊時(shí)只需確定大概指向,,不必精確瞄準(zhǔn),,易于火力控制。微波武器輻射出的大功率寬角度(多呈扇形或圓錐形)電磁波脈沖有大面積殺傷能力,,可以充當(dāng)盾牌防御整個(gè)集群,。另外,由于發(fā)射波束具備一定的方向性,,可避免對(duì)己方電子設(shè)備造成毀傷,。雷聲公司近年來(lái)持續(xù)為美國(guó)陸軍開(kāi)展陸基高功率微波(HPM)武器的演示驗(yàn)證,其演示樣機(jī)安裝在6米的容器內(nèi),,它以高功率磁控管為基礎(chǔ),,配備了用于目標(biāo)跟蹤與引導(dǎo)提示的火控雷達(dá),可實(shí)現(xiàn)空中全覆蓋,。2013年,,該系統(tǒng)在美國(guó)陸軍火力卓越中心成功驗(yàn)證對(duì)抗多架無(wú)人機(jī)的能力。

(三)發(fā)展 “幕”型攔截武器,,提升無(wú)人機(jī)捕殺效能

“幕”型武器發(fā)射之后在較大空間分散成幕狀結(jié)構(gòu)組織,,可由地基或空基平臺(tái)發(fā)射,是攔截和毀傷高密度,、輕質(zhì)量無(wú)人機(jī)集群的高性?xún)r(jià)比武器,。

幾年前,DARPA曾評(píng)估一種稱(chēng)為 “快速捕獲無(wú)人機(jī)或使無(wú)人機(jī)失能”的小型空中防御概念武器,,這種武器采用攜帶紅外近距離傳感器的管型發(fā)射裝置,,可噴射出泡沫或網(wǎng)罩,而網(wǎng)罩的導(dǎo)電碳纖維能夠使無(wú)人機(jī)的通信系統(tǒng)失靈,。開(kāi)放工廠(chǎng)公司研制生產(chǎn)的SkyWall100小型無(wú)人機(jī)攔截系統(tǒng)也屬于這一類(lèi)武器,,該系統(tǒng)作用范圍為100米,由肩扛式發(fā)射筒和攔截網(wǎng)彈組成,,發(fā)射筒配有光學(xué)智能瞄準(zhǔn)儀,,攔截網(wǎng)發(fā)射后在空中形成大覆蓋面,包裹目標(biāo)無(wú)人機(jī)并使其失去動(dòng)力,。

(四)依托制空優(yōu)勢(shì),,有人戰(zhàn)機(jī)空中摧毀無(wú)人機(jī)集群

盡管近年來(lái)無(wú)人機(jī)技術(shù)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步,無(wú)人機(jī)裝備也從單純地監(jiān)視偵察發(fā)展到攜帶 “地獄火”導(dǎo)彈執(zhí)行地面攻擊,,甚至誕生了可執(zhí)行多種任務(wù)的無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī),,但制空能力弱還是所有無(wú)人機(jī)的通病。憑借高機(jī)動(dòng)性和靈活性,,有人戰(zhàn)斗機(jī)可利用機(jī)炮等機(jī)載武器肆意獵殺無(wú)人機(jī)集群,。此外,有人戰(zhàn)機(jī)還可以利用機(jī)上電子對(duì)抗設(shè)備對(duì)無(wú)人機(jī)集群進(jìn)行干擾,,用 “幕”型武器取代空空導(dǎo)彈來(lái)提高攔截概率和效費(fèi)比,。

(五)以雷達(dá)誘餌實(shí)施誘騙,抵消無(wú)人機(jī)集群威脅

由于無(wú)人機(jī)集群的打擊對(duì)象主要是以雷達(dá)為主的一體化防空系統(tǒng),,因此可采用雷達(dá)誘餌抵消威脅,。雷達(dá)誘餌主要有制式干擾誘餌、廢舊雷達(dá)誘餌以及同頻接力誘餌三種,。制式誘餌是指在雷達(dá)附近分置一個(gè)或多個(gè)與雷達(dá)發(fā)射信號(hào)特性相同的制式干擾源,,當(dāng)無(wú)人集群來(lái)襲時(shí),雷達(dá)指揮控制中心可統(tǒng)一控制,,利用閃爍,、兩點(diǎn)源相參干擾誘騙和多點(diǎn)源非相參干擾誘騙等方式,使集群無(wú)法精確跟蹤雷達(dá)信號(hào),;利用廢舊雷達(dá)誘餌,,是指使用置于假陣地的廢舊雷達(dá)模擬作戰(zhàn)雷達(dá)的電磁輻射特征,用假信號(hào)引誘敵無(wú)人機(jī)集群偏離正確目標(biāo),;同頻接力誘餌即利用多部雷達(dá)接力交替工作,,使集群難以持續(xù)跟蹤某一部確定雷達(dá),從而抵消其探測(cè),、干擾和打擊能力,。

集群式無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)將動(dòng)物界的集群行為與小型無(wú)人機(jī)系統(tǒng)相結(jié)合,集數(shù)量多,、靈活彈性,、分布式打擊、抗毀傷和低成本優(yōu)勢(shì)于一體,是一種改變游戲規(guī)則的新型作戰(zhàn)威脅,。為及時(shí)發(fā)現(xiàn)這種威脅,,可通過(guò)遠(yuǎn)程—中程—近程分層放置、雙—多基地分布式部署,、空—地組網(wǎng)協(xié)同等方案建立起完備的雷達(dá)預(yù)警體系,,并開(kāi)發(fā)微波光子雷達(dá)等具備顛覆性潛力的雷達(dá)探測(cè)技術(shù)和裝備;為有效反制這種威脅,,應(yīng)對(duì)無(wú)人機(jī)集群開(kāi)展廣泛的電子軟殺傷攻擊,,借助組網(wǎng)雷達(dá)或廢舊雷達(dá)實(shí)施誘騙,使用有人戰(zhàn)機(jī)空中攔截和摧毀,,并開(kāi)發(fā) “幕”型武器和定向能武器 (特別是高功率微波武器)等具有大覆蓋,、寬角度、定向攻擊能力的武器系統(tǒng),。


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