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北约联合空中能力中心的全频谱反无人机解决方案

2020-01-23 18:33 性质:转载 作者:防务快讯 来源:搜狐
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简介2019年底,北约联合空中能力中心(JAPCC)发布了《反无人驾驶系统综合解决方法——兼论现有方法的不足》,详细说明了反无人机措施中可针对的攻击点,分析了...

简介

2019年底,北约联合空中能力中心(JAPCC)发布了《反无人驾驶系统综合解决方法——兼论现有方法的不足》,详细说明了反无人机措施中可针对的攻击点,分析了现有反无人机解决方案存在的问题,介绍了JAPCC针对反无人机研究所做的工作。本文摘译了该文件的主要内容。

1  前言

在过去几十年里,无人驾驶飞机()已经被应用于几乎每一个军事服务领域,从手持微型无人机到中型战术系统,再到发展成熟的遥控飞机(RPA)。与此同时,民用市场见证了公共和娱乐用途的小型的指数级增长。然而,后一种情况已经引起了执法机构和军队保护团体的注意,因为在机场、公共场所和军事设施附近和上空出现了越来越多地滥用“无人机”的现象。最近,不同的行业参与者都在通过开发反无人机(C-UAS)传感器和效应器来防御这些商用现货无人机。这些反无人机系统专门设计用于探测、跟踪和对付低慢小(LSS)型飞行目标,从便携式系统如Droneguns 1-3到车载型系统如Silent Archer 4。北约也针对这个新威胁进行了一系列的研究,通过建立反无人机工作组应对恐怖分子滥用无人机问题。

然而,技术发展过于迅速,甚至在许多情况下比防务企业和北约的反应更快。例如,许多针对小型无人机的 “传统”对抗措施依赖于对无人机及其遥控设施之间的指挥控制链路进行电子干扰。然而,现在许多消费级产品能够 自动导航到给定的坐标,或者可以用移动电话通过全球移动通信系统(GSM)网络进行控制。前一个特点使得干扰完全失效,后一个特点使干扰无法实施,因为和平时期公众使用的频率是禁止干扰的。此外,低慢小型无人机只是当前无人机的一小部分。对低慢小型无人机的防御虽然迫在眉睫,但还远不足以涵盖针对无人机作战的所有方面。

2  反无人驾驶系统频谱

要全面了解反无人机,不能只关注无人驾驶飞机(UA)或“无人机”(drone)。根据尺寸和应用,无人驾驶飞机分为多个类别。

(1)无人驾驶飞机系统组成

小型无人驾驶飞机的基本组成包括操作员、遥控器、指挥控制链路和飞机或“无人机”本身。较大的系统(如图1所示)可能包括用于发射和回收的专用地面控制站(GCS)以及用于操作的任务控制单元(MCE)。较大的系统通常使用超视距通信来实现指挥控制和数据链通信。地面控制站和任务控制单元由卡车、集装箱或建筑物等承载计算机硬件和软件的物理基础设施组成,在这些硬件和软件上运行整个系统所需的应用程序。

图1 无人驾驶系统组成

一般来说,无人机尺寸越大,对庇护所、跑道、机场等基础设施和燃料、弹药和维修等后勤的需求就越大。此外,无人系统总是需要人来操作。可以是一个人操作一架小型无人机,也可以是多名机组人员轮班操作大型系统。执行收集任务的高端军事无人机也需要大量的处理、利用和分发(PED)人员来分析无人机提供的信息。

(2)无人机系统的分类

北约将无人机分为三类,I类是微型、迷你和小型无人机,II类是中型战术系统,III类是中空长航时(MALE)和高空长航时(HALE)飞机。根据这三类无人机的应用、大小和飞行高度,可以得出结论:应对这三类无人机需要大量不同的、针对特定类别的方法。

3  反制措施的攻击点

图2 无人驾驶飞机组件及其相关的空间布局

根据图2中无人驾驶飞机组件及其相关的空间布局,无人机组成部分、作业地区及其与北约部队的可能距离中存在着不同的可攻击点,根据不同的攻击点可采取不同的反制措施。选取的攻击点应该相辅相成,有助于实现全面、多域的反无人机目标。

(1)部队防护

低慢小型无人机是极易获取的商用现货产品,当前它们对关键公共基础设施和军事设施构成了迫在眉睫的威胁。确保友军和关键基础设施安全的保护措施通常只局限于需要保护的地区。自然和人为的障碍,如树木或建筑物,能够掩盖低慢小型无人机的靠近,并大大延迟对这些无人机的检测,进一步缩短留给部队的反应时间。 部队保护措施的主要目的应该是阻止无人驾驶系统进入受保护地区。然而,出于情报目的,安全捕获无人机在某些情况下也是可取方案。

(2)防空(AD)

较大的无人机能够在3万英尺甚至更高的高度飞行。这些无人机的雷达截面与其他非隐形飞机相差无几,因此大多数防空反导系统能够探测到它们。然而。现代地对空弹药造价不菲,主要用于对付高价值目标。使用防空反导系统应对大量低成本无人机的费效比过低且效率低下。而 短程防空,甚至是传统的高射炮反而可能是高效的反无人机措施。

(3)空中遮断(AI)

大型无人机的发射和回收通常由任务区域内或附近的地面控制站执行。地面控制站可以安装在卡车上,也可以固定在地面上,比如机场附近。无论何种情况,大型无人系统的发射和回收单元(LRE)都是高价值目标,因为它通常负责发射和回收数个无人驾驶系统。摧毁发射和回收单元可能会中止无人机在相关地区的行动。

(4)特种作战部队(SOF)

大型机载无人机通常可以从发射和回收单元移交到任务控制单元,并通过卫星通信进行超视距控制。任务控制单元可以位于离任务区很远的地方,甚至位于敌人领土内部,利用某个坚固的基础设施作为掩护。北约特种作战部队可以攻击敌人的任务控制单元,摧毁对无人机超视距作战至关重要的卫星通信地面节点,甚至在无人机机组人员离开基地期间杀死他们。

(5)赛博战

无人驾驶系统完全依赖于它们的计算机系统、信息技术和网络连接。因此,北约赛博部队可以利用控制站尤其是固定设施(如任务控制单元)硬件和软件的安全漏洞、人为故障或疏忽而发动赛博攻击。由于供公众使用的电磁频谱禁止被干扰,通过GSM网络运行的商用现货无人机也往往只能通过赛博空间进行干扰。

(6)电磁战

无人机的指挥控制是通过视距或超视距无线电通信实现的,通常依赖于定位、导航和授时(PNT)信号。电磁战能够阻碍和中断无人驾驶系统的指挥控制和PNT信号传输,甚至制造虚假PNT信息来使无人机转向或着陆。然而,对于能够自主飞行、不依赖连续数据链的现代无人机来说,“传统的”电子战有其局限性。新兴的定向能武器如高功率微波或高能激光,可能会为电磁频谱组合增加新的动能杀伤能力,能够使传感器载荷失效或摧毁无人机本身。

(7)情报、监视侦察(ISR)

反无人机系统必须获得包括无人机自主能力及等级、敌方发射和回收单元、任务控制单元的位置,以及使用的卫星通信资产和频率等信息,且最好能够实时获取,以便生成合适的解决方案。

(8)太空领域

天基通信是超视距无人机作战的重要组成部分。此外,商用现货无人机还会利用各自卫星星座提供的PNT信号。在《外太空条约》允许的范围内,针对天基通信和PNT的反制措施可能是对抗整个敌方无人飞行系统的合法选择。反制措施并不一定涉及反卫星武器发动的动能攻击。事实上, 地面或天基干扰能力可能就足够了,而且不会造成大量太空碎片。

4  北约联合空中能力中心(JAPCC)反无人机研究工作

JAPCC认为,反无人机不仅仅是部队防护或防空问题,也不只是与无人机自身相关的问题。2019年,JAPCC成立了反无人机专业组,由ISR、地基防空反导、部队防护、近距离空中支援和空中遮断、电子战、太空作战、赛博战和无人驾驶系统领域的专家组成。反无人机专业组计划 在不同的主题领域之间建立联系,提供跨领域的专业知识,以实现全频谱的无人机防御能力。专业组计划在2020年进行全面的反无人机研究,并将执法机构的观点包括进来。JAPCC强烈建议北约成立一个类似的专业小组,全面解决反无人机的复杂挑战。

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