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【发展浅析】反无人机电子战发展应用浅析

时间:2020-12-29 12:46:10

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来源:军事高科技在线

近年来,随着无人机大量参与战争实践,对原有的防空体系形成巨大冲击,迫使各国高度重视反无人机作战研究。反无人机系统是通过各类技术手段,对无人机进行侦察监视、欺骗干扰、控制摧毁的作战系统。目前,常见的反无人机作战手段主要包括防空武器、激光武器、电子战武器以及网络黑客攻击等,主要可分为直接实施火力打击的硬杀伤和欺骗干扰的软杀伤两种方式。其中,利用电子战手段对无人机实施电子侦察、电子干扰、电子欺骗、电子隐身以及电子摧毁等,已经成为反无人机作战的重要内容。

01

反无人机策略及其武器装备

随着未来战场反无人机作战需求的不断提升,反无人机策略已经具备较为坚实的理论和技术基础,反无人机武器装备也得到快速发展。

(一)反无人机策略发展现状

目前,在实施反无人机作战时,首先需要通过技术手段对无人机进行探测跟踪和侦察预警,之后结合反无人机作战实际,采取积极有效的伪装欺骗和防护方式,降低无人机的侦察效果和攻击效能。毁伤无人机的方式也分为直接实施火力打击的硬杀伤和进行欺骗干扰的软杀伤两种方式。因此,现有的反无人机策略主要由探测跟踪及预警、伪装防护、欺骗干扰和打击毁伤四个主要部分组成。这其中既有主动攻击手段,也有被动防御方式,实现了主动与被动反无人机作战的有机融合,能将反无人机作战效能整体最优化。

传统的反无人机毁伤策略为直接实施火力打击的硬杀伤方式,主要包括高射机枪炮、防空导弹、激光武器等。使用高射机枪、防空导弹等传统防空武器实施反无人机作战,战法成熟,性能稳定,但对低空低速、小型微型无人机作战效能不高。根据美、俄两军在反无人机作战中的实际部署,通常只对大型和特大型无人机使用防空导弹或反导武器实施硬杀伤,对于飞行高度小于5千米、重量不足1.5吨的中小型无人机,则主要采用激光武器等新技术手段予以打击。激光武器实施反无人机作战,主要依靠强激光照射烧蚀无人机外壳和内部电路,具备反应迅速、攻击速度快、命中率高、成本低等诸多优势。

除硬杀伤方式外,欺骗干扰的软杀伤方式也是反无人机策略的重要一环。无人机高度依赖电磁环境,对电磁欺骗干扰尤为敏感。电磁脉冲、高功率微波等都可以使无防护的无人机电子元件失效或烧毁。光电对抗、数据链干扰等将使无人机的自动驾驶与控制系统、通信系统等失效。由于无人机高度依赖卫星导航系统,可干扰阻断无人机的GPS信号接收。韩国研究人员还提出了利用声波使惯性导航系统输出错误信息的技术思路。上述软杀伤方式不仅实现简单、攻击范围广、作战效能显著,同时也开启了反无人机电子战的发展应用。

(二)反无人机武器装备发展趋势

随着反无人机武器装备的发展,无人机的抗干扰和反杀伤能力也在不断增强。一方面,无人机正向着微型化方向发展,未来的尺寸或将控制在10-15厘米,将显著增加探测跟踪难度。另一方面,无人机正通过采用复合材料、雷达吸波材料、限制红外反射材料、低噪声发动机和综合面技术,进一步提升隐身能力。无人机携带的武器系统也将更加智能化,极有可能抢在反无人机武器装备之前抢先攻击。

直接实施火力打击的硬杀伤方式将向着激光武器方向加速应用。这种应对策略目前仍需要进一步降低武器价格,加速提升系统的多传感器融合、智能化和一体化,持续增强激光发射功率和单次发射持续时间,提升系统成熟度。由于硬杀伤方式存在过度杀伤,或造成目标的永久性摧毁,反无人机电子战等软杀伤方式操作简单,备受青睐。未来,多手段、多层次、多兵种参与的多样化、专业化、智能化、一体化和低成本化的反无人机防御体系将逐渐成形,构建起反无人机的协同防御体系。

02

反无人机电子战武器装备

直接实施火力打击的硬杀伤方式在诞生伊始并不是专门针对无人机作战,尤其在遭遇蜂群式无人机威胁时存在较大短板。因此,专门针对反无人机的电子战作战显得尤为迫切,相关武器装备也得到快速发展。

(一)欺骗干扰型反无人机电子战系统

无人机在作战应用中高度依赖机载电子设备,欺骗干扰型反无人机电子战系统主要对无人机的卫星导航信号、遥控数据链路和电子元器件进行干扰破坏。特别是对于需要与地面控制站传输遥控指令和战场信息的侦察型无人机,欺骗干扰型电子战效果尤其显著。

在欺骗干扰型反无人机电子战装备中,最具代表性的当属俄罗斯研发的“蔷薇”电子战系统。该系统主要采用无人机遥控数据链路大功率信号压制和模拟无人机遥控信号进行指令欺骗两种作战方式,干扰无人机战场活动,同时还能引导己方火力打击系统实施攻击。目前,“蔷薇”电子战系统可压制包括RQ-4“全球鹰”、RQ-5“猎人”、RQ-7“影子”、RQ-11“渡鸦”、RQ-170“哨兵”等在内的多型无人机。

在欺骗干扰型反无人机电子战领域,英国于推出的“反无人机防御系统”(AUDS),综合集成了电子扫描雷达、光电对抗、红外日光摄像、目标跟踪以及定向射频抑制干扰等系统组件,能对8千米范围内的无人机进行探测跟踪和电磁信号压制。测试表明,“反无人机防御系统”适合在城市或偏僻地区执行反无人机任务。

以色列拉斐尔公司研制的“无人机穹”反无人机系统,主要对全球卫星导航系统信号进行干扰。“无人机穹”系统采用端对端设计,可对无人机使用的卫星导航信号进行干扰,使无人机无法通过定位获取自身位置信息。

与普遍使用的电磁信号和卫星导航信号干扰不同,德国迪尔防务公司研制的“大功率电磁反无人机系统”(HPEM)使用电磁脉冲使小型无人机失去控制。这种欺骗干扰型反无人机电子战系统可有效应对整个蜂群无人机机群,目前已经得到了应用。

近年来针对隐蔽目标和敏感区域反无人机作战需求,还出现了基于定向电子干扰的电子围栏技术。电子围栏技术的核心就是利用定向天线实施干扰信号广播,在特定电磁频段对特定方向和距离范围内的无人机目标实施电磁干扰,灵活性高、技术难度低、成本小,适合在目标区域边界进行组网部署。

(二)信号入侵型反无人机电子战系统

欺骗干扰型反无人机电子战系统与直接实施火力打击的硬杀伤方式,都会造成攻击过程中无人机的坠毁或严重破坏。为避免无人机系统遭到破坏,阻截无人机的遥控数据链路,侵入无人机遥控指挥中枢进而控制无人机,成为反无人机的作战思路。

12月,一架美军RQ-170“哨兵”无人机在侵入伊朗领空后被伊朗捕获。伊朗正是利用美军无人机卫星导航信号易被干扰的弱点,首先切断无人机与地面控制站的通信链路,之后为无人机重构虚假导航坐标,最终诱使无人机降落在伊朗境内,且无人机自身携带的自毁程序未曾启动。

信号入侵型反无人机电子战实现过程较为复杂,不仅需要在不损伤无人机前提下完成对无人机遥控数据链路的阻断,还需要实现控制指令的伪装欺骗。尤其是目前一些无人机同时具备地面飞行员手动控制与预编程程序控制功能,在接收不到手动控制指令后还能实时切换到程序控制,进一步增加了信号入侵的技术难度。同时,控制指令的伪装欺骗意味着需要知晓无人机的载波频率、数据链路编码方式和加密手段等信息,促使信号入侵型反无人机电子战系统向着网络攻防领域加速发展。

由于目前高度智能化的无人机系统大多接入计算机网络,遥控数据链路又容易接收,一些无人机地面控制站的计算机终端也存在安全防护漏洞,为反无人机电子战在网络层面入侵提供了可能。目前已经出现针对消费级无人机的网络反无人机攻击武器,主要通过入侵无人机使用的WiFi网络和远程开放端口实施入侵控制。3月,美国陆军还演示了使用“赛博步枪”击落无人机。未来,信号入侵型反无人机电子战系统还可以与区域电磁管控系统有效结合,在保证获得授权无人机正常飞行的同时,实现对非授权无人机的驱离与迫降。

03

俄军反无人机电子战力量建设与战场应用

近年来,美军无人机侦察与攻击战法日渐完善,对俄军而言意味着巨大压力。因此,俄罗斯近年来愈发重视反无人机技战术研究,到前俄罗斯在无人机领域的军费预算高达130亿美元,主要用于无人机作战体系建设和反无人机技术研发。由于俄罗斯一直将电子战作为重点发展的“不对称”战力方向,反无人机电子战在俄军也得到重点发展。

(一)俄军反无人机电子战力量建设

目前,俄军已专门组建反无人机部队。由于尚无其他国家组建类似职能的专业部队,俄军的反无人机部队事实上具有开创性。俄军反无人机部队是在陆军野战部队内专门设立的常备建制单位,首支连级规模的部队被命名为“电子战特种部队”。俄军组建反无人机部队的技术重点,就是运用电子战对敌方无人机进行压制,这不仅充分抓住了无人机系统的弱点,也有力发挥了俄军在电子战领域的优势。

“电子战特种部队”隶属俄军西部军区,在训练时主要采用工作寿命即将耗尽的军用无人机和其他特制飞行器作为“靶子”,反无人机专业训练时长、水平和强度均超过一般部队。俄军在东部军区建立的专业反无人机部队同样为连级单位,下设“侦察-干扰-压制”和“火力毁伤”两支分队,能对150千米范围内的无人机目标实施侦察识别和压制干扰。针对蜂群无人机,俄军还在不断探索优化反无人机部队组织结构。隶属俄军中部军区的反无人机部队组建了“摩托化步兵分队”,由定点防御向机动化多区域防御转型,进一步提升了俄军应对无人机的防御范围。

在反无人机武器装备方面,俄罗斯正不断为反无人机部队配属专业武器。除“蔷薇”电子战系统,俄军目前装备的反无人机电子战系统还包括“驱蚊剂”、“数组-21”、“汽车场”等。“驱蚊剂”系统是机动式反无人机电子战系统,主要用于对抗小型无人机,能精确定位和定向压制30千米范围内无人机并进行捕获。由于“驱蚊剂”系统无线电侦测装置灵敏度高,电磁干扰信号极强,还具备应对蜂群式无人机能力。另一款“数组-21”反无人机电子战系统则引入大数据理念,各干扰站按网络化原则布建,有效保护范围达到2.25万平方千米。此外,俄罗斯还专门研制了超高频微波武器,主要干扰无人机的无线电电子设备,能直接摧毁10千米范围的无人机。

(二)俄军反无人机电子战的战场应用

俄军除加强反无人机电子战作战力量建设和新型武器装备研发投入外,还尤其注重在实战中对反无人机作战进行检验。

早在乌克兰危机期间,俄罗斯就通过电子战手段有效压制了RQ-11“渡鸦”无人机。叙利亚战场上,俄军不仅建立起针对无人机的预警、干扰、打击体系,还连续多次成功挫败无人机威胁。1月,叙利亚反政府武装就曾操控13架无人机,对驻叙俄军基地实施自杀式袭击。俄军反无人机部队综合运用“软”、“硬”两种杀伤手段,使用“铠甲-S”弹炮合一防空系统成功击落7架,反无人机电子战分队则成功干扰并缴获另外6架。同时,俄军反无人机电子战部队还锁定并摧毁了叙利亚反政府武装的无人机发射系统和地面控制站。

目前,俄军已经形成了较为成熟的反无人机作战体系,按照“察-打-扰-防”的具体思路实施作战部署。即首先通过雷达探测对无人机目标进行识别、预警和跟踪,综合使用火力打击硬杀伤方式直接开展攻击,同时借助电磁干扰、遥控数据链屏蔽等电子战手段瓦解无人机的通信、动力等系统,最后还充分依托电子战手段对己方阵地实施电磁伪装。

正是在长期反无人机作战实践中,俄军积累了丰富的反无人机作战经验,改进完善了武器装备和战术战法。俄军目前已计划结合战场实践,在军事训练计划中增加反无人机作战内容。

结论

可以预见,反无人机作战将成为未来战场重要作战任务之一,加快构建反无人机作战体系也成为当务之急。俄罗斯在建立专业反无人机作战力量、加快反无人机电子战武器装备发展、结合实战锤炼提升反无人机作战能力等方面对我们有着重要的参考价值。我们尤其要注重反无人机电子战武器装备和专业作战力量建设,吸收借鉴先进经验,在战场复杂电磁环境下不断提升反无人机作战实力。

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