胡雷剛　徐艷艷

針對(duì)無(wú)人機(jī)蜂群防御與反制需求，從電磁角度分析其電磁特性及反制手段，為采用電磁手段防御與反制無(wú)人機(jī)蜂群奠定基礎(chǔ)。

在“無(wú)人機(jī)蜂群物理反制手段”一文分析無(wú)人機(jī)蜂群物理特性和反制手段基礎(chǔ)上，本文從電磁角度分析蜂群電磁特性及反制手段，為采用電磁手段防御與反制無(wú)人機(jī)蜂群奠定基礎(chǔ)。

無(wú)人機(jī)蜂群電磁特性與弱點(diǎn)

對(duì)外公開(kāi)的無(wú)人機(jī)蜂群研究主要是美軍的“小精靈”“低成本無(wú)人機(jī)蜂群技術(shù)研究”“微型無(wú)人機(jī)高速發(fā)射演示”“近戰(zhàn)隱蔽一次性自主無(wú)人機(jī)”等項(xiàng)目，綜合上述項(xiàng)目中無(wú)人機(jī)特點(diǎn)（美軍無(wú)人機(jī)蜂群項(xiàng)目無(wú)人機(jī)具體參數(shù)參見(jiàn)本刊2018年第11期“美軍無(wú)人機(jī)蜂群技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)”），分析無(wú)人機(jī)蜂群電磁特性，進(jìn)而尋找其弱點(diǎn)。

無(wú)人機(jī)蜂群電磁特性

無(wú)人機(jī)蜂群電磁特性主要有：

（1）信號(hào)功率有限

無(wú)人機(jī)蜂群以微小型無(wú)人機(jī)為主，攜帶載荷重量有限，如“小精靈”無(wú)人機(jī)質(zhì)量約320kg、最低指標(biāo)載荷27.3kg、最佳指標(biāo)載荷54.5kg，“郊狼”重5.4-6.4kg、載荷1.8-2.7kg，“山鶉”重0.3kg，“蟬”單機(jī)重659或更輕，主要組成部件（包括機(jī)翼）為電路板，載荷融在機(jī)身電路板內(nèi)。載荷重量有限，則機(jī)上測(cè)控與通信設(shè)備規(guī)模及能源供給受限，通常蜂群無(wú)人機(jī)發(fā)射信號(hào)功率有限，通信作用距離近。

（2）群內(nèi)組網(wǎng)通信

無(wú)人機(jī)蜂群數(shù)量多，單無(wú)人機(jī)載荷有限，為完成復(fù)雜任務(wù)通常采用組合多種載荷模塊，分布協(xié)同，如“小精靈”防區(qū)外發(fā)射，攜帶載荷分布式協(xié)同遂行任務(wù);“蟬”空中布撤投放，降落后通過(guò)數(shù)據(jù)鏈互連成自組織網(wǎng)絡(luò)，在指定區(qū)域形成穩(wěn)定的“無(wú)人探測(cè)蜂群”;蜂群內(nèi)無(wú)人機(jī)之間組網(wǎng)通信，無(wú)人機(jī)蜂群可采用移動(dòng)自組網(wǎng)通信技術(shù)，能應(yīng)對(duì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化、部分無(wú)人機(jī)毀傷等狀況，具有較強(qiáng)魯棒性和自適應(yīng)能力。

（3）測(cè)控隱蔽性強(qiáng)

無(wú)人機(jī)蜂群可投放或發(fā)射的無(wú)人機(jī)數(shù)量多，如“郊狼”已實(shí)現(xiàn)40s發(fā)射30架，理想目標(biāo)是6s發(fā)射30架;“山鶉”已進(jìn)行數(shù)百次試驗(yàn)，開(kāi)展F/A-18F“超級(jí)大黃蜂”戰(zhàn)斗機(jī)在Ma0.6飛行中投放103架驗(yàn)證;“蟬”無(wú)人機(jī)可通過(guò)P-3“獵戶座”偵察機(jī)投放，每個(gè)發(fā)射管可攜帶、釋放32架。智能化程度較高的蜂群投放或發(fā)射后可完全自主執(zhí)行任務(wù)，即使需有限人工控制的蜂群，由于其低成本特點(diǎn)及一定程度的自主控制能力，測(cè)控需求也較大中型無(wú)人機(jī)弱，測(cè)控隱蔽性強(qiáng)，再輔以通信信號(hào)功率控制技術(shù)，無(wú)線電偵察無(wú)人機(jī)蜂群困難。

（4）雷達(dá)反射截面小

無(wú)人機(jī)蜂群多由微小型無(wú)人機(jī)組成，無(wú)人機(jī)大多體積小，如“郊狼”無(wú)人機(jī)長(zhǎng)0.79m，高度0.3m，翼展1.47m;“山鶉”無(wú)人機(jī)，長(zhǎng)約16.5cm，翼展30cm;“蟬”無(wú)人機(jī)單機(jī)重659或更輕，機(jī)身3D打印，自身無(wú)動(dòng)力裝置，滑翔比約3.5。構(gòu)成蜂群的微小型無(wú)人機(jī)自身體積小，再輔以外形隱身設(shè)計(jì)、采用隱身材料、低空/超低空飛行等手段，雷達(dá)橫截面小，雷達(dá)探測(cè)困難。

無(wú)人機(jī)蜂群電磁弱點(diǎn)

無(wú)人機(jī)蜂群電磁弱點(diǎn)主要有：

（1劂控協(xié)同依賴(lài)通信

由于蜂群組成無(wú)人機(jī)多為微小型無(wú)人機(jī)，載荷有限，一方面在當(dāng)前自主能力有限條件下，后方控制站或平臺(tái)仍需對(duì)蜂群測(cè)控，失去人工交互控制，蜂群自主執(zhí)行任務(wù)能力大幅下降;另一方面，單機(jī)載荷有限，需要多無(wú)人機(jī)分別搭載不同載荷模塊，組合完成復(fù)雜任務(wù)，蜂群內(nèi)無(wú)人機(jī)協(xié)同依賴(lài)機(jī)間通信。

（2）蜂群定位依賴(lài)導(dǎo)航

目前蜂群智能水平有限，尚未實(shí)現(xiàn)完全自主偵察、攻擊，如“山鶉”集體決策、自修正和自適應(yīng)編隊(duì)飛行也僅在演示階段，很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)仍需“人工指揮+無(wú)人機(jī)蜂群”方式，依賴(lài)通信導(dǎo)航飛行、定位，如“郊狼”、“蟬”主要依據(jù)預(yù)定參數(shù)按全球定位系統(tǒng)導(dǎo)航飛行;消費(fèi)級(jí)或商用無(wú)人機(jī)依賴(lài)無(wú)線鏈路控制，甚至通過(guò)開(kāi)放鏈路傳輸指令，目前無(wú)人機(jī)蜂群仍依賴(lài)導(dǎo)航、定位或操控信號(hào)。

（3）自主智能依賴(lài)軟件

無(wú)人機(jī)蜂群自主編隊(duì)、自適應(yīng)控制、自主任務(wù)規(guī)劃、目標(biāo)智能識(shí)別等都依賴(lài)于無(wú)人機(jī)機(jī)上算法、軟件，入侵其軟件或軟件所依附的芯片、電路板等硬件損壞，都會(huì)喪失自主能力;同時(shí)無(wú)人機(jī)蜂群組網(wǎng)通信存在網(wǎng)絡(luò)安全隱患，利用其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化、路由算法弱點(diǎn)、安全認(rèn)證漏洞或軟件缺陷，較單機(jī)測(cè)控更有機(jī)會(huì)變換入侵蜂群網(wǎng)絡(luò)，獲取其偵察任務(wù)信息，或奪取操作控制無(wú)人機(jī)的權(quán)限。

電磁反制無(wú)人機(jī)蜂群手段分析

通信干擾

無(wú)人機(jī)蜂群尚未實(shí)現(xiàn)完全自主偵察、攻擊，主要采取“人工指揮+蜂群無(wú)人機(jī)”方式控制，且其偵察情報(bào)信息也需要傳送回?cái)撤浇邮掌脚_(tái)，因此測(cè)控與信息傳輸?shù)耐ㄐ沛溌啡允菬o(wú)人機(jī)蜂群的關(guān)鍵環(huán)節(jié);干擾其通信鏈路可壓制無(wú)人機(jī)使其失去敵方控制、無(wú)法回傳情報(bào)信息，甚至致使無(wú)人機(jī)失控、電池耗盡墜毀。

俄羅斯“驅(qū)蚊劑”電子戰(zhàn)系統(tǒng)可干擾、壓制微型無(wú)人機(jī)通信頻道，專(zhuān)門(mén)應(yīng)對(duì)無(wú)人機(jī)蜂群，該系統(tǒng)重20噸，可安裝在軍用卡車(chē)上機(jī)動(dòng);此外俄羅斯“薔薇航空”電子戰(zhàn)系統(tǒng)，可同時(shí)對(duì)多種型號(hào)無(wú)人機(jī)實(shí)施電磁壓制和指令欺騙。

俄羅斯電子公司新近發(fā)布無(wú)線電屏蔽系統(tǒng)“攻擊-DBS”，針對(duì)使用2GHz-6GHz通用頻段的微小型無(wú)人機(jī)，探測(cè)半徑1500m，可在半徑1000m范圍內(nèi)屏蔽其通信及導(dǎo)航頻道，阻止未經(jīng)許可的無(wú)人機(jī)進(jìn)入保護(hù)空域;該系統(tǒng)在阻止入侵無(wú)人機(jī)時(shí)不影響己方無(wú)人機(jī)通信導(dǎo)航設(shè)備工作，通過(guò)聯(lián)網(wǎng)工作可擴(kuò)大保護(hù)空域范圍。

導(dǎo)航干擾

無(wú)人機(jī)偵察、攻擊通常需要精確定位，且自主飛行微小型無(wú)人機(jī)都依賴(lài)導(dǎo)航系統(tǒng)，目前導(dǎo)航定位主要采取全球定位系統(tǒng)（ GPS）導(dǎo)航、或全球定位系統(tǒng)導(dǎo)航與慣性導(dǎo)航結(jié)合方式;干擾導(dǎo)航信號(hào)使無(wú)人機(jī)無(wú)法獲得精確導(dǎo)航數(shù)據(jù)，可讓擾亂其基于全球定位系統(tǒng)導(dǎo)航的飛行規(guī)劃，無(wú)法自主飛行至預(yù)定目標(biāo)，失去精確坐標(biāo)信息也可使其偵察情報(bào)價(jià)值減弱或喪失。

美國(guó)巴特爾公司（ Battelle）的DroneDefender反無(wú)人機(jī)設(shè)備，外形似步槍?zhuān)筛蓴_全球定位系統(tǒng)導(dǎo)航，有效范圍400m，能快速阻止依靠全球定位系統(tǒng)導(dǎo)航或?qū)崟r(shí)遙控的無(wú)人機(jī)，以及切斷無(wú)線電引爆信號(hào)，該設(shè)備靈活便捷、發(fā)射速度快、工作時(shí)間長(zhǎng)，槍支重量4.5kg，冷啟動(dòng)時(shí)間僅O.1s，攜帶備用電池情況下持續(xù)工作時(shí)間可達(dá)5h。澳大利亞Drone Shield公司的Drone Gun反無(wú)人機(jī)電磁槍?zhuān)亓窟_(dá)5.9kg、充電時(shí)間2h、有效射程2kg，可干擾2.4GHz和5.8GHz通信鏈路以及全球定位系統(tǒng)和GLONASS導(dǎo)航信號(hào)，切斷無(wú)人機(jī)與遙控器之間的通信，迫使無(wú)人機(jī)降落或返回。

導(dǎo)航誘騙

無(wú)人機(jī)蜂群大都依賴(lài)全球定位系統(tǒng)導(dǎo)航，而全球定位系統(tǒng)導(dǎo)航信號(hào)微弱、易于偽造，在切斷無(wú)人機(jī)蜂群與敵方通信鏈路后，可以利用信號(hào)更強(qiáng)的偽造全球定位系統(tǒng)信號(hào)重構(gòu)“蜂群”坐標(biāo)，誘騙其降落或偏離己方重要目標(biāo)，再實(shí)施捕獲或打擊。

2011年12月，伊朗通過(guò)切斷指控通信、偽造全球定位系統(tǒng)信號(hào)誘騙俘獲一架美軍RQ-170“哨兵”無(wú)人機(jī)，2010年12月，伊朗采取同樣方法又俘獲一架美軍“掃描鷹”無(wú)人機(jī)，累計(jì)俘獲4架無(wú)人機(jī)。

入侵控制

通過(guò)截獲、破譯大量通信數(shù)據(jù)，可以入侵無(wú)人機(jī)蜂群指控鏈路，或者入侵商用無(wú)人機(jī)的開(kāi)放遙控鏈路，能夠獲得無(wú)人機(jī)控制權(quán)，實(shí)施降落消除我方威脅，或者回傳虛假、偽裝偵察情報(bào)信息欺騙敵方，甚至反向攻擊對(duì)敵方造成毀傷。破解敵方專(zhuān)用指控通信鏈路較困難，但對(duì)商用無(wú)人機(jī)入侵控制是實(shí)施反制的有效途徑。2009年伊拉克什葉派武裝分子曾利用網(wǎng)絡(luò)入侵“掠奪者”無(wú)人機(jī)視頻系統(tǒng)。電磁手段反制蜂群的優(yōu)勢(shì)與局限

電磁手段反制蜂群的優(yōu)勢(shì)

相比于槍、炮、導(dǎo)彈等物理毀傷手段以及激光定向能手段，電磁手段反制無(wú)人機(jī)可同時(shí)影響、控制或毀傷指定方向或區(qū)域多架無(wú)人機(jī)，且無(wú)附帶損傷，在反無(wú)人機(jī)編隊(duì)、無(wú)人機(jī)蜂群方面有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

（1）反制作用區(qū)域?qū)?。由于電磁特性，通信干擾和導(dǎo)航干擾在一定距離范圍內(nèi)有干擾效果，微波毀傷在波束方向和一定距離范圍內(nèi)產(chǎn)生毀傷效果，在信號(hào)接收范圍內(nèi)可同時(shí)導(dǎo)航誘騙或入侵控制多架導(dǎo)航/控制方式相同的無(wú)人機(jī)，電磁手段較單點(diǎn)物理毀傷或單點(diǎn)捕獲具有反制區(qū)域?qū)挼奶攸c(diǎn)。

（2）電磁設(shè)備可機(jī)動(dòng)。通信干擾、導(dǎo)航干擾、導(dǎo)航誘騙和入侵控制手段所用設(shè)備大多較靈巧，如，美國(guó)DroneDefender反無(wú)人機(jī)槍和澳大利亞DroneGun反無(wú)人機(jī)槍均可單兵攜帶使用，俄羅斯電子戰(zhàn)系統(tǒng)“驅(qū)蚊劑”、美國(guó)雷聲公司微波武器“相位器”可安裝在軍用卡車(chē)上機(jī)動(dòng)。

（3）有條件物理捕獲。通信干擾、導(dǎo)航誘騙能使蜂群無(wú)人機(jī)失去敵方控制或脫離敵方預(yù)定規(guī)劃，在條件許可情況下可對(duì)蜂群無(wú)人機(jī)實(shí)施捕獲，獲得蜂群無(wú)人機(jī)物理實(shí)體，如伊朗屢次利用切斷指控通信、偽造全球定位系統(tǒng)信號(hào)方法誘騙俘獲美軍無(wú)人機(jī)。

（4）有條件反向攻擊。在入侵無(wú)人機(jī)蜂群通信網(wǎng)絡(luò)條件下，通過(guò)蜂群向敵方回傳虛假偵察信息或攻擊結(jié)果，可對(duì)敵方實(shí)施欺騙;甚至在入侵無(wú)人機(jī)蜂群控制軟件條件下，可獲得無(wú)人機(jī)蜂群控制權(quán)，操縱蜂群無(wú)人機(jī)對(duì)敵方實(shí)施反向攻擊。

電磁手段反制蜂群的局限

雖然電磁手段有上述優(yōu)勢(shì)，但在沒(méi)有徹底物理毀傷或捕獲時(shí)，電磁手段反制蜂群仍有局限性，部分表現(xiàn)為：

（1）限制性反制，較難物理性毀傷。通信干擾、導(dǎo)航干擾為防御性反制，限制敵方無(wú)人機(jī)蜂群正常功能，在敵無(wú)人機(jī)失控墜落或被捕獲前，不能使敵蜂群徹底喪失作戰(zhàn)能力，超出干擾作用距離或敵蜂群自適應(yīng)調(diào)整后，干擾手段存在失效風(fēng)險(xiǎn)，敵無(wú)人機(jī)蜂群有可能恢復(fù)至正常功能。

（2）針對(duì)性有效，對(duì)特定類(lèi)型蜂群。通信干擾手段僅對(duì)已知敵方無(wú)人機(jī)工作頻點(diǎn)或頻段范圍時(shí)有效，導(dǎo)航干擾、導(dǎo)航誘騙手段僅對(duì)采用全球定位系統(tǒng)導(dǎo)航的無(wú)人機(jī)有效，入侵控制也僅對(duì)已知敵方軟件系統(tǒng)漏洞的無(wú)人機(jī)有效，因此上述手段有針對(duì)性地對(duì)特定無(wú)人機(jī)蜂群有反制效果，需戰(zhàn)前深入了解敵無(wú)人機(jī)蜂群信息，做好足夠反制儲(chǔ)備。

（3）有前提條件，需預(yù)警探測(cè)支持。由于電磁手段受距離限制，反無(wú)人機(jī)槍作用距離較近，電子戰(zhàn)系統(tǒng)、微波武器作用距離遠(yuǎn)些，以及導(dǎo)航誘騙、入侵控制都要已知敵無(wú)人機(jī)蜂群飛行區(qū)域，在小目標(biāo)、多目標(biāo)連續(xù)探測(cè)和跟蹤的基礎(chǔ)上，都需要預(yù)警探測(cè)的支持，協(xié)同配合工作。電磁手段反制蜂群的建議

（1）積極研發(fā)電磁反制武器

無(wú)人機(jī)蜂群以功能相對(duì)單一的低成本單元非對(duì)稱(chēng)式抵消傳統(tǒng)大型多功能平臺(tái)的能力，獲得廣泛關(guān)注，特別是美軍對(duì)無(wú)人機(jī)蜂群開(kāi)展大量研究、試驗(yàn)和演示驗(yàn)證，技術(shù)日趨成熟;關(guān)注無(wú)人機(jī)蜂群關(guān)鍵技術(shù)、作戰(zhàn)運(yùn)用的同時(shí)，積極開(kāi)展電磁反制技術(shù)與武器研究，主動(dòng)應(yīng)對(duì)無(wú)人機(jī)蜂群防御與反制問(wèn)題。

（2）深度掌握外軍蜂群信息

由于電磁手段具有較強(qiáng)的針對(duì)性，需要持續(xù)跟蹤外軍無(wú)人機(jī)蜂群發(fā)展方向和進(jìn)展，深度掌握外軍無(wú)人機(jī)蜂群氣動(dòng)外形、通信頻段、工作特點(diǎn)、使用方式等信息，做好防御無(wú)人機(jī)蜂群信息儲(chǔ)備、反制預(yù)案。

（3）前向完善預(yù)警探測(cè)網(wǎng)絡(luò)

靈敏有效的預(yù)警探測(cè)是防御和反制無(wú)人機(jī)蜂群的基礎(chǔ)。由于體積小、雷達(dá)反射面小、低空/超低空飛行等特點(diǎn)，無(wú)人機(jī)蜂群遠(yuǎn)距探測(cè)困難、跟蹤要求高、目標(biāo)數(shù)量多，為應(yīng)對(duì)其威脅，應(yīng)組合式探測(cè)集成雷達(dá)、光電、紅外、聲音和其他傳感器，建立空中探測(cè)與地面?zhèn)鞲衅魈綔y(cè)相結(jié)合的預(yù)警探測(cè)網(wǎng)絡(luò)，各級(jí)嚴(yán)密劃分探測(cè)空域、實(shí)時(shí)共享偵察信息，合理分配目標(biāo)、安排打擊次序，協(xié)同防御反制。

（4）后向集成綜合反制手段

由于電磁手段通常難以物理毀傷無(wú)人機(jī)，應(yīng)通過(guò)及時(shí)有效手段評(píng)估反制效果。由于無(wú)人機(jī)蜂群攜帶任務(wù)載荷多為微小型電子設(shè)備，部分電子設(shè)備在未完全毀傷、有電源或電池供電條件下仍可以偵察、監(jiān)視或釋放干擾信號(hào)，如“蟬”無(wú)人機(jī)即使落地仍能正常偵察情報(bào)，所以電磁手段需向后與其他反制手段、與毀傷評(píng)估結(jié)合起來(lái)，評(píng)估對(duì)無(wú)人機(jī)機(jī)體的打擊效果、任務(wù)載荷毀傷情況，判斷其是否仍處于工作狀態(tài)，是否需要進(jìn)一步打擊。

結(jié)束語(yǔ)

綜上分析，常用電磁手段作用距離短，較適用于反制低、慢、小無(wú)人機(jī);反無(wú)人機(jī)技術(shù)尚處于起步階段，在反無(wú)人機(jī)基礎(chǔ)上，無(wú)人機(jī)蜂群防御與反制方法手段尚處于探索階段，雖然各類(lèi)反無(wú)人機(jī)武器層出不窮，但能用于實(shí)戰(zhàn)有效克制無(wú)人機(jī)蜂群的武器系統(tǒng)尚需一段時(shí)間，本文研究為利用電磁手段防御與反制無(wú)人機(jī)蜂群提出了意見(jiàn)與建議。