美国本土无人机反制作为(推荐 | 收藏)

2024-12-24 08:29   湖南  

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【红山导读】

以下场景是虚构的,但这并非不现实。中小型无人机在战场上构成了真正的威胁,对本土也是如此。

在一个凉爽的傍晚,在圣地亚哥市中心的 Ruocco 公园,很少有人注意到两个男人架起了几个相机三脚架,并将一些中型箱子放在他们停放的卡车旁边的地上。这些人将一个看起来像摄像头的设备对面对面瞄准,在海湾对面,在不到一英里远的地方,停泊在北岛海军航空站旁边的亚伯拉罕·林肯号航空母舰 (CVN-72) 正好可以看到。

本文来源于2024年外军开源情报《无人机与反无人机作战研究(2024年资料汇编)》,原文及完整译文200页,译文6万字。请点击文末链接购买
关键词:美国,对抗无人机

这种类似相机的设备实际上是一个复杂的激光测距仪,与高精度的 GPS 装置耦合,可以精确测量位置数据。当其中一名男子在计算机上记录这些数据时,另一名男子打开板条箱,露出几架小型无人机。这些是几乎未经改装的商用DJI Matrice 多旋翼飞行器。他开始安装电池并为无人机供电。

其中一名男子检查了他的手表,并将从测距仪收集到的位置数据输入到无人机中。他们互相点头,按下飞行控制器上的按钮,指示无人机按照预先编程的飞行路线飞行。当两个 Matrices 升空时,这些人迅速走向他们的车辆。

无人机在海湾上快速飞行,它们的位置和链接状态灯在发射前被禁用。他们只用了不到一分钟的时间就到达了目的地:位于亚伯拉罕·林肯岛上方的通信和雷达天线。来自 Matrice 端口的控制信号向雷管施加电压,点燃由烟花制成并捆绑在无人机底部的简易炸药。钉子和滚珠轴承的喷雾向外吹出,撕碎了飞行操作和机队指挥和控制所必需的敏感通信设备。并非每个通信系统都被摧毁,但亚伯拉罕·林肯号现在的任务明显退化了。

图1,商用现成无人机很容易获得且易于编程,对美国国内外的军事平台和设施构成威胁。

与此同时,一群小型无人机悄无声息地穿过海湾向第 32 街码头的船只移动,高速撞击裸露的雷达阵列面板或在通信阵列和水面搜索雷达上爆炸。

在洛马角,小型无人机开始撞击裸露的潜艇潜望镜和无线电桅杆,扭曲和弯曲它们,使其无法再缩回帆中。在北岛跑道上空,无人机投下金属碎片,然后撞上固定式运输机的发动机进气口。整个操作从启动到完成只需不到 5 分钟。

类似的事件几乎同时发生在多个太平洋舰队集中地和空军基地。在所有情况下,实际的破坏都是微乎其微的,但可部署的美国军队的很大一部分已经在一夜之间使用廉价的商用资产暂时无能为力。

尽管部队保护报告仍在从环太平洋地区涌入,但印太司令部的工作人员仍面临着来自台湾海峡的紧急报告——对手的海军正在强行穿越。困境是真实的——美国能否仅利用现有的海上资源成功反对坚决的两栖攻击?可快速部署的第 25 步兵师和第 31 海军陆战队远征部队无法激增——他们的运输机正在被拆除以进行异物碎片检查。亚伯拉罕·林肯打击群被困在码头边。印太司令部仍然可以战斗,但没有增援,它能赢吗?如果它不能获胜,那么在没有美国人丧生的情况下,它是否应该为敌人的既成事实引发一场可能更大的冲突?

图2,DJI Phantom 无人机

最近的不对称战争例子——2020 年纳戈尔诺-卡拉巴赫冲突、2022 年入侵乌克兰以及 2023 年哈马斯对以色列的袭击——毫无疑问,战场上的中小型无人机对军事行动构成了真实、动态且越来越危险的威胁。

小型无人机系统四轴飞行器革命在 2010 年代初至中期掀起,DJI Phantom 在很大程度上负责将消费类无人机引入公众意识。这些复杂的平台不仅仅是无线电控制爱好者的玩具,只需几个小时的练习就可以熟练地驾驶,并且可以提供商业级的航空摄影。就世界而言,自动稳定、具有 GPS 功能的多旋翼飞行器的引入类似于历史上战争从长弓到火器的转变。

不久之后,商用现成的被改装用于其它目的。至少从 2014 年开始,中东的恐怖组织一直在改装小型无人机系统,以携带和投放简易或改装的爆炸装置。这些游荡弹药起到武装监视的作用:它们使用机载摄像头提供战术情况的鸟瞰图,但也可用于攻击目标或使用简易武器掩护撤退。

便携式游荡弹药也不仅仅是非国家行为体的临时工具——一些国家已经开发了复杂、技术先进的小型游荡弹药,例如以色列的 Rotem-L 和美国的弹簧刀。

美国军方认识到这些小型无人机在战场上构成的威胁。2016 年,美国特种作战司令部司令、陆军上将雷蒙德·托马斯承认,他的操作员一直面临着“一个适应性强的敌人,这个敌人曾一度以商用无人机的形式在我们的常规空中优势下在空域享有战术优势”。美国前中央司令部司令海军陆战队将军小肯尼斯·麦肯齐在 2021 年发表讲话时指出,“这些系统构成的威胁越来越大......是自伊拉克简易爆炸装置兴起以来最令人担忧的战术发展。美国军方承认自己在基于技术的战术上处于劣势的情况并不多见,但正如 McKenzie 继续说的那样,“我们在成本和位置曲线上站在错误的一边,因为这项技术有利于攻击者,而不是防御者。

战略背景

军事化在中东非正规战争中发挥作用的优势也有助于它们在大国竞争中作为混合战争战略的一部分。

对手已经熟练使用混合战争战略,可以在地区冲突中使用小型无人机系统中受益匪浅。在南海使用拖网渔船作为武装民兵船只,使对手能够封锁岛屿和其他海域特征,以阻止其地区竞争对手进入,同时躲在似是而非的否认背后——“他们只是愤怒的渔民”——和习惯国际法,该法禁止骚扰仅进行捕鱼作业的船只。

合理的否认和法律保护的结合同样适用于美国的操作。根据 18 U.S.C. § 32 和 49 U.S.C. § 46502,毁坏或破坏民用飞机属于联邦犯罪。在美国国家空域系统中禁用或销毁 sUAS 的权力授予极少数联邦实体,但有重大限制。国防部主要根据 10 U.S.C. § 130(i) 行使其权力,该条款允许 sUAS 在威胁“[军事] 人员、设施或资产的安全、安保或保护”时被起诉。根据这些规则,美国本土的军事设施通常必须确定与小型无人机系统目标交战的敌对意图或实际侵犯违禁领空的行为。

此外,许多商用制造和编程的在美国境内可用。DJI 是向世界推出 Phantom 的公司,是迄今为止该国最大的商用供应商。6国内消费者可以去最近的大型零售商处,从DJI 或其他制造的小型无人机系统中进行选择,为潜在对手提供各种很容易被武器化的可否认平台。

sUAS 攻击的可扩展性也有利于使用混合战争。毫无疑问,对夏威夷或圣地亚哥的导弹袭击会立即激起愤怒的反应;但是,消除人员伤亡为攻击者和防御者提供了一个灰色地带考虑。例如,尽管每起事件的紧张局势都加剧,但美国并没有对伊朗在 2019 年击落一架 RQ-4 全球鹰遥控侦察机或 2023 年俄罗斯在黑海上空击落一架 MQ-9 收割者做出武装回应。尽管飞机的总成本约为 2 亿美元,但美国并不认为这两起事件都是宣战理由。

此外,鉴于密切经济联系,即使是有限的战争前景也将令人生畏,这让对手有机会通过外交或经济让步来做出一个合理且政治上可接受的出口。

图3,美国海军陆战队,海军陆战队员在马金岛号航空母舰上操作轻型海军陆战队防空综合系统,这是一种可用于威慑和抵消无人驾驶飞机系统的短程地对空系统。为了打击国内的无人机威胁,海军需要一个专门的陆上反 社区和更好的系统来检测、定位和杀死敌方。

2021 年国防部联合反战略承认,“对高价值资产的一次成功打击可能会降低投射力量和根据需要动用部队的能力,从而影响联合部队的战备状态”,但它评估了美国最有可能的恶意使用是“收集针对美国军队和设施的情报”。虽然这种说法是真的,但可能会无意中淡化武装打击的可能性。针对最可能的威胁和最危险的威胁设计防御措施,尤其是当每个威胁都合理时,将是一个有缺陷的解决方案。

2021 年战略在很大程度上是雄心勃勃的,它规定了开发技术、装备和培训联合部队、建立反测试和评估标准以及颁布有效作战理论的要求。这些都是很好的行动方案,但它们在国内领域的实施滞后。

例如,海军部使用岸上旅游水手为其反系统配备人员,主要是火控专家轮换驱逐舰和巡洋舰,并由轻型人员提供支持。许多设施没有足够的指定坯料来支持对系统进行连续监视,而拥有额外水手的基地可能会挖走它们来填补辅助安全部队的哨所作为门卫。E-5 和 E-6 监督员在基地安全官员的边缘监督下运行设施反 sUAS 计划。这些水手缺乏专门的培训渠道,导致理论和技术熟练程度存在很大差异。Sites 最多派一两名水手参加供应商主导的系统培训,希望他们将这些知识传授给同行和替代者。操作员资格认证是特定于现场的,但正在制定标准化的人员资格认证系统文件。

此外,缺乏专门的陆上反社区导致了整个服务范围内的操作知识差距。被分配到反任务的水手认为这是职业中立的或有害的,因为它与他们的评级几乎没有关系,而且很少有高级入伍人员可以允许晋升。陆上sUAS 的资金优先级低导致维护和设备短缺。新的机器人评级和锡尔堡联合反无人机大学有望提高培训和熟练程度,但如果没有更大的社区和持久的知识体系,它们在海军中的影响将是有限的。

这些服务在应对威胁的能力方面也面临着越来越多的技术限制。用于击败现成和其他 sUAS 的主要技术基于电子检测和中断指挥和控制数据链。虽然它们在对抗监控方面效果不大,但它们仍然面临一些限制。

首先,检测取决于系统能够识别给定的信号协议。必须对新的控制链路进行表征并将其纳入要检测的系统,但这需要初步观察;在对这些链路进行表征之前,具有新信号协议的 可能无懈可击。此外,识别和描述每个链路的要求导致多个供应商提供量身定制的反解决方案,导致浪费的重复。随着新型 sUAS 越来越多地使用蜂窝网络连接,它们在电子上将变得与手机难以区分。

其次,仅靠电子检测通常无法实现 的精确地理定位。许多系统在很大程度上依赖于读取无人机内部遥测数据或 FAA 强制远程 ID 广播遥测数据的能力。然而,这些信息相对容易伪造,乌克兰努力击败俄罗斯使用 DJI 的无人机探测望远镜就表明了这一点。8使用多点定位可以进行非遥测位置计算,但难度很大,而且通常不可靠。随着国内操作密度的增加,该方法将因周围目标的干扰而饱和。

第三,这些系统破坏敌方的能力取决于有一个可以拒绝的控制链路。在预编程飞行路径上运行的小型无人机很难检测或对抗,因为它们可能是无线电静音的。即使存在控制信号,也可以进行预编程,以便在其链路丢失时执行应急行动。以电子方式停止这些飞机的唯一可靠方法是破坏数据链和无人机的内部导航系统。

无线电探测和缓解目标的局限性是显而易见的,但解决方案却不那么明显。对小型无人机的可靠探测可能需要战术雷达系统,而失败选项需要包括动能行动,例如无人机对无人机捕获或其他更具破坏性的方法。在这两种情况下,这些技术都将受益于自动目标识别流程的使用和持续开发,这是国防部在人工智能方面更大规模努力的一部分。去年早些时候推出的 Replicator Initiative 是一个开始,但它必须得到财政和政治支持的支持,以提供运营理论、技术,并与其他联邦实体进行必要的协调,以维护安全可靠的国家空域系统。这一讨论的一部分还必须重新关注如何通过综合防空来解决威胁,而不是简单地解决反恐或执法问题。

打击本土的小型无人机威胁对联合部队,尤其是空军和海军提出了重大挑战,而且威胁只会继续增长。如果不能充分解决这一问题,将给美国对手带来危险的机会,使国内攻击的成功只是时间问题。


目录

第一章 人工智能和无人机战争的未来

第二章 反无人机战争:美国、伊朗、俄罗斯和乌克兰战略的比较分析

第三章 胡塞武装的六大无人机战争战略

第四章 反无人机作战:来自伊拉克和叙利亚战斗的见解

第五章 无人机和无人机群的未来对策:以印度为例

第六章 在反无人机战斗中获得“Left-of-Launch”

第七章 美国反无人机战争

第八章 俄乌战争中使用无人机的经验教训

第九章 在无人机战斗中处于劣势:美国军方未能采用下一代机枪

第十章 最近冲突中观察到的反无人机技术挑战

第十一章 无人机在俄乌战争中的作用

第十二章 从监视到打击的无人机:从俄乌战争的角度评估影响


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