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如何反制小型无人机

2019-03-06 2667 神州明达-小明

小型无人飞机系统(small unmanned aircraft system,SUAS,下称小型无人机)在实际的数字上,皆呈现爆炸性成长。在美国第51届美式足球超级杯总决赛中场表演节目中,英特尔公司安排了一场由300架无人机组成的集群飞行机队,在歌手女神卡卡演唱后方升空伴舞及盘旋。就在几周之后,XXX在广州年度元宵节庆典中以1,000架灯光无人机进行另一场类似烟火秀的飞行展示。如蜂群般的无人机令观众目不暇给外,更发现连美国的敌人也开始使用同类型无人机攻击美军。随着科技与日俱进,好战分子也同样会在战场上使用除LED灯光之外的小型无人机继续制造麻烦。在战争当人们更加依赖小型无人航空器和无人机的同时,也须做好反制敌人运用类瞬息万变的交互作用中,敌人使用小型无人机势必成为一个不断演变的问题。而在本文中,笔者将探讨美军面对敌军小型无人机的各项弱点,并研拟反制手段的可行作法。

   >>>>全新的可能性<<<<


战争是促进创新的强大推动力。正如克劳塞维茨所言,「战斗的必要性会让人们很快想出各类特殊发明,以争取战场的有利态势。」小型无人机正是此类优势之一。对于美军战斗部队而言,小型无人机可让基层战术部队获得侦察、监视、目标获得及其他战力。诚如任何新兴科技不断推陈出新一样,只要美军一推出任何创新装备,敌人通常也会随后跟进。

现代化冲突的核心圈,正是各型即兴拼凑式武器的温床。在伊拉克和叙利亚的战场上,亲伊斯兰国和反伊斯兰国的好战团体,都是利用地下工程师迅速将各类无人机送往战场执行任务。在商用小型无人机普及化与相对廉价化的推波助澜之下,也造就美陆战队退役上校哈姆斯(T.X.Hammes)所称的「空权民主化」(democratization ofairpower)一词。非国家行为者现已拥有前所未有各型无人机的空域使用管道及机动能力。现在的空域早已不再是传统大型飞机独霸的领域,「无人机对空权的影响,几乎等同AK- 47突击**在小口径武器界所扮演的角色一样举足轻重。」

当前,我们或许还能对此种迫切性战略威胁的存在置之不理。如同法兰基(Ulrike  Franke)在〈飞行应急爆炸装置:下一个重大威胁〉(Flying IEDs: The Next Big Threat)一文所做的分析,目前好战分子所使用的小型无人机在短期内仍无法「澈底改变战斗型态。」但在未来,「部队极可能会遭遇愈来愈多难以拦截的精密系统。」所有小型无人机都可直接成为武器系统的携行载台,而其广泛之运用方式,将依照使用者想象空间而无限度的扩张。

敌人使用四轴飞行器对友军部队投射40毫米枪榴弹的攻击行为,只是刚开始的第一步。现今发达的商用科技,结合可弃式投送载台,将可对美国的作战行动造成各种非传统性效应。只要配备内建处理器与简单锥形装药,价值5,000美元的装备就可以发挥如梦靥般的灾难性效果——而一群小型无人机就能自动摧毁飞行在线价值高达10亿美元的F-35战机。微型无人机可轻易让F-22战机停飞,就如同弗吉尼亚州的蜂袭事件一般。四轴飞行器可携带放射性物质,小型无人机则可以透过商用农药喷洒技术,散播生物战剂、催泪瓦斯、沙林毒气或VX神经毒剂。一架具有纵火功能的小型无人机就可让社会陷入一片混乱,而小型无人机也能对美军信息科技系统进行精密的间谍刺探行动。这些可能性是永无止尽的,且创新的脚步才刚刚迈出而已。

 >>>>隐藏性差距<<<<


2015年,一名业余无人机玩家操控一架小型无人机意外撞入白宫草坪,而秘勤局干员对此事之预警,仅能靠视觉和听觉进行辨别。美国政府最高层级维安漏洞,亦存在于遍布全美各地区的陆战队基地中。而目前得知陆战队唯一配发各单位使用的小型无人机反制系统(counter-SUAS, C-SUAS),只有「无人机防御者」(Drone De-fender) 一型。该项装备主要用于切断小型无人机用来飞行操控的射频通信链路,以及/或全球卫星定位系统讯号。其方式是采用干扰系统链路,导致航空器无法导航,并使作业人员无法正常操控该飞机。

遗憾的是,像陆战队配发的「无人机防御者」反制系统,只要利用内建式导航装置就可轻易回避其干扰。目前商用小型无人机一般都配备链路中断处理程序,可使其在没有通信链路的状况下,仍能按照预设路线飞行,甚至还可预判小型无人机丧失链路的状况,预先将敌人位置输入链路中断路线的指定位置,这项功能早在「禽爪强击2016演习」(Talon Reach2016)中就已获得验证。不仅如此,小型无人机即便不使用全球卫星定位系统也能飞行——其他方法还包含惯性导航、目视导航、热寻标酬载、射频寻标器、或是夜间成像侦测与测距系统等。未来随着内建处理技术与机器学习科技进步,小型无人机将能以更强大之自主性来执行任务,并在无外在输入状况下搜寻所望目标的性能必然大幅提升。

小型无人机侦测活动是美军迄今尚未做好万全准备的高度棘手问题。由于商用小型无人机大多数都是采低空、慢速、体积小,以致于让擅长侦测更大型、更快速航空器的现行雷达系统难以掌握其动态。此类威胁的多样性,种类从低空、慢速、体积小的小型无人机到以色列航天工业公司的「哈若普」(Harop)滞空**等不一而足——迫使美军必须采取多重反制作法。侦测小型无人机需要多组传感器,主要是因为现有侦测方法不具备充足的精确度。而有希望用于搜寻此类无人机和作业人员的解决方案,其中包含影像分析、陆基与无人机机载雷达、声波侦测器,以及射频侦测装置等,不过上述方案没有一项装置能独自发挥充分侦测能力。

反制小型无人机的难度与侦测它的道理一样困难。鉴于干扰装置的效能有限,以致于衍生出「硬杀」(编者按,系指以实体**进行直接攻击)解决方案的必要性,而苍蝇拍外形的无人机已在民用及军用功能上展现其潜力。但在相同的情况下,敌人找出反制无人机捕捉网的方法只是时间早晚的问题。于此同时,某个美国盟邦还曾使用爱国者导弹去击落一架200美元的无人机。美军现在除了目视侦察和编制直射武器外,根本没有专门用于侦知与摧毁小型无人飞行系统威胁的装备,同时也没有具备可发现直接操控那些小型无人机作业人员的能力。由于军事处置手段付之阙如,法国陆军在荷兰警方证明其概念可行后,现在也开始训练老鹰来捕捉小型无人机。而老鹰在美国国防战略运用上,唯一应该存在的地方只有陆战队的军徽。

  >>>>重新省思系统<<<<


小型无人机反制系统必须结合各种不同的装备,并透过模块化、网络化架构进行功能整合。传统整体防空系统为了发挥防空功能结合了必要的各个功能(例如,侦测、战场管理及制压手段等)。小型无人机反制系统也是同样的道理,但由于战场状况变化迅速且加上侦测及摧毁困难,因此反制系统必须运用网络化科技以提高装备反应速度与精准度。理想的反制系统应能整合各种侦测装置所提供的信息,评估威胁本质、接着能快速采取适当的反制机制。美军需要一套由模块化套件构成的系统体系(system of systems),以肆应战场状况瞬息万变的要求。

系统体系的执行重点并非在于单一反制能力,而是透过网络化来整合各型传感器与武器。目前各界所取得的共识是,这个问题没有单一性军品解决方案,至少现况是如此。小型无人机的威胁变化多端,而敌人多变的战术战法,也非任何单一科技就能持续削弱敌小型无人机的战力。因此小型无人机反制系统,必须能整合多重不同种类的情资来源,以搜集精确且能据以行动之信息。就传统整体防空系统而言,早期预警雷达只能提供目标的距离,而非空中威胁的详细情资。相对地,目获雷达则能提供目标详细情资,但却无法提供早期预警雷达所能掌握之目标距离。同样地,热影像感测装置或光学摄影机也许无法以高精确度方式,侦知小型无人机的活动范围,但两者如果能结合使用,就可比对其他情资,提供所侦获小型无人机之额外情资来源。运用诸如「牛头人」(Minotaur)感测系统等战力, 小型无人机反制系统可以整合、安排、比对和重复对照各种传感器输入信息,以充分提高侦知机率。人工智能可以过滤庞大的传感器信息,而深度学习运算程序则能不断强化威胁确认精确度,并判定制压或摧毁目标的适切方法。

随着物联网陆续运用于战场,大量新式传感器亦随之问世,但美军必须找出更佳的方法结合传感器并有效分发各种数据。美陆战队第5团第3营在「1-17号整合训练演习」(ITX 1-17)中即凸显此项问题:「战场上因部署小型无人机、无人机、多功能无人科技组合光学系统(MUTT optics)、**(SABER)系统等诸多装备所增加的传感器,目前并未透过地面网络进行资源共享。」小型无人飞机反制系统的构建基础主要在于某种通信架构─就像可能是中高度长续航力无人机——能链结各式传感器、软件和武器系统。美军不仅需要运用通信架构传输信息,同时也需要针对信息整合方式进行标准化——使数据链路实体架构到软件语言及通信协议皆能前后连贯。美军必须运用标准作业方式,让不同运用的软件能彼此构连,以利各种类型工具能有效整合,并制造其他新的作业工具。这是绝对必要的信息科技骨干:

如同HTML标准使用规范,迄今仍是被众多网站广泛分享使用,此等标准使用规范实为促成新领域诞生的诱因,而文化风格、用户单位和企业方能借此形成。此一原创力量的核心是简明的技术规范:遵守协议规定,否则就随实际状况采取应变弹性作为。

其结果将是一种能以渐进累积但灵活应变方式修正的架构。美军必须找出对付敌军小型无人机的方法,但回归此一问题的复杂与多重面向的本质,却是需要一套能整合多种工具的操作系统。模块化的本质,将可使各单位能依据实际条件的容许范围及敌人应变方式来量身打造不同装备。在科技不断进步之下,更高程度自主能力将伴随更大的弹性作为。例如,人员在必要条件下仍可留在「环路中」(in the loop),掌握传感器输入数据并判别目标为友军或敌军,直到人员能更有效率执行该系统所指派的任务为止。建立一套整体性、模块化无人飞机反制网络的好处,在于该网络可让现行的工具立即共同搭配使用,且易于与未来各种科技发展兼容。

   >>>>生锈的军事之轮<<<<


为了让小型无人飞机反制系统能充分适应战场环境作战需求,美军各机构应尽快了解其变化   并加以因应处置。这意味着应充分运用诸如「快速反应能力办公室」(Rapid Capabilities Office) 及海外应变作战基金等既有工具,以加速测试与部署。美军应同时支持让快速武获作业的替代作法制度化。此外,美军应强化在他国境内的应变能力,就像遣派前进部署软件工程师直接修改软件程序代码,而非让这些新版软件陷入冗长的行政申请程序之中。

由于商用科技的重要影响力与其他国家研发预算的增加,美国已无法继续凭恃其科技优势。多数商用小型无人机制造生产都位于XXX大陆境内,而昔日原本最有发展前景的美国制造公司根本无法与XXX抗衡。当软件所构成的各种通用科技能整并各种突破性能力时,美军必须找出最有效运用现行科技的方法,而非只追求单独管道。

美军在创新过程的竞争对手是那些在自家后院上任意拼凑各式零件的人——就如同过去应急爆炸装置的发展历程。是以,美军除了发展一套足以快速肆应环境的灵敏小型无人机防御系统外,还必须确保所有机构皆能快速因应不断变化环境而适时进行调整。这与民营企业在日益快速经济体中所习得的经验教训是相同的——「所有企业不应只有在某件事情上表现卓著,而是应非常擅长学习如何从事各种新工作。」美军各机构应具备高度灵敏性,以启动生锈的军事之轮。

美陆军史凯尔斯(Robert Scales)少将在《战争规模:岌岌可危的美军未来》(Scales onWar: The Future of America’s Military at Risk )一书中描述今日与明日的战场为「形式多变……分散、非线性及基本上无一定空间形式且不受时间限制。」美军在未来几年很可能看到的小型无人机与小型无人机反制系统样貌,将是一系列行动、反制、反反制行动,而美国与其敌人都在不断适应环境以争取领先地位。美军已不能继续依赖线性与过时的工业化来发展各种军需科技。正如同史凯尔斯所描述的战场一样,在反应上必须「分散、非线性及无固定形式」。阻止敌军小型无人机,仅是一个美军机构设法适应变化以解决不断变化问题所运用系统之一部而已。反制小型无人机威胁将不仅需取得突破单一科技之外的方法而已,美军还必须有效运用系统来处理阻碍解决方案上的大型结构性漏洞。



 

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