近年来,反无人机系统(CUAS)在应对无人机系统(UAS)带来的各种威胁方面的技术能力急剧增长。有必要通过开发系统的 CUAS 方法来利用 CUAS 技术。在本研究中,文献综述探讨了 (1) 当前的无人机系统技术和应用;以及 (2) CUAS 的能力及其有效性分析。利用这些信息,通过基于模型的系统工程(MBSE)工具(ExtendSim)对假设的作战环境进行测试,以评估几种假设的 SoS CUAS 配置的有效性。开发了一种方法来分析 SoS CUAS 任务成功的不同因素及其影响,并将其用于权衡分析。从在 MBSE 工具中进行的每个 SoS CUAS 仿真中,可以得出进一步迭代和改进 SoS CUAS 配置的见解,从而在对 SoS CUAS 成本进行定性分析的基础上优化参数。这项研究的成果是一个完善的模型和方法,今后可用于代表实际运行环境,以进行进一步分析。这项研究表明,将各种不同的 CUAS 平台集成到一个 SoS CUAS 中,以应对无人机系统所构成的复杂威胁,是大有可为的。

本研究探讨了对反无人驾驶航空系统(CUAS)系统(SoS)的需求,以应对无人驾驶航空系统(UAS)对国家经济、安保和安全造成的日益严重的威胁。近年来,无人机系统的使用激增,导致 CUAS 行业迅速发展,并开发出了应对特定威胁的解决方案。然而,随着 CUAS 技术的成熟,现在需要将这些单独的 CUAS 工作整合到一个同步统一的 SoS 中,以更好地防御无人机系统的威胁。

文献综述包括对无人机系统和 CUAS 能力的研究,为本研究提供了清晰的信息。通过了解 (1) 群组分类;(2) 有效载荷能力;(3) 通信能力;以及 (4) 所采用的战术,对无人机系统的类型和威胁情景进行了研究。通过了解 (1) 处理链;(2) 市场上可用的传感器;(3) 指挥与控制 (C2) 能力;以及 (4) 缓解技术,可以使用 CUAS。以文献综述中形成的认识为基础,提出了进一步分析 SoS CUAS 的方法和模型。

建议的方法使用基于模型的系统工程(MBSE)工具 ExtendSim 来模拟无人机系统飞入 SoS CUAS 作战区时的作战环境。该模型基于攻击型无人机系统的特点,通过一套传感器和射手来观察场景的最终结果。作为名义基线模型的首次迭代,根据公开文献假定了许多未知条件,同时控制了初始参数,以观察这些参数值如何影响情景结果。在军事背景下,拦截敌方无人机系统成功的置信度为 95%,失败的可能性为 5%,这是一个保守的阈值。根据基线模型模拟了三种情景,得出测试结果,然后对结果进行进一步分析。

通过对结果的分析,得出进一步改进模型的见解。基于初始条件和假设,得出的经验教训有 (1) 指定 SoS CUAS 的置信度有助于确定后续模拟的范围和锚点;(2) 在指定目标下,过多的资源投入(如更多的传感器-射手组)不会产生最具成本效益的组合;(3) 在指定目标下,改变传感器和射手参数有助于优化整个系统,为完善模型提供整体方法。通过在 Excel 中复制模型,对 MBSE 模型进行了验证,并在第二次迭代中对模型进行了优化,从而进一步改进了模型。

这项研究表明,使用 ExtendSim 模型(如作为本研究一部分开发的模型)将单个 CUAS 集成和优化为一个统一的 SoS 具有很大的潜力。随着无人机系统威胁的不断发展,发展当前的 CUAS 能力并跟上新出现的无人机系统威胁是至关重要的。未来可扩展本研究的工作包括 (1) 改变无人机系统及其使用的参数,以模拟动态威胁场景;(2) 改变 CUAS 规格,以模拟当今和未来多种系统的不同能力;(3) 建立一个 C2 系统模型,同步 SoS CUAS 中各种传感器和射手系统的所有链接,以便在统一战线中有效、高效地消除无人机系统的威胁。

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