军用无人机 |《对无人机和无人机蜂群实施军事反制措施》（机译）

无人驾驶飞行器（UAVs）或 "无人机 "在军事方面的使用在过去20年里急剧增加，任务范围从监视、侦察和情报到战斗支持。技术的进步一方面导致了无人机能力和可靠性的提高，另一方面也降低了生产成本。此外，无人机的可用性也急剧增加，曾经是少数国家专属的设备现在可以被所有国家的武装部队获得，而且，正如最近的攻击所证明的那样，非官方部队也可以获得。在这种情况下，无人机可以成为任何冲突的一部分，军事战略家们必须将对无人机和潜在的无人机群的反应纳入其作战方案。因此，对无人机的防御必须成为任何成熟的军事战略的一个组成部分。本分析探讨了无人机的大规模出现给军队带来的概念和行动上的变化，包括与训练和实施具体的反无人机部队有关的理论和实际挑战。首先，我们确定了与无人机和无人机群有关的威胁的演变。然后，我们总结了不同的可能反措施。最后，我们提出了部署这些对策的实际解决方案，特别是通过探索发展和部署专门的反无人机部队的可能性，以及研究与高科技无人机敌人作战而不是在传统战场上与士兵作战相关的一些挑战。

1 简介

无人机--无人驾驶飞行器（UAVs）的俗称--不再只出现在科幻小说和预测性小说中。事实上，它们正成为现代城市景观中越来越常见的组成部分。由于它们的多功能性和可及性，民用无人机在用户数量和用途的多样性方面都在不断增长。无人机的使用正被推广到研究（Coops, Goodbody & Cao 2019）或应急响应（He, Chan & Guizani 2017）等不同领域。

民用无人机的这种能见度不应掩盖无人机最初由军方开发、用于军事目的的事实。无人机的军事应用很多，从与民用无人机类似的任务（如监视和侦察，但针对军事或情报目标）到与UCAVs--无人驾驶战斗飞行器的战斗情况（Lucas 2014）。在不到二十年的时间里，无人机已经在支持美国在伊拉克和阿富汗的行动中发挥了重要作用（Sharkey 2011）。2019年9月14日对沙特阿拉伯Abqaiq和Khurais的国有石油设施的袭击，使无人机在战争中的使用更进一步（Hubbard, Karasz & Reed 2019）。事实上，与以往无人机的军事用途相比，这些攻击并非由官方武装部队公开发起。尽管胡塞武装运动（一个以也门为基地的伊斯兰武装运动）声称这次袭击，但美国当局断言，袭击源自伊朗（Said, Malsin & Donati 2019）。Abqaiq-Khurais袭击事件背后的真正主谋问题在这里并不重要；重要的是，最近在沙特阿拉伯发生的事件是一个缩影，即无人机不再是仅由少数国家掌握的独家技术。无人机现在不仅可以被合法的武装部队用于军事目的，而且还可以被无数其他国家使用，包括恐怖分子或其他非国家行为者。生产成本更低、更容易和更快的无人机的扩散，不仅重塑了设计和执行监视或侦察的方式，而且还提供了困扰或恐吓潜在对手的新方法。此外，这种廉价和容易的无人驾驶装置的扩散显然提高了世界各地的冲突螺旋的风险（Boyle 2015）。无人机自主程度的提高也在质疑国防军的反应。事实上，无人机可以从非自主性（需要人类飞行员的持续控制）到完全自主性（一旦发射，被编程为执行其任务而无需任何进一步的人类干预）。值得注意的是，在这个连续体的两端之间可以存在所有可能的中间水平的自主性。此外，自主权可以通过预编程（从而限制了无人机发射后的适应可能性）或通过使用人工智能（AI）模块来提供，为无人机提供更多的适应性。除了通过获得专门的无人机机队来提高自身能力外，开发反制措施对军队来说也是至关重要的。因此，在不久的将来，获得适当的反无人机反应单位可能是军事领导人的重点之一。

对无人机的防御必须成为任何全面的、长期的军事动态的一部分。因此，武装部队将不得不适应这一新兴的现实。应对无人驾驶威胁所需的变化并不纯粹是概念性的；它们将必须转化为行动上的变化。这些变化不仅必须发生在防御无人机的常规部队（特别是在陆地/海洋界面）和准备反击无人机的无人机部署部队层面，而且还必须发生在军事参谋的指挥和战略层面。此外，由于无人机防御问题影响到所有军种，因此陆军、海军和空军参谋部都需要进行反思。从这个角度来看，本文将在分析这个问题的同时牢记三个操作性挑战：分析背景和确定威胁，实施有效的反措施，并以适当的军事人员部署这些反措施--特别是通过探索与发展、部署和维护专门的反无人机部队有关的可能性和挑战。

2.反制措施

2.1. 被动反制措施：保护和探测

在某种程度上，针对无人机的被动保护可以由物理基础设施的设计和建造方式或其位置来提供。事实上，无人机是飞机。就像任何空中进攻一样，无人机的目标需要从上面进入才能到达。地下设施和重度屏蔽的目标，用无人机可以携带的弹头类型来摧毁更具挑战性。敏感的军事基础设施曾经被建在偏远地区。然而，这种被动的战略不再那么有意义了。事实上，通过现代天基地球图像，地球上几乎没有一个地方可以真正被认为是 "偏远"。由于有了卫星图像，如今相信一个潜在的结构性目标可以不被定位，或者军事单位的行动可以不被注意，已经是乌托邦了。作为无人驾驶车辆，无人机严重依赖地理定位系统从其发射基地导航到其目标。因此，无人机很容易受到技术恶化的GPS信号，特别是GPS欺骗和GPS干扰的影响。然而，纯被动的基础设施保护所能做到的是有限的，而且在大多数情况下，这些限制已经达到了。事实上，像军用SAASM（选择性可用性反欺骗模块）这样的系统可以减轻美国军队产生的GPS欺骗的影响。还可以开发其他系统，使GPS接收机能够检测到欺骗或干扰的企图。一旦检测到GPS欺骗或干扰，无人机就有可能切换到其他的导航模式。事实上，无人机可以使用其他各种传感器方法在GPS屏蔽的环境中进行导航，从视觉模式、红外线、雷达、声纳（用于水下无人机）、电子/电磁探测到任何这些方法的组合。即使仅仅依靠卫星发出的信号，也可以开发出解决方案。事实上，使用非军事级别的技术和算法的民间研究人员已经能够获得完整和动态的地理定位特征，尽管处于军事GPS的拒绝区域，实际上打败了美国军队的GPS信号改变系统（Voosen 2019）。将类似的方法应用于无人机导航，基本上可以使它们对GPS欺骗和GPS干扰免疫。

探测无人机是一项相当具有挑战性的任务。由于大多数无人机体积小，无人机的雷达信号与鸟类的雷达信号没有区别。此外，一些无人机具有隐身特性，要么是隐身配置（如美国制造的Kratos QX-222 Valkyrie），要么是涂层，旨在减少其雷达信号。因此，由于仅仅依靠雷达不是一个可行的选择，必须设计出替代方法来探测接近的无人机。由于其搭载的系统和对无线或卫星信号的使用，无人机产生特定的、有时是重要的电子信号。然而，法拉第笼可以减少电子噪音。此外，如果无人机切换到其他引导模式，在接近目标时可以关闭无线或卫星通信--特别是对于不需要与人类操作员保持联系的完全自主的无人机。视觉识别（例如，使用特定任务的人工智能或深度学习策略）可用于识别无人机。然而，它们的特征可以被设计成使模式识别具有挑战性，特别是因为无人机通常处于运动状态。

进行空中机动的无人机会产生噪音，它们的声学特征因此可以暴露出来。目前正在开发各种音频处理方法来解决无人机的定位问题（Rascon, Ruiz-Espitia & Martinez-Carranza 2019）。然而，几个重要的问题限制了现实生活中的无人机声学探测。事实上，无人机产生的噪声是动态的，因为无人机通常处于运动状态。此外，无人机产生的噪声通常具有很低的信噪比。换句话说，在嘈杂的环境中探测无人机是相当困难的。因此，就其他探测策略而言，在声学方法可以作为无人机探测的可靠来源之前，还必须做更多的研究。就像被动保护一样，无人机探测也有其局限性。一旦在限制区或潜在目标附近探测到无人机，无人机防御战略的下一步就是摧毁敌方单位。这就是接下来的章节将探讨的内容。

2.2. 主动反制措施：破坏

无人机并非没有弱点。士兵们可以使用一些策略来禁用或摧毁敌方的无人机。然而，没有任何解决方案是完美的，而且可以开发出反措施来对付这些反措施。因此，最佳的反无人机战略应该结合几种方法，以确保反无人机部队的最大效率（表1）。

• 直接射击 直接射击通常是对UCAV攻击的主要反应类型。值得注意的是，直接射击可以由人类射手或通过自动反空防系统进行。不过，这种解决方案有几个限制。首先，无人机可能相对较小，而目标的大小可能是一个射击技巧的挑战。第二，直接射击可能会受到能见度不足的阻碍（由于日/夜周期，视线中的障碍物，或大气条件）。第三，直接射击很容易被无人机群的攻击所淹没。

• 狩猎型无人机 防御者可以使用无人机来猎杀敌方的无人机。在这种情况下，防守方在操作无人机时有几个主要优势。由于防守方的无人机通常在离发射点很近的地方操作，所以自主性不是问题--与攻击方的无人机相比，攻击方的无人机在到达目标之前必须覆盖更远的距离。此外，如果配备了适当的武器，防卫型无人机可以用作飞行射击平台，它也可以用于 "自杀模式"，旨在通过直接碰撞摧毁攻击型无人机。最后，防御型无人机对与制导和导航有关的问题的脆弱性大大降低。事实上，一架无人机可以在大约245米的直视范围内进行视觉操作（Li等人，2019）。这个距离--取决于人的特征而不是无人机的类型--对于对抗配备了相对较小的弹头的无人机的攻击仍然是合理的。不过，这种策略仍然有几个限制。所有与直接射击有关的限制都适用于狩猎型无人机。此外，猎杀型无人机具有无人机的通常弱点（包括其搭载的电子系统容易被破坏或被劫持）。此外，部署狩猎无人机所需的时间可能使它们在敌方UCAVs的突然袭击中难以及时使用。

• 导弹 导弹和其他自主弹头可以用来摧毁无人机。导弹的速度和精度足以摧毁无人机。然而，这简直就像用锤子打死一只苍蝇。虽然理论上是可行的，但使用自主导弹来摧毁无人机并不是一个具有成本效益的解决方案。虽然无人机越来越便宜，但与导弹有关的成本仍然很重要。自主导弹是一次性使用的武器这一事实也有助于使这一解决方案过于昂贵，无法现实地大规模部署。

• 激光武器 激光武器是以激光为基础的定向能量武器，即以窄光束的形式连贯地发射电磁辐射--放大的光的系统。当到达目标时，激光束会向目标传递相当大的能量，使其燃烧，或以其他方式引发重大损害（Coffey 2014）。跟踪目标运动的可能性（"跟踪 "目标）和光束达到最大强度的聚焦区域使激光武器完全适合于小型移动目标，如无人机。因此，目前全世界正在开发几种反无人机的激光武器也就不足为奇了。然而，由于激光武器是基于光束，它们对大气条件和烟幕非常敏感。此外，如果光被反射到远离目标的地方，激光的影响就会大大降低。因此，在无人机上涂抹烧蚀材料或用镜子覆盖可以有效地对抗大多数激光武器，或至少大大降低其效率（Hambling 2016）。

• 微波武器 无人机的运作依赖于大量的搭载系统的工作，从传感器到自主处理系统。摧毁搭载的电子设备就等于让无人机失效。微波武器的目的就是要做到这一点。与激光武器一样，微波武器是定向能量武器。然而，虽然一些激光武器已经投入使用，但微波武器目前仍主要是实验性的。此外，使用法拉第笼来保护登船的电子系统（这一点已经可以实现，甚至使用3D打印机技术）可能代表了对这种类型的武器的强有力的反制措施。

• 电子和通信系统的弱点 与其试图使用微波武器等手段破坏搭载的电子系统，另一种反无人机战略是利用这些系统及其固有的连接性。即使是最自主的无人机也需要访问外部资源，如用于导航的GPS信号。因此，无人机通过Wi-Fi、GPS、无线电波等连接。- 这些通信渠道中的每一个都是进入其内部系统的潜在入口。即使没有军事级别的技术，也很容易利用传输协议，然后利用其硬件/软件的漏洞（Dey等人，2018）。无人机很容易受到GPS欺骗、GPS攻击、干扰、无人机特定的恶意软件（"maldrones"）和无线攻击（Kerns等人，2014）。尽管军用无人机系统通常比民用无人机受到更多的保护（例如，通过使用加密的GPS信号进行导航），但它们远不是不受黑客攻击的。对无人机的电子系统或功能的攻击可能有各种目的。1）向无人机的导航系统提供错误的信息，诱发无人机的 "失明 "和迷失方向，导致改道或坠机，2）入侵无人机系统，破坏硬件/软件系统或获取信息或数据，或3）控制无人机。让无人机坠毁而不是简单地摧毁它可能有好处，例如恢复与无人机的导航、传感器或武器系统有关的部件或信息（特别是通过反向工程）。劫持是通过断开无人机与初始控制器的连接并替换这种连接来实现的。值得注意的是，无人机劫持可以用另一架无人机作为平台来完成。劫持的无人机将控制附近的无人机，同时在它们之间飞行，形成一个被奴役的无人机舰队。然而，利用无人机电子系统的弱点来破坏无人机的企图也可以被反击。至于基于微波的攻击，可以通过将无人机的电子部件固定在法拉第笼（旨在阻挡电磁场的结构）中来对抗专注于电子的方法。网络安全和基于软件的技术也可以实施，以使无人机系统更难被黑客攻击，包括使用加密来保护库文件，使用混淆器来防止反编译，检查GPS延迟和子帧数据，保护Wi-Fi和开放端口，或改善无线电通信安全（Dey等人，2018）。

• 防御性无人机群 上面提到的方法都不足以应对无人机群的攻击。事实上，无论选择何种系统，防御性能力都会被数量庞大的自主攻击单元所淹没。在这里，一个有趣的应对策略可能是部署另一个无人机群，即有大量的无人机准备在攻击时起飞。防守的无人机不一定需要协调。事实上，虽然不协调的、自主的或半自主的无人机显然会错过一些目标，或使兄弟无人机（即属于同一蜂群的无人机）陷入 "友军火力"，但蜂群潜在目标数量的增加，加上防御无人机数量的增加，会使相当一部分攻击无人机被摧毁的概率足够高，从而导致攻击蜂群的重大破坏。尽管使用无人机群来对抗另一个无人机群是一个有效的策略，但这不会导致攻击机群的完全毁灭。因此，这种方法很可能需要与其他方法（通常是直接射击）相结合，以消除蜂群的残余。然而，如果进攻的无人机数量最初被防守的蜂群大幅减少，直接开火的效率就会大大增加。也就是说，两个蜂群的碰撞可能会产生额外的烟幕和某种程度的混乱，这反过来可能会降低射手消灭最后的攻击者的能力。与单个防卫无人机一样，为作战目的部署的防卫无人机群可能面临无人机部署速度的问题。在决定UCAV储存区和发射平台的位置时，应牢记这一点。

3.发展一支特殊的队伍

从作战的角度来看，应对军事战场上目前和未来无人机的增加，需要发展和部署专门的反无人机部队。作为这些部队成员的士兵将面临与其他士兵不同的现实；与高科技无人驾驶的敌人作战与在常规战场上与士兵作战是不同的。

3.1. 技术专长

即使反无人机部队在武装部队中仍然有限，其成员的培训也将面临重要挑战。事实上，反无人机部队的成员必须展示大量的技术专长，不仅与无人机有关，而且在操作和维护特定的反无人机设备方面也是如此，这对常规部队来说是非常规的（例如，激光武器或微波系统）。因此，从训练的角度来看，反无人机部队的成员必须同时接受战斗训练和技术训练。虽然作战专业知识在军队和军事教育和培训基础设施中显然很普遍，但科学和技术的情况并非如此。重要的是要注意到，传统的战斗技能和新兴技术的专业知识之间的这些问题性互动--以及在这两个领域培训人员的相关问题--并不是作战军事单位所特有的。这确实是现代安全的一个更具全球性的问题，与建立一支具有生物技术专业知识、能够应对当前国际威胁的情报和反情报工作队伍有关的战略和实际挑战就是例证（Guitton 2020）。因此，确保士兵能够获得特定科学和技术知识的解决方案不一定在单一单位的独家培训中找到。相反，从本质上讲，该解决方案是多学科的。因此，小型专业单位的培训可以在不同的军事专业中共享。就反无人机部队而言，士兵应该掌握的一些具体技术知识可能与专门从事远程探测的侦察部队相似或至少有些相似。对于一个特定的国家来说，找到足够多的专业部队进行共享或跨学科的训练，肯定有助于减少与组建有关的成本，有助于建立更大的人力资源基础以进行招募，从而为反无人机部队提供更强大的劳动力。

3.2. 隐身训练

与任何旨在对抗特定类型敌人的特种部队一样，反无人机士兵的训练需要考虑到其目标的特点。无人机的主要特征之一是其非常高的机动性。由于其小尺寸和自主性，UCAVs可以极快地部署，并在被发现之前深入到先进的防线中。因此，为了消灭UCAVs，反无人机部队也需要具有极高的机动性。反无人机部队必须能够迅速与他们的目标作战。然而，鉴于无人机的多功能性，他们也需要能够迅速脱离，从一个战场转移到另一个战场。此外，无人机在所有类型的战场上都能发挥作用，包括高密度的城市地区，甚至是水陆交接地区。不过，反无人机部队的机动性不应简单理解为空间上的机动性，也应理解为概念上的机动性。事实上，反无人机部队需要能够从一种战斗模式切换到另一种模式，这取决于他们所针对的UCAVs的具体阻力。

无人机的另一个特点是它们大量使用各种传感器。因此，反无人机部队的机动性应伴随着一定程度的隐蔽性。反无人机部队应该能够快速移动，并且在这样做的同时尽可能不被注意。这种 "隐蔽性 "也应该延伸到战场之外。事实上，无人机战争是一种严重基于信息的战争。由于无人机通常是部分自主的，指挥无人机至少需要对敌人的防御系统有一定程度的了解。虽然反无人机部队的存在可以产生有效的劝阻作用，但这种部队应该对其确切的设备和部署信息保持尽可能的保密，因为这将使他们更难以反击--如果面对敌人的UCAVs，这将有助于他们达到最大的效果。值得注意的是，战场上的隐身和战场外的谨慎之间的这种关系并不是什么新鲜事。事实上，在历史上，它已经在信息收集至关重要的冲突中被概念化。例如，Hensōjutsu，将日本封建武士的伪装技术组合在一起，是Jintonpō的一部分，即 "获得隐形的方法"。在数字时代，隐身术更进了一步。反无人机部队的成员在使用虚拟空间时应保持谨慎，避免公开明智的内容或发布可能提供直接或间接信息的项目。如果被发现，反无人机部队的成员可能会成为外国情报机构操纵的特权目标（Guitton 2019）。

3.3. 心理支持

无人驾驶战斗的出现为所有接触无人机的人创造了新形式的战斗压力--包括士兵和平民。军事无人机飞行员已经多次被报道在战斗事件中经历了重要的心理压力（Sharkey 2011）。鉴于反无人机部队，顾名思义，主要是向无人机而非人类开火，这似乎与防卫无人机的操作者不太相关。然而，通过UCAVs进行打击的方式是发生心理压力的一个突出因素（Sharkey 2011），无论目标是否为人类，这使得防卫性无人机飞行员遭受类似结果的风险成为现实。虽然创伤后应激障碍（PTSD）通常被视为无人机飞行员心理健康问题的旗帜，但UCAV操作员报告了广泛的心理健康问题，包括危险的酒精使用、抑郁症、中度或严重的焦虑，以及亚临床PTSD症状（Chappelle等人，2014；Phillips等人，2019）。虽然在美国空军UCAV飞行员通常远程操作无人机，即从美国境内的安全地带而不是直接在战场上操作，但这一人群中PTSD的发生率很高，尽管低于从部署中返回的军事人员（Chappelle等人，2014）。与其他士兵相比，UCAV操作员的心理健康问题风险不一定增加，然而，较高比例的无人机飞行员患有与心理健康有关的重大功能障碍（菲利普斯等人，2019年）。

除了与工作时间和军事与民用领域之间的困难定位有关的因素外，基于美国空军经验的研究--可以说代表了最大的作战UCAV操作员群体--表明，UCAV操作员感到对旁人的伤害或死亡负有共同责任的战斗相关事件的数量是发生PTSD症状的重要预测因素（Chappelle等人，2019）。特别是在无人机群的背景下，一些无人机可能成功穿越目标的防御。因此，防卫无人机的操作者，或者，专门负责防卫无人机的士兵，很可能会暴露在关于对旁观者（在这种情况下，他们负责保护无人机攻击的士兵或平民）的潜在伤害的类似情况下，对他们的心理健康有潜在的类似结果。除了这种增加的风险因素外，其他因素也可能增强反无人机部队士兵的心理脆弱性。这主要是指高度的压力，与普通部队相比，反无人机部队的压力更大，这主要是由于对无人机攻击的反应时间（从发现无人机到做出反应的时间）比大多数常规军事部队要短。

最后，在无人机将发挥重要作用的战斗背景下，反无人机部队可能很快成为优先目标，从而为其成员带来更多压力。因此，希望发展反无人机部队的军队必须考虑到这些因素，并实施强有力的心理健康监测计划，以确定潜在的脆弱士兵，并在需要时部署强有力的心理和精神医疗支持。

结论

无人机曾经局限于少数国家的武装部队，现在已经很普及了。随着任务范围的扩大，从监视和情报到战斗，无人机在城市和非城市环境中的作战能力，以及它们越来越多的可用性，无人机在作战领域的存在在不久的将来只会增加。新兴技术正在使无人机变得越来越可靠，越来越难以对付。

随着无人机变得越来越普遍，各国都加大了在该领域的研究力度。这场捉迷藏游戏的马达是技术。然而，赢得与无人机开发商的军备竞赛是一场永无止境的游戏。事实上，对于我们仍然可以控制的少数元素，技术的发展可能会使目前的防御措施大量过时。然而，反无人机防御不仅仅是技术问题，也是人和组织问题。因此，解决方案不能在纯粹的技术方面找到，而必须包括人的层面。反无人机的最佳战略将依赖于小型的、专业的、在技术和战斗技能方面具有混合专长的单位，具有高度的机动性，并能快速应对危机。这样的单位应该能够快速部署在战场上。这不仅会提高反应的效率，而且还能实现重大的规模经济--因为部署一支专门的部队比动员一个庞大但不专业的营队更有成本优势。能够部署反无人机的多模式反应，并获得这样做的人力专长，对任何国家来说都是至关重要的，不论其规模和相对军事力量如何。较小的国家在这样做时甚至可能比最大的军事力量有更多的相对优势。

我们在过去几十年中所看到的只是冰山一角。我们正处于技术引起的大规模社会变革的黎明。技术将大规模地改变战争。人工智能和战斗机器人很快就会出现在战场上。在这种情况下，反无人机部队可能是我们从作战角度对未来战争的第一瞥。因此，反无人机部队很可能成为未来战争部队的组织、训练和实施的模板。