國外無人機信號情報載荷發展綜述

隨著無人機光電/紅外、合成孔徑雷達（SAR）等傳感器的應用日臻成熟以及機載多源情報交叉引導需求不斷增長，發展基于無人機平臺的信號情報（SIGINT）手段越來越受到重視。冷戰結束以來，美軍一直對無人機持濃厚興趣，并積極為多種無人偵察機開發信號情報載荷，驗證利用無人機執行信號情報搜集和電子戰任務的能力；以色列在無人機信號情報開發領域不遜美國，2006年黎以沖突中就有成功應用；歐洲主要是德國依托“歐洲鷹”項目完成了無人機信號情報系統的開發，功能完備、技術水平高。目前已完成的一系列演示驗證和實戰應用表明，無人機是執行信號情報搜集的理想平臺，其作用距離遠超同機攜帶的光電/紅外和SAR傳感器，具有獨特的目標引導作用。隨著商用硬件和新型軟件體系結構不斷發展，現代信號情報載荷在體積、重量和功耗方面日益減小和降低，為無人機平臺應用創造了越來越多的便利。

無人機信號情報載荷發展概況

美國

美國已公開的無人機SIGINT研發活動主要集中在諾格公司，不僅研制了LR-100ES/ELINT基型傳感器來裝備RQ-4“全球鷹”（Global Hawk）無人機，還在可縮放型機載信號情報載荷（ASIP）的基礎上為第30批次“全球鷹”無人機開發了一種更先進的信號情報載荷，并已于2012年開始服役。陸軍無人機信號情報能力研發重點放在通信情報（COMINT）上，應用平臺主要為戰術無人機。海軍主要面向海空態勢感知，正在研制試驗基于MQ-4C“海神”（Triton）無人機的多功能有源傳感器（MFAS）和多頻譜目標截獲系統（MTS-B）。

（1）美國空軍

美國空軍（USAF）從2006財年開始，根據其機載信號情報發展規劃（ASE），加強了專用信號情報項目的研發工作。ASE的最新項目是用于“全球鷹”和U-2S的機載信號情報載荷（ASIP）。2006年7月，諾格公司對首部ASIP傳感器進行了工廠驗收試驗。2012年6-7月，USAF對駐關島第30批次“全球鷹”無人機進行首輪升級，在圖像偵察載荷基礎上加裝了信號情報設備。2013年4月，USAF實施第二輪升級，包括拓寬通信帶寬，使該機能夠同時執行圖像和信號偵察任務。ASIP作為第30批次“全球鷹”無人機的標配，用于高低頻段的電子信號搜集。其應用系統包含一組6個套件，可在18288m的作戰高度上同時提供通信情報、電子情報能力，測向、輻射源定位和“特定信號”截獲能力。USAF的ASIP生產計劃的初步預算為25套總價4億美元。

早期的第20批次“全球鷹”無人機裝備了諾格開發的LR-100 ESM/ELINT系統和BAE系統公司的Hyperwide通信情報系統，在阿富汗、伊拉克戰爭中得到試用。LR-100是一種經過實戰檢驗的、經濟可承受的集高性能雷達告警接收機（RWR）/電子支援措施（ESM）/ELINT接收機于一體的電子情報系統，這套只有27kg重的輕小型化設備非常適合安裝在容量有限的空基平臺上。在保持大型系統性能的同時，LR-100能夠提供精確的脈沖參數（脈沖重復周期/脈沖寬度/頻率/幅度/到達時間）測量，使用相位、幅度、到達時間差（TDOA）或頻率多普勒技術測定到達方向，輸出格式化數據報告。標準配置的LR-100可通過2臺帶寬適度的超外差接收機自動搜索2～18GHz頻率范圍。系統的中頻帶寬可以調整，其特點是具有高靈敏度和快速回訪速率。系統利用相位干涉儀和無源測距專利技術提供對輻射源的檢測和定位，并對其他機載傳感器實施引導。在伊拉克戰爭中，LR-100的目標定位與引導能力得到實戰檢驗，可以大幅縮短目標搜索與捕獲時間。

除“全球鷹”無人機外，2010年11月，有報道稱USAF正在啟動為MQ-9“死神”（Reaper）無人機加裝ASIP-2C機載信號情報載荷的計劃。該載荷由U-2和“全球鷹”使用的信號情報載荷改型而成，而與之相關的ASIP-1C信號情報載荷則被設計用于MQ-1“捕食者”（Predator）無人機。這兩種載荷均以吊艙方式掛裝，其中ASIP 1C是一種基本的通信情報應用系統，主要用于偵收遠程通信，ASIP 2C則增加了測向和同步功能等。

美軍認為，與U-2、RC-135型有人機相比，“全球鷹”執行信號情報任務可以提供持久情報搜集能力。據USAF評估，“全球鷹”無人機2013年的運行成本已降至每小時2.4萬美元，低于U-2型機的3.2萬美元。因此，USAF計劃耗資19億美元對“全球鷹”進行全面升級改造以逐步取代U-2型機。根據當初計劃，USAF將從2015財年開始退役全部32架U-2型機，并接收5架“全球鷹”，使其總數達到31架（21架第30批次、10架第40批次），2016年開始代替U-2執行偵察任務。雖然現在因為各式各樣原因，退役U-2的計劃暫時擱置。

（2）美國陸軍

美國陸軍之所以將無人機信號情報能力研發重點放在通信情報（COMINT）上，一是陸軍對截獲無線電通信更感興趣，實際需求更大，二是陸軍主要使用相對小型的戰術無人機，上面裝載大型天線比較困難。2000年，美國陸軍選用RQ-5A“獵人”（Hunter）無人機作為機載平臺，搭載一套“預言者”通信情報系統、一條戰術通用數據鏈和一套慣導系統進行可行性論證，并于當年12月演示成功，對分布在亞利桑那州40km2范圍內不同種類的無線電信號進行了定位，大大推進了美國陸軍師級戰術無人機信號情報計劃（DSTP）。2001年2月，L-3通信公司的SkyHawk 2000型無人機通信情報載荷在“獵人”無人機上進行了成功演示，這種載荷兼具通信信號和雷達信號檢測定位能力。

美國陸軍DSTP最初打算用于裝備“影子”（Shadow）200無人機，但面臨的挑戰是如何開發一種高性能、小型化的SIGINT載荷，重量不能超過27.2kg，體積不能超過28dm3。隨著陸軍未來戰斗系統（FCS）的發展演變，該項目后來改為面向小型無人機應用的戰術信號情報任務載荷（TSP）工程與制造研發（EMD）項目，旨在開發一種可搭載陸軍MQ-1C“灰鷹”（Grey Eagle）無人機使用的信號情報載荷，用于近實時戰術情報搜集和傳輸，支持FCS。由于現役的信號情報飛機（如RC-12“護欄”等）多為軍團級系統，機載通用傳感器（ACS）項目早已半途而廢，未來的信號情報飛機也只能為軍級以下指揮官提供有限的任務分配能力，TSP便成為美陸軍向旅級戰斗小組（BCT）指揮官提供機載信號情報的一種新能力。裝備TSP的無人機用于旅級戰斗分隊（BCT），可以提供比陸基信號情報/電子攻擊（EA）資源（如陸基“預言者”系統）更強的廣域覆蓋能力，且比有人偵察機更加靠近地面。而將TSP、有人偵察機和陸基“預言者”信號情報進行關聯，則可為旅級指揮官提供精確的輻射源定位和其他情報。

2004年6月，美國陸軍選擇BAE系統公司信息與電子戰系統分公司來完成價值2700萬美元的3年合同，設計和開發無人機TSP。2006年初，TSP項目通過關鍵技術評審；2007年首臺樣機在“火力偵察兵”無人直升機上進行試飛；2008年被集成到RQ-8B“火力偵察兵”上用于定位恐怖分子的無線電通信信號；2012年在RC-12D有人偵察機上進行了飛行試驗；2013年9月進入“里程碑C”，即低速初始生產階段。TSP項目按照0批次、1批次和2批次增量采辦策略進行，最終，美國陸軍為“灰鷹”無人機采辦了95套TSP，并于2015財年開始部署。TSP的潛在應用并不局限于小型無人機，其增強型也可用于“全球鷹”級別的大型無人機。

TSP設計有模塊化可編程軟件系統，能夠搜集“傳統信號、標準軍用信號和感興趣的先進信號”，將為作戰人員提供“全面的電子輻射源圖像，并能夠探測、識別、定位和復制各種輻射源，包括高價值目標”。TSP主要針對通信情報搜集，并具有探測低功率輻射源的能力，這種能力對于探測簡易發射裝置極為有用。采用TSP，單架無人機即可實現對輻射源的探測和定位，而2架或多架協同工作，則可提供更快捷、更精確的信息。

（3）美國海軍

美國海軍（USN）無人機發展相對滯后，目前投入作戰使用的僅有RQ-2“先鋒”（pioneer）無人機和RQ-8“火力偵察兵”（Fire Scout）無人直升機。USN希望擁有一種遠距離、全天候、長航時無人機以擴大海上監視的范圍。自2009年以來一直使用諾格公司研制的廣域海上監視演示驗證（BAMS-D）無人機執行情報搜集任務。與此同時，諾格公司開始在“全球鷹”基礎上研制MQ-4C“海神”無人機，并在2013年5月底完成首次飛行。該型無人機除攜帶多功能有源傳感器（MFAS）、多頻譜目標截獲系統（MTS-B）等成像載荷外，還裝備了“默林”電子支援措施（ESM），據說能夠截獲和識別電子通信信號，且已由美海軍VX-20測試編隊在BAMS-D海上驗證機上進行了試驗。MQ-4C將能夠執行諸如打擊支援、信號情報搜集和通信中繼任務，可與海軍艦艇或其他有人、無人平臺協同。

USN計劃采購68架MQ-4C無人機，陸續組建5個MQ-4C無人機中隊（部署到5個基地，以實現全球覆蓋），在2020年具備完全作戰能力。USN認為，高空巡航的MQ-4C無人機與低空飛行的P-8A反潛巡邏機之間相互配合將有效地提高偵察能力。USN曾在 2012年7月初透露，決定2016年秋季在安德森空軍基地部署MQ-4C無人機。此舉主要目的是通過海軍與空軍的密切協作，進一步加強對亞太地區的戰略偵察能力。

美國海軍陸戰隊也為一種軟件可編程有效載荷（SRP）的演示系統提供了投資，SRP設計用于通信情報，并最終應用于信號情報。演示階段SRP的裝載平臺是AAI公司的RQ-7“影子”無人機。

德國

德國迫切需要彌補由于2010年5架法式“大西洋”有人偵察機退役導致的信號情報能力缺口。2015年1月，德國國防部重啟因成本和適航性問題曾在2013年被取消的RQ-4E“歐洲鷹”（EuroHawk）無人機項目。德國國防部計劃耗資超過10億歐元裝備5架“歐洲鷹”無人機，首架“歐洲鷹”曾計劃2012年中期交付，2015年具備完全作戰能力，項目的中途擱置可能導致計劃延期。

德國制造商Cassidian公司為該無人機平臺研發的綜合信號情報系統（ISIS）一直被看好。“歐洲鷹”ISIS旨在實現包含通信與雷達截獲能力在內的全面的信號情報功能。配備整套SIGINT傳感器的“歐洲鷹”于2013年1月在德國一個空軍基地完成了首次信號情報先進傳感器飛行測試，對雷達和通信輻射源進行了探測。“歐洲鷹”機載信號情報載荷包括干涉儀、數字接收機和射頻模塊，機頭下方有一副全向天線，并在左右兩側各裝一組天線陣。據稱，“歐洲鷹”信號情報載荷是一種“非常靈敏的傳感器”，能夠檢測到500km遠的輻射源信號，并能夠對雷達輻射進行定位和分類，其頻率覆蓋范圍為30kHz～30GHz。機載任務系統在自動模式下能夠對很寬的電磁頻譜進行連續監視，發現各種已知或未知輻射源；在手動模式下則能進行詳細的輻射源分析。系統在EGSS地面站中進行飛行任務監控及數據處理，傳感器可以將接收到的信號在機上進行預處理后發回地面，也可直接將原始數據發回地面。

“歐洲鷹”信號情報系統的特點，包括采用并行窄帶和寬帶接收機、人在回路功能（通過相應的地面站）、自動化程度高（包括自動信號分析與分類）、通信情報與電子情報結果相關、有效載荷任務計劃集成工具、預飛行前信息生成、系統監控以及飛行后評估等。系統主要硬件采用現場可編程門陣列（FPGA），從而可通過軟件重編程來滿足信號處理需求的改變。在每次任務飛行過程中，“歐洲鷹”均有可能掃描大范圍的雷達頻段，但主要針對特定頻率進行通信情報搜集。在執行通信偵聽時，可能會在任務飛行前對傳感器系統進行編程，以針對性探測事先確定的某些特定頻率。而在執行雷達信號偵察時，傳感器系統將采用寬帶檢測方式工作，而非針對少部分特定頻率。此外，系統還具有特定的輻射源識別能力，能夠區分同一種類型的兩部雷達。

除上述“歐洲鷹”項目外，德國萊茵金屬（Rheinmetall）防務電子公司也在開發兩種型號的KZO戰術信號情報無人機，用于裝備陸軍。

以色列

以色列國防工業部門研制了大量基于無人機的信號情報載荷。如以色列艾爾塔系統公司、艾利斯萊系統電子戰和信號情報公司、拉斐爾先進防御系統公司、塔迪蘭電子系統公司等研制生產的SIGINT載荷都適用于無人機。

艾爾塔為“蒼鷺”（Heron）中空長航時無人機提供兩種類型的信號情報載荷，一種是EL/K-7071一體化COMINT-DF系統，另一種是EL/L-8385一體化ESM/ELINT系統。這兩種系統主要用于執行中空長航時（MALE）/高空長航時（HALE）任務。其中，K-7071型是一種模塊化、小型化通信情報/測向系統，能夠解決密集通信網絡環境帶來的挑戰，完成遠距離長航時通信情報偵察任務，能夠搜索、截獲、測量、定位、分析、分類和監聽地面、空中和海上發出的各種移動性高、持續時間短以及信號參數頻繁改變的現代通信信號，采用干涉儀技術進行精確測向。整個系統由空中部分和地面部分組成，空中部分除無人機機體外，機上任務載荷包括搜索和測向接收機及其天線組件。地面部分包括無人機地面控制站及通信情報操作員工作站。任務載荷截獲通信信號后進行測量、濾波和預處理，之后由數據鏈傳回地面站進行進一步的處理、分類和定位，自動生成實時電子戰斗序列，對感興趣的信號進行監聽和記錄。EL/ K-7071系統應用廣泛，澳大利亞、加拿大、法國和印度軍隊使用的“蒼鷺”無人機上均裝有該系統。L-8385型電子情報載荷性能上與K-7071基本相當，系統構成基本相同，不同的只是L-8385型的目標是雷達信號，主要用于執行電子情報搜集。IAI公司宣稱，配備這種任務載荷的“蒼鷺”I型無人機在黎以戰爭中表現超過預期，當時該無人機主要用于搜集黎巴嫩的電子情報。

艾利斯萊公司于2004年研制成功其第一款輕型ESM/ELINT系統——AES-210系統，頻率覆蓋范圍為1～18GHz，重量約22kg，由裝在機內的電子組件和固定在飛機蒙皮上的轉型傳感器板和接收機組成。采用模塊化結構，安裝簡便。要求28V直流電源，功耗250W，電子組件能夠自冷，可以在-55℃、9000m高空工作，探測、識別和定位海面、空中和地面雷達目標。之后，該公司又研制生產了30～3000MHz的SKYFIX系列通信情報載荷，主要用于戰術無人機。載荷重量約25kg，分為蜂窩電話截獲（SKYFIX Cellular）、衛星電話截獲（SKYFIX Satellite）、通信情報搜集（SKYFIX COMINT）和測向（SKYFIX DF）等多種機型。以色列“赫爾墨斯”（Hermes）450無人機在機身之下機翼之上安裝了8副天線，將Elisra公司的AES-210 ESM/ELINT與SKYFIX通信情報/測向系統集于一體，具備較強的信號情報能力。

此外，拉斐爾公司生產銷售了大量TOP-SCAN電子支援/電子情報系統，非常適合裝載小型無人機。該系統重量不到15kg，工作頻段為0.5～18GHz，測向精度約為2°RMS。

無人機信號情報能力發展中的幾個問題

無人機信號情報能力發展較晚，目前仍處初級階段。從有人偵察機任務系統發展歷程和運用經驗看，無人機信號情報能力的發展也要有明確的需求，同時要考慮平臺和地面的諸多因素。

不同載荷的兼容和集成

無人機綜合情報、監視與偵察（ISR）能力的發展受到無人機可用電源、載重限制和機上可用空間等因素的約束。因此，無人機信號情報能力必然要考慮到與機上其他任務載荷的兼容和集成，并權衡孰重孰輕的問題。譬如，電子情報（ELINT）和通信情報（COMINT）要不要兼顧，若需求主要為反恐或制止暴亂，重點顯然是通信情報，若主要目標是鄰國的防空網絡，顯然兩種能力都要兼顧。國外一些開發商（如BAE系統、諾格等公司）正在通過采用圖形處理器（GPU）和小型基線信號情報天線陣列等技術，在無人機新型多情報系統的“三小”（小尺寸、小重量、小功率，SWaP）上下功夫，以使綜合ISR能力不僅能夠在“全球鷹”和“捕食者”這種較大型無人機平臺上應用，而且能夠集成到“影子”、“綜合者”之類小型戰術無人機上，從而拓寬和擴大無人機信號情報能力的應用范圍和層級。

平臺的生存問題

雖然信號情報與成像傳感器間的交叉引導被證實在阿富汗和伊拉克戰場上非常有效，但這種任務飛機的使用仍然要面對特定區域中的面空威脅和空空威脅。即使是MQ-9“死神”這種非常優秀的無人機系統，也只能在相對安全的空域使用。實際上，如果敵方對這種戰術無人機信號情報行動有比較有效的應對手段，那么無人機仍不得不被限制在防區外使用。除非用戶愿意蒙受戰斗損毀的風險。

情報的傳輸和處理

當前無人機信號情報能力實現的一個關鍵，是需要地面處理系統支持機載搜集單元，并需要視距和/或衛星鏈路傳輸來提高系統運用效能，而這種鏈路存在帶寬、距離等許多固有限制。另外，歐美還比較關注人力資源的問題，認為這個因素可能會在一定程度上抑制信號情報無人機的發展，應通過提高系統的自動化水平來解決離線處理、信號情報操作員訓練以及專家團隊建設帶來的成本問題。

不斷發展的信號環境

盡管機載信號情報解決方案在不斷發展，但同樣不斷發展的信號環境也帶來了巨大挑戰。信號情報界必須緊跟商用市場的步伐，特別是移動通信在數量和帶寬方面爆炸式的發展。美國一家開發COMINT接收機的專業公司總裁認為，通信市場正在向更高頻段擴展，正在使用更先進的正交調幅（QAM）和多入多出（MIMO）技術，以提高有效的數據帶寬。令人欣慰的是，支持這些商業技術發展的組件和信號處理技術同樣也適用于信號情報。薩博公司安全與防御分部信號情報業務開發主管克里斯托？佩爾斯特（Christo Pelster）認為：“高性能現場可編程門陣列（FPGA）在過去10年間已發展得很成熟，可以滿足實時處理大量截獲信號數據的需求。當前使用的速率非常高的模數轉換器使接收機（它離天線系統越來越近）的解調和處理更靠近天線，從而涌現出了直接采樣接收機或數字下變頻器（DDC）。目前，固件升級已經能夠輕而易舉地實現，這種靈活性確保了信號情報傳感器系統在未來有能力應對持續發展的信號環境。”

（責任編輯：王瀟一）