反無人機蜂群作戰的預警探測難點分析及對策措施*

張 旭 陳明珣 李晶晶

（空軍預警學院 武漢 430019）

1 引言

隨著無人機裝備和技術的迅猛發展，無人機蜂群迅速應用于實戰。2018 年1 月敘利亞恐怖分子運用小型固定翼無人機集群攻擊俄羅斯“赫梅米姆”空軍基地，2019 年9 月也門胡塞武裝運用無人機蜂群襲擊沙特油田，2020年9月阿塞拜疆運用無人機“蜂群戰術”首次摧毀亞美尼亞S-300（薩姆-10）防空導彈和“驅蟲劑”-1 反無人機電子戰系統（如圖1），2022 年2 月烏克蘭成功使用多架TB-2察打一體無人機，摧毀俄軍車隊防空系統。無人機蜂群作戰同時集中了無人機技術優勢和系統族群優勢，在未來戰爭中的威脅更加凸顯。以美軍為首的軍事強國從頂層設計、裝備技術、戰法創新、演練試驗等方面，率先開展了反無人機蜂群的相關研究。美軍認為，反無人機蜂群作戰中提早探測識別，準確預警報知，持續跟蹤掌握仍是最大難題和最重要的環節。

圖1 納卡沖突中TB-2摧毀亞美尼亞陣地和主戰坦克

2 反無人機蜂群作戰預警探測難點分析

反無人機蜂群作戰的預警探測是指利用探測、監視以及通信技術手段，搜索發現和跟蹤識別無人機蜂群目標，為己方及時、準確地提供預先情報，以便全面掌握戰場態勢，實施有效抗擊或防護。與傳統有人飛機和導彈不同，無人機蜂群集目標小、數量多、無中心、自主性、高動態、低成本、高度低等特點于一身，對未來戰爭具有顛覆性影響，傳統預警探測體系面臨失效風險。

2.1 目標小、隱身化，導致看不清

無人機蜂群的預警探測一般采用雷達探測、光學/紅外探測和聲學探測等方式，但其探測能力均受限于無人機蜂群目標的隱身特性，具體表現在：一是RCS 小，電磁信號弱。測試表明，目標RCS 每降低一個數量級，雷達探測威力將下降約45%。無人機蜂群編組通常為小型或微型無人機，尺寸小，采用吸波材料制成，加上結構上的設計，RCS 可低至0.0015m2，電磁信號十分微弱，低空超低空飛行時，RCS受地物雜波、海雜波及氣象雜波影響較大，對其探測距離更近。二是光學、紅外特征不明顯。美軍典型的“郊狼”“山鶉”無人機蜂群平臺均采用電力驅動（如圖2），紅外輻射主要是工作狀態下發熱的電池、機身外殼產生的紅外輻射以及反射的太陽輻射，輻射強度較小。對采用弱光線反射涂層的大、中型無人機光學探測距離平均在5km～15km，小型微型無人機探測距離更近。在光學放大情況下可以擴大對無人機的探測距離，但此時掃描范圍將變小，發現概率隨之變低。三是聲音信號微弱，易被覆蓋。通過捕捉蜂群無人機在飛行過程中產生的氣動噪聲和機械噪聲，與已知音頻指紋庫對比，可用于對無人機蜂群的探測。但該方法使用條件較為苛刻且易受環境噪聲影響，虛警概率較高，實際使用效果較差。

圖2 3D打印的山鶉無人機和郊狼無人機

2.2 低慢性，自主化，導致探測難

無人機蜂群飛行時速一般在200km以下，飛行高度一般在1000m 以下，屬于典型“低慢小”目標。實際作戰中處于高度自治狀態，蜂群個體之間通過自組織網絡共享一個大腦，可依據作戰階段和任務隨時調整軌跡航線。導致對其探測有以下難度：一是信號檢測難。低空飛行時，距離地面、樹木和鳥類等物體較近，易受到建筑物遮擋、地物雜波干擾和鳥類虛警等。低速飛行或懸停狀態下，容易在加裝動目標顯示設定速度門限的雷達上漏掉。二是“一網捕盡”難。蜂群飛行，無需提前預設航跡程序，可自行頻繁變換高度和速度，群體間可在垂直方向和水平方向實時調整飛行軌跡和姿態，在廣域的作戰空間或聚焦成點，或分散成片，呈現出點多面廣的作戰姿態，極難一次性被防空預警系統捕捉。三是持續跟蹤難。蜂群無人機的飛行控制具有較強自主避障能力，能在低空、超低空利用地形地貌和雷達探測盲區實施機動，可有效規避預警系統連續追蹤，加之RCS 隨飛行姿態變化，發現目標回波也容易丟失，難以持續跟蹤。

2.3 規模大，突防強，指揮處置難

蜂群無人機主要利用大型運載平臺，在特定區域釋放，通過彼此協同，具有更強的突防能力。同時，其突防能力與蜂群無人機數量成正相關（如圖3）。即使是世界上最先進的“宙斯盾”系統，面對5架～10 架從各個方向來襲的無人機蜂群攻擊，也無法做到全部有效攔截。對預警探測系統指揮處置帶來以下困難：一是處置時間受限。蜂群無人機為彌補航程距離和飛行速度的不足，常采用臨門突防的方式由母機運送至防區外投放，采用低空突防的方式，隱蔽抵近防空預警系統，并突然發起進攻。對“郊狼”“山鶉”蜂群無人機的探測距離約為數十公里，遠小于其作戰半徑，面對蜂群飽和攻擊，將極大壓縮預警裝備模式轉化及作戰指揮的反應時間。二是數量難以分辨。蜂群目標編隊飛行間距一般為十米至百米之間，現有預警雷達裝備分辨率一般為百米量級，角度分辨率為度級，如多架蜂群無人機位于雷達同一“距離-角度”分辨單元內，很容易被當成一個目標進行跟蹤探測，無法有效地分辨編隊無人機群的個體數量。三是數據關聯難。執行作戰任務時，大規模蜂群無人機根據指令，在密集目標環境下目標相互接近，航跡交叉、分岔，目標航跡難以正確關聯融合，錯誤的關聯可能導致目標測量數據起伏以至于目標丟失。

圖3 超級大黃蜂釋放山鶉和無人機集群

3 反無人機蜂群作戰預警探測對策措施

從上述探測難點分析可知，現有防空預警系統在反無人機蜂群作戰中仍然存在看不到、跟不上、辯不準等技術缺陷，因此必須從建立多元融合探測、編織多層預警網絡、發揮移動探測能力、開展裝備運用精訓等方面研究提升對無人機蜂群作戰的整體預警探測能力。

3.1 建立多元融合探測

單一的預警探測手段無法獨立完成對無人機蜂群目標的全程預警探測，必須將雷達、射頻傳感器、光電傳感器、聲響傳感器和其他探測器組合起來建立多維預警探測網。雷達探測主要用于搜索和發現無人機蜂群目標，分辨出間距較近的無人機蜂群，初略判斷蜂群的數量，并進行概略定位；光電偵測用于定位蜂群目標位置，與雷達探測的結果相互融合、互相印證，光電跟蹤識別用于對目標進行確認和為武器系統提供精確的目標位置引導；射頻探測用于識別出隱秘飛行的低空目標；聲學探測作為輔助探測手段，用于提高近距離探測的響應速度和精度。操作過程可參考以下程序：對于來襲目標，首先通過雷達搜索遠距離空中目標，發現目標后告警并在目標距離達到警戒值時，引導紅外和可見光復合攝像機實現全景周視搜索，實現多目標跟蹤與識別。在對目標進行成像、識別后，形成態勢信息。對疑似威脅目標啟動凝視探測程序，通過增強回波累積，獲得較高的信噪比，以提高探測概率，降低虛警率，提高測角精度。確定威脅目標后對其進行鎖定，調轉激光、聲學探測裝置，進行高精度測距，將GPS坐標、距離信息、位置信息等發送至向指揮控制。

3.2 編織多層預警網絡

梯次配置，遠近互補。在敵可能來襲方向上，合理配置遠、中、近程雷達。與“全球鷹”“捕食者”等大型長航時無人機不同，小型無人機的續航能力和作戰半徑有限，需要運輸機等載機平臺送至防區外發射。使用天波超視距等遠程地基雷達，密切監視遠海區域無人機蜂群投放平臺動向，對遠距離目標提供早期概略預警，同時使用部署在邊境、沿海一線的遠程防空預警雷達進行密切監視。但遠程雷達受分辨率低和掠地角大的影響，難以探測RCS小和低空蜂群目標。針對漏網無人機，研判其進襲方向和目標，在其進入探測威力范圍后，采用中、近程三坐標警戒雷達和低空補盲雷達進行監視和跟蹤，同時著手使用捷變多波束雷達探測、跟蹤小型無人機，識別“低慢小”目標。確?！凹皶r發現、穩定跟蹤、準確判性”?？盏貐f同，高低搭配。無人機蜂群通常按照預先任務規劃編成多組，自動進行低空避障飛行，且保持無線電靜默，受地球曲率和地物遮擋限制，傳統地面雷達難以發揮效能。可利用空中預警機、長航時大中型無人機和系留浮空器等搭載雷達實施高低方向自上而下的無盲區探測，同時配合地面雷達輔助。為使預警探測體系的大威力、全覆蓋、全天候/全天時、低成本等優勢發揮，必須充分運用現有空-地預警系統的多平臺傳感器對無人機蜂群進行協同探測，適時優化部署，適當前移、梯次配備、頻率覆蓋，充分發揮各型探測裝備、信息系統和偵察人員的作用，拓寬情報來源渠道，增加預警反應和打擊攔截準備時間。

3.3 發揮移動探測能力

傳統探測手段通常受到探測距離、探測盲區、跟蹤識別精度的限制，以及“軟”“硬”殺傷威脅，因此可以考慮在固定部署雷達基礎上，發揮移動探測能力。主要形式有機載平臺探測、車載平臺探測或者兩者之間的結合。機載平臺探測，常規裝備為預警機平臺，具有較強的機動性和大視野。此外機載平臺還可運用“以彼之道還治彼身”的思想，實施多無人機協同探測，使用大量成本低、機動強且裝載照相、光電、紅外、電子偵察的傳感器無人機形成蜂群來探測蜂群。其優勢在于：可以實現長時間、大范圍、無死角的智能化無人監控；可隱蔽飛行抵近目標，可獲得更高品質的目標信息；可搭載打擊裝置實現發現即摧毀的反制效果。方式一，無人機蜂群協同探測，多架裝載無源探測設備的無人機，對目標輻射源進行參數測量，再將測量的信號傳送至不同的控制中心站，然后通過到達時間差（TDOA）進行定位。方式二，無人機蜂群外輻射源探測，借助特定的外輻射源對目標無人機進行照射，再通過接收外輻射源的直達波和經目標反射后的回波進行相關處理，對目標進行定位。特定外輻射源通常是己方的預警機、地面電臺或者地面雷達等。車載平臺探測，是實現車輛邊行進、邊天線掃描的探測能力，可提升探測觸角和更強生存能力。相互結合探測，實際作戰過程中，可將三者結合，將預警機和車載機動雷達作為雷達照射源和指揮機構，無人機前出實施遠程偵察、識別和定位，將接收到了目標信息進行預處理后傳送至地面機動雷達和空中預警機平臺進行融合處理，達到“1+1+1＞3”的探測效能倍增效應。其優勢在于：既可以發揮上述無人機探測蜂群優勢，也可保護預警機和機動雷達自身安全；還可延伸預警機和機動雷達探測能力，擴大整個預警系統覆蓋范圍。

3.4 開展裝備運用精訓

組織專攻精煉，組織實兵檢飛，使用透波材質飛行器作為假想敵或者使用無人機蜂群實際對預警體系進行檢飛，實際檢驗各波段雷達對蜂群無人機的探測能力、探測距離，進一步優化雷達換裝、部署，戰時更好篩選出能夠發現掌握無人機蜂群的骨干雷達。提升發現技能，學習蜂群目標特點規律、影響蜂群目標發現掌握的因素及對策措施，靈活設置工作方式、天線俯仰、波束俯仰、天線轉速調整、開窗放大、門限調整等操作，及時發現并連續掌握蜂群目標；牢記固定地物回波，不斷研究探索各型雷達搜索發現蜂群目標的基本、高級和輔助操作方法，挖掘雷達極限性能，做好不同高度層雷達最佳工作方式選擇積累。提升識別判性技能，重點學習目標情報全要素內容，目標在P 顯、A 顯、三維顯示中回波特征描述方法，利用開窗、雜波圖、匿影、對消、高分辨通道、敵我識別、二次雷達操作等手段對目標屬性、機型、架數準確判斷，積累各類空中目標回波特征，不斷完善各型雷達回波特征描述規范，實時更新，及時備案；熟練掌握各類空中目標飛行規律，找準判定關鍵依據；充分利用目標回波特征積累數據，加大目標回波特征研究力度，在日常值勤中不斷總結各類目標回波特征規律，不斷增強識別判性能力。加強自身防護，加強日常電磁管控，及時更換不同體制雷達的值班編組，制定機動靈活的雷達靜默戰術，讓敵無從探測；在敵重點偵察區域內，保留一定程度的殺手锏雷達，防止被敵一鍋端；合理搭配使用機動雷達和低功率和無源雷達，充分發揮其靈活機動、自身不發射電磁波的特性，保護自身安全，確保戰時情報組網韌性。加強作戰籌劃，無人機蜂群作戰中時間以分秒計算、空間以米甚至是分米厘米計算，必須做到精確籌劃。作戰籌劃必須摒棄過去傳統的定性籌劃方法，變定性籌劃為定量籌劃，變粗放籌劃為精確籌劃，變封閉式籌劃為開放式籌劃，充分利用防空預警戰勤籌劃系統、效能評估系統和兵力測算系統進行模擬仿真、推演評估、輔助計算，確保相關數據的精確性、及時性。

4 結語

現在各類無人機系統大量出現，無人作戰正在深刻改變戰爭面貌。無人機蜂群作戰憑借“低成本”“大規?！薄皬婏柡汀薄案叻稚ⅰ钡泉氂刑攸c和當前的“多功能”“小規?！薄案咝阅堋薄熬_化”的精兵作戰有很大區別，對未來戰爭具有顛覆性影響，傳統預警探測體系對其可能面臨失效風險。面對無人機蜂群作戰這種新質作戰樣式，必須轉變作戰理念，加快技術攻關與戰術研練，抓緊研究制衡對策。如何通過加強反無人機蜂群裝備技術研究，構建新型作戰模式手段，更好發揮現有預警力量最大效益，提升預警探測在反無人機蜂群作戰中的作用，是當前必須認真思考和亟需研究解決的緊迫問題。