近年来,以无人机为代表的无人化、智能化装备迅猛发展,其应用场景也从陆地快速扩展到海洋。在军事领域,无人机具有海上情报侦察、火力引导、通信中继、电子对抗等功能,特别是低慢小无人机及其集群,因具备隐蔽性强、机动性高、成本低廉等优势,在海上侦察、监视、袭扰、攻击等行动中被广泛使用,成为新的威胁源。本文系统梳理了海上无人机威胁主要特点与反制难点,提出了海上反无人机技术运用原则和分层防御体系的构建思路,并对未来反无人技术发展与作战运用重点方向进行了探索,旨在为提升海上应对无人机威胁的体系化能力提供参考。
无人机对舰船威胁
海上无人机威胁的主要特点与反制难点
海上面临的无人机威胁,特别是低慢小无人机及其集群,呈现出以下特点,并构成了反制难点。
目标特性隐蔽,探测发现难。低慢小无人机普遍位20~300米低空贴海飞行,加之其机身尺寸通常在0.5~2米范围内,翼展不超过3米,雷达散射截面积极低(可低至0.01㎡以下),使其回波信号极易淹没在海杂波中,传统舰载搜索雷达发现目标距离相对较短(一般不超过10千米),存在探测盲区。
突防方式灵活,预警时间短。无人机通过低空掠海飞行,能够借助地球曲率和海浪掩护实现对雷达探测的有效规避。有些无人机还采用了隐身设计,并喷涂隐身涂料,进一步降低了其被雷达探测到的概率;还有些无人机采取静默飞行、猝然升空等突防动作,使防御方的反应时间被压缩。
集群作战饱和,抗击压力大。舰艇火力通道和拦截弹药有限,面对无人机蜂群从不同方向、不同高度发起的饱和式攻击,抗击压力极大。同时无人机蜂群攻击性价比极高,给传统的点防御武器系统造成巨大威胁。
平台依赖弱化,源头打击难。一些轻小型无人机可由小型船艇、甚至伪装成的民船放飞,且其控制站也可异船部署,进行远程操控。所以,如打击发射平台等传统的区域拒止手段在海上较难实施。
电磁环境复杂,干扰协同难。海上频段拥挤,无人机通信、导航信号可能混杂在民船通信等信号中,精准干扰难。实施大功率干扰则可能使己方通信、导航设施遭到破坏,因此对干扰的精确性和协同性具有较高的要求。
附带损伤敏感,手段选择慎。在商船密集航道、近岸水域或海上石油平台等敏感区域进行反无时,使用硬杀伤武器可能会使无人机被击毁时产生碎片伤人等附带损伤,这就要求反制手段具备可控性、低附带损伤性。
海上反无人机主要技术手段及其运用分析
海上反无人机是一个涵盖“侦、识、扰、控、毁”的完整链条,需综合运用多种技术手段。
探测与识别技术。在“侦、识”方面,需重点关注雷达探测、光电探测、无线电频谱探测、多源融合识别等4个方面的技术手段。
一是雷达探测。雷达探测是海上广域预警的核心探测手段,但传统雷达探测存在低空无人机回波易被杂波淹没等问题,针对低慢小目标雷达截面积小、难以被发现等难点,现代C-UAS雷达(如脉冲多普勒雷达、调频连续波雷达)需不断优化。采用高频段、高分辨率、低副瓣技术的相控阵雷达,其卓越的角分辨率能够更加精确区分无人机,多目标跟踪能力对区域内的无人机集群更为有效,需加强先进的杂波抑制和目标检测算法研究。同时多雷达组网、舰机/舰岸雷达协同,能够有效补足单一舰载雷达探测盲区,提升连续跟踪性能。
传统舰载搜索雷达难以发现低慢小目标
二是光电探测。可用于对雷达隐身或低散射截面积目标的末端跟踪与识别。首先是视觉光电探测,在近距离提供高精度目标图像和跟踪数据。工作原理是通过机器视觉算法,如深度学习目标检测对无人机外形特征进行识别与跟踪,能够提供可视化信息辅助人工判别,但存在受雨雾雪天气影响大、不具备全天候探测能力等问题。其次是红外热成像探测,核心优势在于不依赖可见光,可在夜间、弱光照及一定的烟雾条件下有效工作,弥补了光学摄像头的短板。光电探测还需发展多光谱、高灵敏度成像技术,从而提升复杂背景下对微弱目标的探测与辨识能力。
三是无线电频谱探测。该探测手段是通过侦测无人机与操控站之间的通信或图传信号进行无源探测、识别和测向定位的一种手段。利用高增益宽频侦测天线扫描空域,捕获可疑信号后,通过频谱分析仪测量频率、带宽、功率、调制方式等参数;结合特征数据库和智能分析算法,可识别无人机型号、品牌甚至操作模式;基于多点测向或时差定位技术,能够对信号源进行定位。该技术成本较低、隐蔽性好,但对静默无人机无能为力,且受信号衰减等因素影响,在复杂电磁环境中易受干扰。
四是多源融合识别。任何单一的探测手段均有局限性,必须构建以舰载指挥控制系统为核心的多源信息融合体系,集雷达、光电、频谱甚至电子侦察情报于一体,利用生成式人工智能、机器学习算法,实现数据关联、目标融合、特征识别与威胁评估,从而提高海上环境中对无人机的早期发现、持续跟踪和精准识别的能力。
干扰与欺骗技术。在“扰、控”方面,需重点关注通信链路干扰、导航信号干扰与欺骗、协议级入侵与控制、以雷达诱饵实施诱骗等4个方面的技术手段。
通信链路干扰示意图
一是通信链路干扰。通过发射大功率干扰信号实施频谱压制,切断无人机与操控终端之间的通信链路,使其失控迫降或返航。这是目前较为常用且较为成熟的软杀伤手段。在海上使用时需要做好针对性频段的选择与功率的管控,以免对自身通信产生影响。
二是导航信号干扰与欺骗。无人机通常依靠GPS在内的全球卫星导航系统(GNSS)进行定位,可通过干扰其GNSS信号,使无人机失去定位能力,或通过发射虚假的GNSS信号使无人机导航出现混乱,从而偏离原定目标或方向。
三是协议级入侵与控制。通过破解无人机与操控终端之间的通信协议,依靠无线网络注入技术将控制指令直接注入到无人机,从而实现“接管”,使无人机被俘获或改变航线。该技术虽然难度较大,但能够精确攻击,且可从俘获的无人机上获取高价值情报。
四是以雷达诱饵实施诱骗。在舰艇周围布置多个废旧雷达或模拟雷达信号源,当无人机来袭时,由舰艇统一指挥控制使无人机失去对真实目标雷达信号的跟踪,从而破坏其探测、干扰和打击能力。
拦截与毁伤技术。在“毁”方面,需重点关注传统动能武器、定向能武器,以及其他硬杀伤技术等方面的技术手段。
一是传统动能武器。主要包括防空导弹、传统近防武器系统和软杀伤辅助的硬杀伤。防空导弹可改造为大杀伤半径防空导弹,在头部加装钢珠或石墨烯,能够对无人机进行有效物理摧毁或致其短路。但导弹的效费比低,不适合大批量使用,主要用于应对高价值或高威胁目标。传统近防武器系统采用“密集阵”等系统进行拦截,具有射速高的特点,一般用于末端防御,但拦截成本高,应对大规模无人机集群时弹药有限。而软杀伤辅助的硬杀伤,则是使用高压水枪或水炮、霰弹、破片弹药、网捕弹药等手段,对临近无人机造成低伤害,从而达到拦截的目的。
密集阵近防系统一般是美军拦截来袭导弹的最后一道防线
二是定向能武器。主要包括高能激光武器和高功率微波武器。高能激光武器是以高能激光对无人机进行攻击,具有“无限弹药”与瞬时拦截特性,发射成本极低,能够快速应对多波次、多目标,是应对无人机集群的理想手段。高功率微波武器是以面杀伤为主,通过微波脉冲攻击能够同时瘫痪一个扇区内多架无人机的电子系统,特别适合反无人机集群,但在使用时,需精准控制作用距离、定向性和对己方装备的附带影响。
三是其他硬杀伤技术。海上反无人机的硬杀伤技术主要包括“以机反机”,即发射专用拦截无人机,通过撞击、发射捕捉网、携带干扰设备抵近干扰等方式,对来袭无人机进行拦截。这种方式灵活、可回收、附带损伤小,适合海上复杂环境,但需解决舰艇搭载、快速发射、协同控制等问题。
海上反无人机技术运用原则与体系构建
基于对海上反无人机的主要特点、技术运用等分析,初步提出海上反无人机应遵循的技术运用原则和分层防御体系的构建思路。
技术运用原则。结合海上特殊环境,海上反无人机的技术运用应重点遵循5点原则。
一是体系融合,多域协同。反无人机行动由专业电子对抗力量和非专业常规力量共同组成,不能依赖单一装备,必须融入海上作战体系,实现侦、控、打、评链路贯通,并与空基、岸基甚至天基力量协同,形成一体化防空反导体系下的反无人机子体系。
二是软硬兼备,梯次拦截。采取先软后硬的复合防御策略,以软杀伤为先导、硬杀伤为后盾。按照“远距预警干扰、中距软硬协同、近距多层硬杀伤”的理念,合理设置拦截层次,梯次使用反制武器。
三是精准高效,效费比高。首选低成本、可重复使用的软杀伤和定向能武器,慎用昂贵的中远程防空导弹;优先发展智能火力分配系统,确保以高效费比手段拦截威胁。
四是适应环境,可靠性强。所有技术装备在列装部署之前,均须通过严格的海洋环境适应性试验测试。此类试验主要是验证设备在高盐雾、高湿度环境以及持续颠振与复杂电磁干扰等综合因素作用下的环境适应能力,确保其在恶劣海况与强对抗条件下,仍能保持稳定可靠的工作状态。
五是人机结合,智能自主。在关键决策节点上维持必要的“人在回路”机制,以保证对作战进程的可靠掌控。大力推进生成式人工智能在目标识别、威胁等级排序、火力分配及协同控制等环节的应用,通过智能技术的嵌入,推动系统向高度自动化与智能化演进,从而有效压缩“观察—判断—决策—行动”的完整循环周期。
海上分层防御体系构建思路。参照“要地防御”的思想,根据海上舰艇编队机动防御特点,可构建以“外层预警驱离区、中层协同防护区、内层防御核心区”为基础的三层海上反无人机防御体系。
一是外层预警驱离区(数十至上百千米)。主要依靠编队预警机、前出警戒舰艇的远程雷达、电子侦察设备,以及天基/岸基信息支援,实现早期预警。发现可疑无人机后,首先通过远程通信干扰、导航欺骗等软杀伤手段进行警告和驱离。
二是中层协同防护区(十至数十千米)。当无人机突破外层或直接在内层被发现时,综合运用舰载中程雷达、光电系统进行追踪,使用大功率定向干扰、高功率微波等面防御武器形成阻拦圈,再配合指挥、拦截无人机、低成本拦截导弹以及编队内其他舰艇协同火力,对集群或高威胁目标进行攻击。
三是内层防御核心区(数千米以内)。该区域属于最后防御层,必须确保舰艇安全。采用舰载近程搜索雷达、光电跟踪系统和电子战系统进行精准目标指引,动用近防武器系统、高能激光武器、便携式干扰设备以及各类轻武器对穿透中层防御之后,仍然存活下来的残存目标或突然靠近的近距离目标,实施硬杀伤。
舰载激光武器
各层之间通过高速数据链和统一指挥控制系统紧密链接,实现情报实时共享、火力灵活分配、行动协同一致。
未来发展趋势与建议
智能化与自主化。随着无人机技术的集群化演进,传统人工干预已难以应对复杂变化的作战场景,未来反无人机系统的核心在于深度嵌入人工智能。在目标识别领域,人工智能驱动的多模态感知系统能够融合雷达、光电和红外,在复杂背景下精准识别无人机。在智能干扰层面,面对采用自适应跳频和扩频通信的先进无人机,传统宽带阻塞式干扰效率低下且易影响己方设备,未来的干扰机将具备“认知电子战”能力,通过实时侦收、分析,利用强化学习算法预测其通信窗口并进行干扰。以无人机蜂群反制无人机蜂群威胁时,需具备自主编队、动态任务分配和协同拦截能力,生成式人工智能可在战术推演、协同路径规划和突发情况处置中发挥重要作用。
多技术深度融合。单一传感器或单一杀伤手段均存在物理局限性,所以未来反无人机系统是集“侦察、控制、打击、评判”于一体的综合系统。硬件层面上,将雷达、光电/红外摄像机、无线电频谱监测仪集成于同一平台;数据层面上,通过开放式架构和边缘计算,将多源探测数据进行融合,形成统一的融合航迹与综合识别结果;杀伤层面上,系统根据目标类型、距离和环境条件,智能选择软/硬杀伤手段,实现“先软后硬”的阶梯式拦截。
低成本和分布式。针对无人机蜂群不对称作战这一挑战,传统的“用导弹打无人机”模式在经济上不可持续。所以未来反无人机作战必须引入“低成本分布式”理念,即一方面研发大量可消耗的微型拦截弹和侦察/干扰无人机,单机成本控制在极低水平,可大规模列装。另一方面,侦察无人机、干扰无人机、拦截无人机分布式组网部署,通过节点分散提高系统的生存性,即使部分节点被摧毁,整体作战能力依然保持完整。
新概念武器实用化。高能激光和高功率微波武器具有“光速交战、效费比高、深弹仓”的独特优势,各国正积极试验以求完成实战化部署。高能激光武器需进一步提高光纤激光器功率、改善光束质量,从而克服大气湍流和海上盐雾的影响,实现更远距离的稳定毁伤。高功率微波武器重点则在于提升脉冲功率、优化定向辐射天线,并解决重复频率工作时的散热和电源问题。随着功率密度不断提升和体积持续缩小,这两种定向能武器将与舰载火炮、导弹共同构成远中近、软硬结合的多层防御圈。
体系对抗。无人机作战已不再是单一平台的对抗,而是背后整个作战体系的较量。反无人机作战也必须跳出“盯着无人机打”的战术思维,上升到体系对抗的高度。这意味着不仅要对无人机进行“末端拦截”,还要“打击源头、阻断链路、摧毁节点”。网络空间上对无人机的地面控制站、数据链中继节点实施网络入侵或阻断攻击,切断其“神经中枢”与“神经末梢”的联系;火力层面上通过远程火箭炮、巡航导弹等对无人机发射阵地、指挥方舱和储备仓库实施精确打击,从源头上消灭威胁;电磁空间上对敌方通信卫星、预警机或无人机中继站实施电子压制,破坏其超视距作战能力。
结 语
随着战争形态的演进,海上反无人机成为一个新课题,其技术运用复杂,涉及多学科交叉和体系化建设。面对日益智能化、集群化、低成本的无人机威胁,海上力量必须改变传统防空思维,树立体系对抗、成本对抗、智能对抗的理念。通过持续技术创新,研发软硬兼施、高低搭配、成本均衡、适应海上环境的反无人机装备体系,并构建与之相适应的作战概念,才能在未来海上斗争中有效捍卫海上安全。
转自《军事文摘》