電子攻擊系統(tǒng)的新趨勢是要在確保對盟軍能力附帶損傷最小的情況下對敵方通信系統(tǒng)進(jìn)行壓制。
對現(xiàn)代化軍隊(duì)來說,在網(wǎng)絡(luò)化戰(zhàn)斗空間使用射頻干擾機(jī)會面臨諸多困難。其自身的通信系統(tǒng)以及友方部隊(duì)、民間實(shí)體(包括政府機(jī)構(gòu)、非政府組織、公司和個(gè)人)的通信系統(tǒng)都高度依賴于不間斷的接入無線電波。
軍方必須能夠保護(hù)其部隊(duì)不受遙控簡易爆炸裝置(RCIED)的攻擊,干擾敵方戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng),并破壞其監(jiān)視、目標(biāo)獲取、定位與武器制導(dǎo)雷達(dá)和炮彈,同時(shí)還要保持自身的通信與盟友的協(xié)同,且只引起最小的附帶損傷。
為此,新一代靈巧型多功能軍隊(duì)防護(hù)與電子攻擊系統(tǒng)正在涌現(xiàn),這得益于先進(jìn)的軟件定義無線電和計(jì)算機(jī)處理技術(shù)。
同一目標(biāo)
盡管技術(shù)在進(jìn)步,電子戰(zhàn)的基本原理從未改變。其中一點(diǎn)是任何通信干擾機(jī)的目標(biāo)總是無線電接收機(jī)。該接收機(jī)可能是戰(zhàn)斗機(jī)載雷達(dá)系統(tǒng)、導(dǎo)彈導(dǎo)引頭、裝甲車載戰(zhàn)斗無線電設(shè)備、士兵個(gè)人任務(wù)無線電設(shè)備或連接IED炸彈的移動(dòng)電話的一個(gè)組成部分。
干擾機(jī)的任務(wù)是確保敵方接收機(jī)及其相關(guān)信號處理系統(tǒng)無法提取所需信息,要么是采用噪聲淹沒有效信號,即覆蓋干擾;要么是讓雷達(dá)處理器得出所跟蹤目標(biāo)的錯(cuò)誤速度或位置信息,即欺騙干擾。例如,在對抗IED任務(wù)中使用的干擾機(jī)通常是采用覆蓋干擾來阻止炸彈中的接收機(jī)獲取爆炸信號,而飛機(jī)上的自衛(wèi)干擾機(jī)則可能采用欺騙干擾使敵方雷達(dá)跟蹤到虛假目標(biāo)。
無論是用噪聲壓制有效信號還是欺騙雷達(dá)處理器上目標(biāo)的位置,干擾機(jī)通常必須克服功率的不利因素,即干擾機(jī)不得不同時(shí)覆蓋所有的基礎(chǔ)頻率和方位,除非它已經(jīng)獲得了非常精準(zhǔn)的情報(bào)。這通常意味著干擾機(jī)要在寬頻段內(nèi)發(fā)射高功率信號,這對無線電通信系統(tǒng)來說是非常不友好的。
長期以來,操作人員分配整個(gè)通信計(jì)劃時(shí)不得不面對此難題,這種情況因?yàn)镽CIED威脅和戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)場網(wǎng)絡(luò)的快速擴(kuò)張而加劇。雖然恰當(dāng)?shù)囊?guī)劃能帶來一些緩解,但作戰(zhàn)人員通常不得不在通信系統(tǒng)和對抗措施之間做出選擇。
友好相處
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哈里斯公司的iProTxS是與無線電設(shè)備和電子對抗設(shè)備連接的獨(dú)立判斷箱
工業(yè)部門有多種方式來解決此難題,不過其中被廣泛認(rèn)為是最有效的兩種方式是對干擾機(jī)本身的智能管理,以及采用中間方技術(shù)來關(guān)聯(lián)平臺上的干擾機(jī)和通信無線電設(shè)備,讓它們能夠一起“友好相處”。第二種方式中的佼佼者是生產(chǎn)綜合防護(hù)與傳輸系統(tǒng)(iProTxS)的哈里斯公司(iProTxS以前由Exelis公司生產(chǎn),2015年該公司被哈里斯收購),iProTxS采用獨(dú)立判斷箱與無線電設(shè)備和電子對抗設(shè)備連接,目前有車載式和士兵背負(fù)式型號。
在2016年9月英國倫敦舉辦的國際防務(wù)與安全裝備展上,哈里斯公司位于英國貝新斯托克工廠的總經(jīng)理克里斯·里斯(ChrisReith)描述了以前在電子對抗強(qiáng)干擾環(huán)境中進(jìn)行通信的方法的局限,例如采用頻率濾波器。
他說:“它們都非常龐大并只能工作在固定頻帶,因此限制了無線電通信系統(tǒng)的能力,因?yàn)榇蟛糠譄o線電通信系統(tǒng)尤其在戰(zhàn)術(shù)環(huán)境中的都工作在寬頻范圍并會跳頻。而且它們還采用某些公開的通信技術(shù),可能會被用于對其進(jìn)行干擾、截獲或者定位?!?/p>
里斯稱,如果敵方發(fā)現(xiàn)濾波器系統(tǒng)使用的特定頻段正在工作,他們就知道要在哪里集中力量。相比而言,iProTxS采用的技術(shù)不是基于頻率的,能夠讓無線電設(shè)備使用所有的設(shè)計(jì)頻段,并且當(dāng)干擾機(jī)工作時(shí)系統(tǒng)還能具有電子反干擾技術(shù)。他說:“它工作在無線電設(shè)備與干擾機(jī)之間,使通信進(jìn)行得非常隱秘,不會被覺察也不會影響干擾機(jī)?!?/p>
通信保留
為了讓通信無線電設(shè)備和干擾機(jī)互相連接并通信,哈里斯公司采用了一種能在干擾時(shí)保留無線電設(shè)備大部分通信能力的嚴(yán)密保護(hù)技術(shù)。
里斯說:“當(dāng)你工作在電子對抗環(huán)境中時(shí),必將在一定程度上影響你的通信。iProTxS能讓你獲得約80-90%的通信能力?!?/p>
他稱在阿富汗,對類似iProTxS系統(tǒng)的需求越來越明顯,那里的護(hù)衛(wèi)行動(dòng)嚴(yán)重依賴用電子對抗措施去對抗RCIED威脅,因此不僅要在防護(hù)性干擾與通信之間選擇,還要在防護(hù)與協(xié)同之間選擇。
里斯說:“當(dāng)他們在正常環(huán)境中開啟干擾機(jī)時(shí),他們將會失去與地面盟軍的協(xié)同和通信。iProTxS所做的是不僅是讓整個(gè)護(hù)衛(wèi)行動(dòng)中保持通信,而且讓作戰(zhàn)區(qū)域的所有盟軍也保持通信。”
為此,這些部隊(duì)都必須裝備iProTxS。對裝甲士兵來說就是裝備輕型iProTxS,手掌大小的電池供電,能夠與單兵便攜式和手持式無線電設(shè)備和干擾機(jī)一起工作。而車載型號適用于標(biāo)準(zhǔn)的無線電設(shè)備架,射頻輸入來自外部天線,射頻輸出到主無線電設(shè)備,采用直流供電。
輕型iProTxS的尺寸約為200×150×76mm、重量約為1.5kg,這是哈里斯公司給出的近似數(shù)據(jù),精確數(shù)據(jù)取決于每位作戰(zhàn)人員的iProTxS型號。系統(tǒng)能夠兼容采用固頻或跳頻模式以及模擬或數(shù)字調(diào)制的窄帶無線電設(shè)備。
哈里斯公司還預(yù)測了iProTxS除IED干擾以外的應(yīng)用前景。里斯稱:“它能被用于任何兩種射頻資源的去沖突,因此我們正在觀察在防御頻譜上的應(yīng)用。無論你在何處獲得電子對抗設(shè)備和使用射頻信號,你都能夠應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)。我們已經(jīng)對英國防御科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的研究產(chǎn)生了很大興趣,不過我們還沒有對其正在為iProTxS開發(fā)的某些應(yīng)用進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)。”
計(jì)劃階段
L-3TRL公司商務(wù)發(fā)展與戰(zhàn)略部技術(shù)主任馬克·米羅(Mark Minall)強(qiáng)調(diào)了在任何行動(dòng)的計(jì)劃階段將干擾與通信結(jié)合的重要性。他說:“現(xiàn)代電子戰(zhàn)與通信應(yīng)該聯(lián)合,那些沒有聯(lián)合的將一直處于危險(xiǎn)中?!?/p>
在英國國際防務(wù)與安全裝備展上,L-3TRL展出了能與通信系統(tǒng)兼容的“寬盾”(BroadShield)干擾機(jī)系列。米羅指出讓干擾機(jī)與通信設(shè)備直接連接并不總是可行的。
他說:“如果重點(diǎn)是軍隊(duì)防護(hù),你必須要知道你的通信頻率以及你打算攻擊或摧毀的敵方通信系統(tǒng)的頻率。讓電子攻擊與通信聯(lián)合起來并一直這樣不切實(shí)際。在有些場景中你可以這么做,但并不適合所有情況。”通常來說,在軍隊(duì)防護(hù)與電子攻擊之間有個(gè)折衷,部分因?yàn)閷ψ鲬?zhàn)的整體考慮,還因?yàn)槭墁F(xiàn)有技術(shù)的尺寸、重量、功率的限制。
不過,米羅稱目前有朝這些綜合能力發(fā)展的系統(tǒng),比如“寬盾”的高功率緊湊系統(tǒng)(HCS)和中功率戰(zhàn)斗系統(tǒng)(MCS)型,其新固件利用天線的變化來完成兩項(xiàng)任務(wù)。他說:“這給客戶帶來了極大的利益,一套硬件就能完成兩種不同的干擾任務(wù)?!?/p>
展示
“寬盾”HCS具有主動(dòng)和被動(dòng)干擾能力,能提供高達(dá)150W的射頻功率,另外可用30W以上的專用干擾功率。車載系統(tǒng)也能夠被用做單兵攜帶式。英國國際防務(wù)與安全裝備展上展出的HCS型是車載式高低波段結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)通過便攜式電腦和L-3TRL公司用戶界面編程和操作。此界面也適用于便攜式MCS型,它具有獨(dú)立的高、低波段型號。除此之外,HCS和MCS型的功能是一樣的。
米羅說:“它們本質(zhì)上是一樣的設(shè)備,只是車載式有額外的功率?!?HCS型為車輛提供防護(hù)式干擾,MCS型為武裝小組提供防護(hù)式干擾,而最小的輕型緊湊系統(tǒng)(LCS)型能保護(hù)單個(gè)作戰(zhàn)人員。
與所有的電子戰(zhàn)一樣,威脅數(shù)據(jù)庫的生成與維護(hù)對于成功作戰(zhàn)來說非常重要,L-3TRL公司強(qiáng)調(diào)對威脅的分析與理解能夠使用戶獲得“寬盾”的靈活性,系統(tǒng)由軟件定義任務(wù)設(shè)置驅(qū)動(dòng),能進(jìn)行目標(biāo)干擾并保護(hù)友方通信系統(tǒng)的使用。
軟件定義無線電技術(shù)能夠?qū)Ω蓴_波形進(jìn)行響應(yīng)式升級以保持與威脅同步,特別來自移動(dòng)電話的這個(gè)重要的威脅。
目前,根據(jù)任務(wù)定制波形已越來越重要,當(dāng)要在保持通信的情況下對威脅進(jìn)行干擾時(shí),其與功率一樣重要。
米羅說:“并不都是功率的事兒。許多電子對抗設(shè)備的銷售人員認(rèn)為高功率能挫敗大部分威脅,但我不認(rèn)為這是正確的。TRL公司也不認(rèn)同,它根本不能幫助與你自己的通信系統(tǒng)一起工作。因此,通信人員從來沒有和那些進(jìn)行軍隊(duì)防護(hù)電子對抗或電子攻擊的人員協(xié)同過。所以重點(diǎn)是發(fā)射正確的功率來挫敗威脅,關(guān)鍵是達(dá)到你的目的?!?/p>
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多任務(wù)干擾機(jī)能夠分析車輛周圍射頻信號的頻譜。
空客防御與空間公司已經(jīng)把RCIED干擾和戰(zhàn)術(shù)通信干擾綜合到一個(gè)系統(tǒng)中,采用新型軟件定義多功能干擾機(jī)。該系統(tǒng)能夠分析車輛周圍的射頻信號頻譜,能以一種目標(biāo)有效的方式來干擾試圖引爆炸彈的信號。
空客公司稱,多任務(wù)干擾機(jī)還能用于信號情報(bào)作戰(zhàn)環(huán)境中的其它任務(wù),能夠幫助生成整個(gè)信號圖像,這在以前需要分開的系統(tǒng)完成,是很少見和很難部署的。另外,多任務(wù)干擾機(jī)技術(shù)也可用于改進(jìn)的反無人機(jī)系統(tǒng)。
無人系統(tǒng)升級
目前無人系統(tǒng)正在成為干擾的主要目標(biāo)。英國的Bristow試驗(yàn)、法國的Angelas項(xiàng)目、以及空客防御與空間、布萊特和塞萊克斯ES等公司發(fā)布的產(chǎn)品都在表明這個(gè)發(fā)展趨勢。
上述三家生產(chǎn)商都能提供集成了有源射頻破壞技術(shù)的多傳感器系統(tǒng),能對無人機(jī)進(jìn)行探測、跟蹤、識別和軟殺傷挫敗,重點(diǎn)是目前任何人花數(shù)百美元就能買到體積小、易操作的小型和微型無人機(jī)。
在英國國際防務(wù)與安全裝備展上,塞萊克斯ES公司發(fā)布了“隼盾”(FalconShield),系統(tǒng)具有與指控設(shè)備連接的雷達(dá)、電子偵察、照相傳感器,能夠讓操作員與被視為威脅的任何無人機(jī)進(jìn)行交戰(zhàn)。系統(tǒng)還包括一個(gè)靈巧干擾設(shè)備,根據(jù)其挫敗機(jī)制可能進(jìn)入到賽博領(lǐng)域,不過公司主管產(chǎn)品能力的經(jīng)理史蒂夫·威廉斯(SteveWilliams)并沒有提供相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)。他說:“雖然不能多說,但我們認(rèn)為我們的能力目前已超越其它競爭公司?!?/p>
在視頻仿真中,塞萊克斯ES公司展示了一個(gè)帶有菜單的界面,該菜單能向操作員提供其要控制的無人機(jī)的選項(xiàng)。接著視頻演示了定向破壞裝置向敵方無人機(jī)發(fā)射信號,看起來是強(qiáng)迫其以受控的方式著陸。
當(dāng)被明確問及該系統(tǒng)是否能控制無人機(jī)時(shí),威廉斯稱在采用挫敗機(jī)制時(shí),將連帶損傷最小化是很重要的。他說:“我們要解決的問題是控制無人機(jī)后,其可能會撞到第三方的地面或基礎(chǔ)設(shè)施上。事實(shí)上前提是要使連帶效應(yīng)最小化,可能采用智能挫敗機(jī)制?!?/p>
排除
威廉斯排除了采用會對無人機(jī)電子設(shè)備造成永久損害的高功率微波發(fā)射機(jī),除非客戶希望在“隼盾”中有此選項(xiàng)。在英國防御科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的資助下,最近的Bristow試驗(yàn)測試了用模塊化系統(tǒng)來對抗各種典型的無人機(jī)。
被問及挫敗機(jī)制應(yīng)該被描述為模擬還是數(shù)字的,威廉斯又提出了傳統(tǒng)的射頻干擾和采用輸入軟件指令的賽博攻擊的對比。不過他說:“我認(rèn)為這種搖擺的回答是因?yàn)槲覀冋趯で罄梦覀児镜乃心芰?,以帶來最佳的性能來?yīng)對極具挑戰(zhàn)性的威脅。”
“隼盾”還能用于應(yīng)對無人機(jī)操作員控制車輛的能力以及對抗車輛本身。他說:“挫敗概念需要清楚地面控制人員和車輛在哪里,當(dāng)你開始關(guān)注挫敗機(jī)制如何工作的細(xì)節(jié)時(shí),你需要了解的是為了挫敗威脅,我們必須能夠應(yīng)對地面操作員做的事情?!?/p>
靈巧響應(yīng)
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開發(fā)人員正在提供大量緊湊型單兵攜帶式干擾系統(tǒng)供裝甲部隊(duì)的作戰(zhàn)人員使用
空客公司更明確的說明了其競爭對手的反無人機(jī)系統(tǒng)如何工作,稱采用雷達(dá)、定向設(shè)備和紅外照相機(jī)來識別5~10km內(nèi)的無人機(jī),然后根據(jù)大量威脅數(shù)據(jù)庫和對控制信號的實(shí)時(shí)分析,干擾機(jī)中斷無人機(jī)和操作員之間的指控鏈路或者破壞其導(dǎo)航系統(tǒng)。定向系統(tǒng)還能對操作員進(jìn)行定位和跟蹤。
空客公司強(qiáng)調(diào)其研發(fā)的靈巧響應(yīng)式干擾技術(shù)僅能攻擊那些被用于控制被視為威脅的無人機(jī)的頻率,這個(gè)區(qū)域的其它頻率不會被干擾。據(jù)悉,系統(tǒng)還采用了如遙控分類和GPS欺騙等更復(fù)雜的技術(shù),以進(jìn)行“控制接管”。
空客公司稱系統(tǒng)已在法國和德國工廠中進(jìn)行了大量的測試與客戶演示,根據(jù)安排,會在2016年年中進(jìn)行部署。
同時(shí),雷達(dá)生產(chǎn)商布萊特監(jiān)視系統(tǒng)公司已與光電和視頻跟蹤專業(yè)公司切斯動(dòng)力(ChessDynamics)公司、射頻數(shù)據(jù)鏈專業(yè)公司恩特普賴斯控制系統(tǒng)(EnterpriseControl Systems,ECS)公司一起開發(fā)反無人機(jī)防御系統(tǒng)(AUDS),以對各種威脅進(jìn)行探測、分類和阻止。
布萊特公司在英國國際防務(wù)與安全裝備展上宣布,2016年5月份發(fā)布的系統(tǒng)已在生產(chǎn)并進(jìn)行了改進(jìn),改進(jìn)包括光學(xué)干擾器和四波段射頻阻止器。這些新特征都綜合了最近幾個(gè)月在北美和歐洲對預(yù)生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)客戶的意見。
布萊特公司總裁馬克·蘭德福特( Mark Radford)說這個(gè)團(tuán)隊(duì)已在政府主導(dǎo)的試驗(yàn)中進(jìn)行了超過150個(gè)小時(shí)的現(xiàn)場測試,以應(yīng)對一類無人機(jī)超過200次的行動(dòng),這要求更高的模塊化和易于部署,以適應(yīng)把傳感器和受動(dòng)器連接在一起的重25公斤的新型集成系統(tǒng)。
切斯動(dòng)力公司總經(jīng)理格雷厄姆·比爾(GrahamBeall)說:“我們的系統(tǒng)已在政府資助的反無人機(jī)試驗(yàn)中取得了成功,能在15秒內(nèi)探測并干擾各種固定翼和旋轉(zhuǎn)翼無人機(jī)。”
布萊特公司提供了Ku波段A400系列空中安全雷達(dá),該雷達(dá)功率4w、采用電掃調(diào)頻連續(xù)波多普勒傳感器、標(biāo)稱的探測距離8km、能探測最小雷達(dá)橫截面積是0.01m2的目標(biāo)。切斯動(dòng)力公司提供了“鷹眼”(Hawkeye)部署系統(tǒng),采用動(dòng)力定位裝置、“水虎魚”(Piranha)46高分辨率彩色視頻照相機(jī)、冷卻的中波熱成像儀、Vision4ce綜合視頻跟蹤器與檢測器軟件、以及光學(xué)干擾器。光學(xué)干擾器能發(fā)出1.4°高強(qiáng)度光束,破壞無人機(jī)照相系統(tǒng)的自動(dòng)增益控制設(shè)置,從而致盲操作員。光束還能投射出無人機(jī)在地面的影子,讓其更易識別。
智能阻止
來自ECS公司的無線電干擾機(jī)或定向射頻抑制器具有高增益四波段天線,并能向威脅發(fā)射用戶定制波形,這就是公司所稱的具有“最佳破壞方式”的“軟件定義智能阻止”。它們能干擾包括443MHz和915MHz在內(nèi)的無人系統(tǒng)的控制頻率,也能干擾2.4GHz控制波段和全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的頻率。
ECS公司總裁科林·布洛克(ColinBullock)說:“采用光學(xué)干擾器對這些通信鏈路進(jìn)行精確控制破壞明顯削弱了操作員控制無人機(jī)的能力,它是被反無人機(jī)防御系統(tǒng)為減輕無人機(jī)惡意使用所采用的頻譜技術(shù)的重要部分?!?/p>
反無人機(jī)防御系統(tǒng)標(biāo)稱的對付一類小型無人機(jī)的有效作用距離是2公里,對付一類微型無人機(jī)的距離是數(shù)公里。
現(xiàn)代軟件定義的通信友方干擾系統(tǒng)能夠跟蹤新目標(biāo)和開發(fā)新技術(shù),它們在保持己方軍隊(duì)使用射頻頻譜的能力并阻止敵方使用頻譜的能力方面正變得越來越重要。
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