应对不断变化的无人机威胁

Graeme Forsyth, SPX Communication Technologies, formed by TCI (Fremont, USA) and Enterprise Control Systems, (Wappenham, UK)

近年来，全球冲突、地缘政治和社会动荡引发了前所未有的无人驾驶航空系统（UAS）部署。这些事件包括乌克兰战争、中东战争和其他全球热点地区的紧张局势。与此同时，电子战（EW）也在不断发展，导致威胁更加频繁和日益复杂。各国比以往任何时候都更加重视安全，并投资于正确的解决方案来应对这些新威胁。各国政府和国防团队需要灵活、适应性强的反无人机系统（C-UAS），以便于部署并满足其独特的要求。

然而，现代冲突发展的复杂性和速度意味着，一家供应商实际上不可能拥有所有必要的技术，也不可能提供适用于当前和未来所有形式威胁的一流解决方案。再加上无人机系统领域的拥挤，这意味着最终用户可能很难做出决定，而且如果不能充分应对所面临的威胁，代价也会很高。应对威胁和提供通信安全的能力被认为是最重要的优先事项之一，射频在其中发挥着至关重要的作用。但是，政府和国防团队如何才能在未来使本国免受无人机系统的威胁？在选择和升级 C-UAS 能力时应注意什么？

用于反无人机的通信情报

了解战术通信情报（COMINT）如何使团队能够勘测和绘制电磁频谱，并提供支持任务和 C-UAS 行动的关键数据和信息至关重要。如今，COMINT 射频接收机不仅能够在电磁波活动加剧时提供卓越的威胁分析，而且还被部署为 C-UAS 的第一道防线。从防御的角度来看，COMINT从未像现在这样大规模地部署在全球战场上。

这给团队带来了独特的挑战，因为他们要努力适应日益拥挤的射频环境。COMINT 和 C-UAS 面临的一些威胁是基于库的系统的脆弱性以及演进速度和工作频率。例如，库系统很容易被恶意行为者频繁更改模式，导致系统受损。

通信卫星技术的被动特性还允许成功进行前沿定位，并能用一件设备远程执行两个重要任务。例如，SPX 通信技术公司的 BLACKTALON C-UAS 系统可有效干扰商用和军用无人机系统使用的全球导航卫星系统、指挥、控制和遥测信号组合。这可确保在对抗威胁时取得决定性优势，同时保护友方射频信号不受意外干扰。BLACKTALON 是一种开放式架构解决方案，可配置用户界面、无源射频探测器、有源雷达、电子光学传感器和依赖于 SDR 的多频段射频抑制器。该解决方案实现了一个生态系统，允许用户集成传统或首选传感器，并纳入他们所选择的指挥控制系统。该系统的工作频率范围为 20 MHz 至 8 GHz，探测距离超过 20 公里。高增益定向天线传输抑制波形，确保天线影响目标。这些天线的标称波束宽度为 20 度，最终可提供目标无人机系统所需的功率密度，同时减轻对其他系统的附带影响。图1 是 BLACKTALON 生态系统的一个示例，其中包含 BLACKTALON 系统以及 Weibel 雷达、OpenWorks 摄像机和 Claw 干扰机。

图1 带有集成传感器的 BLACKTALON 生态系统示例。

C-UAS技术的发展

无人机系统的稳步发展导致定向和全向射频抑制器系统的部署。虽然每种情况都需要量身定制的方法，但这两种干扰配置已被欧洲、中东和非洲的政府和国防团队证明是有效的。

定向射频抑制器专为国防、安全和关键国家基础设施运行环境而设计，如 SPX 通信技术公司的ECS Claw 系统，专门针对无人机系统威胁和这些系统使用的指挥控制视频链路而定制。通过使用软件定义无线电（利用软件而非硬件生成信号），团队可以改善对源图像的控制，并定制特定频段的输出，在此过程中创造更多灵活性。

图2 定位器上的爪式射频干扰器剖视图。

Claw 系统将射频功率电子设备与高增益五频段天线系统相结合，设计安装在合适的云台上。抑制器由两个射频单元组成，覆盖 GNSS、433 MHz、915 MHz、2.4 GHz 和 5.8 GHz ISM 和 Wi-Fi 频段，天线的射频输出功率高达 40 W。天线的标称增益为 15 至 17 dBiC，在 433 MHz 和 915 MHz 频段产生的 EIRP 分别超过 300 W，在 2.4 GHz 频段超过 1250 W，在 5.8 GHz 频段超过 500 W。图2 显示了 ECS Claw 射频干扰器的剖视图，该干扰器以侧面配置安装在定位器上。

另一方面，全向射频抑制器已广泛应用于近距离自我保护。这些应用案例既包括团队成员个人，也包括车辆。虽然无法达到定向干扰器的射程，但全向系统已成功部署为最后一道防线，射程可达 400 米。

此外，反应式抑制是一种额外的、更加定制化的方法，允许终端用户仅在检测到信号时采取行动。最终，反应式干扰将使团队能够评估用于控制威胁的核心频率，并在近乎实时的情况下部署相应的针对性响应。虽然这看似理想，但也会在滤波器限制、功率放大器和其他信号调节元件方面造成重大妥协。Claw 射频抑制器等解决方案有助于跟上变化的步伐，提高灵活性。

同样重要的是，作为现代卫星通信的替代品，高频（HF）波段（3 至 30 MHz）通信在全球范围内重新兴起。卫星通信所面临的挑战是，在当今动荡不安的环境中，敌对势力很容易破坏或干扰信号，因此卫星通信可能会出现问题。高频通信最早应用于 20 世纪 30 年代，是安全、全方位通信的首选，如 500 至 5000 千米距离内的岸对岸和船对岸通信。因此，迫切需要能够拦截高频通信，以打击利用高频进行的任何邪恶活动。除了定向和全向抑制器外，高频测向（HF/DF）也越来越多地被用作一种重要工具，在使用高频频率作为视距外卫星通信的替代品时，提供拦截和源传输位置。

数据的作用

事实证明，软件是 C-UAS 工作的关键因素，它与这些射频抑制系统和天线协同工作。为了帮助协调和标准化任务，团队必须与更广泛的 EW 和国防情报部门密切合作，以确保 COMINT 团队能够实时和远程访问数据。例如，SPX 通信技术公司的"黑鸟"软件可探测、识别、定向查找和跟踪感兴趣的信号，以实现支持、查找、固定和打击行动，并减轻 EW 威胁。该软件集成到 SPX 通信技术公司的 COMINT 射频接收器中，还有助于跟踪无人机系统及其控制器或数据链路的射频发射，以支持反响应。Blackbird 可以在不中断任务的情况下记录信号环境以进行回溯分析。它简化了收集任务，触发自动操作，并支持无人值守操作。图3 显示了 Blackbird 软件在加利福尼亚州弗里蒙特工业环境中跟踪四个发射器的屏幕显示和环境示例。

图3 黑鸟 COMINT 软件显示屏。

了解和管理电磁频谱对所有行动都至关重要。SPX 通信技术公司增强了"黑鸟"系统，使其具备更强的协调和指挥控制功能。虽然许多人都在讨论北约的"认知电磁图像"（REMP）概念，将其作为一种理想的选择，但这一概念在很大程度上已经存在并得到了很好的利用。通过建立更好、更强大的系统，我们可以帮助找回可能在战场或冲突中被毁坏的设备及其数据。这使团队能够保持领先，并预测新的威胁。

携手共创美好未来

SPX 通信技术公司通过向政府和国防团队提供定向和全向抑制以及高频/低频能力，为其执行最具挑战性的任务提供支持。这些活动的最终目标是为现有系统和新系统提供更强的射程、灵活性和准确性。这些能力将使各机构和公司能够保持明显的战术优势和更有针对性的方法，以确保为所有人创造一个更光明、更安全的未来。随着紧张局势的加剧，人们对高频频率范围的兴趣也大大增加，而且由于其安全传输能力，这种兴趣只会有增无减。

过去几年发生的变化使行业和生态系统面临许多新的挑战。供应链生态系统的一个重要作用就是让全球国防和安全团队了解哪些解决方案和能力最适合他们的需求、专长甚至地理位置。供应商和最终用户之间的合作是确保取得最佳成果的必要条件。BLACKTALON C-UAS 生态系统就是这种方法的一个重要实例。这样的系统已经在帮助打破应对威胁的障碍，并将继续发展以支持未来的 C-UAS 需求。

BLACKTALON 生态系统将 SPX 通信技术公司的 BLACKTALON C-UAS 技术和该领域数十年的专业知识与供应商无关的框架整合在一起。这种方法可确保解决方案满足每个客户的独特需求。除了系统灵活性之外，国防和安全团队还可以根据其特定的作战概念、威胁、用户群、现有能力和预算来创建解决方案。

BLACKTALON 核心解决方案包括精心挑选的有源雷达、EOIR、无源 RFDF、RF 干扰机和桅杆配置。除了这种标准配置外，BLACKTALON 生态系统还采用了全新的开放式架构方法，允许定制或更换其中的任何元素。这种灵活性使客户能够在适当的时间内获得最新的系统和硬件功能，而不会遇到不必要的障碍。

例如，客户可以选择 OpenWorks Engineering 的自主光学跟踪、美国供应商 Echodyne 的尖端 3D 雷达、SPX 的射频子系统，并将它们安装在一系列分散或集中的移动或运输桅杆上，以提供单一的可扩展 BLACKTALON C-UAS 功能。图4 显示了一个由这些供应商配置的 BLACKTALON 系统示例。图5 显示了该生态系统的另一个实施方案，它将 BLACKTALON C-UAS 解决方案与现有供应商 Chess Dynamics（监视、火控和大型定位系统供应商）和 Blighter（英国领先的地基电子扫描雷达系统供应商）一起使用。该版本的系统安装在依维柯防务车辆公司的车辆上。

图4 带有 BLACKTALON 和集成传感器的 C-UAS 系统。

图5 带有 BLACKTALON 和不同集成传感器的 C-UAS 系统。

展望未来

由于威胁持续快速发展，为团队提供关键保护的工具必须在潜在威胁变成现实之前跟上步伐。未来，随着无人机系统和其他无乘员攻击装备的不断发展，C-UAS 解决方案的有效性将主要取决于能否理解和预见可能部署的下一代技术，并迅速调整解决方案以应对这些威胁。C-UAS 最终必须成为各国整体战略防御能力的一部分。为确保国防和安全组织始终领先于各种威胁，该行业将继续对其进行审查和创新，以解决政府和国防团队往往不知道的挑战。

在过去的 24 个月里，这一领域的变化速度是前所未有的。目前网上出现的一些概念表明，这一速度将继续加快，并渗透到我们生活的方方面面。与可信赖的合作伙伴建立关系并开展合作，对于提供最佳和最合适的技术至关重要。解决方案制造商必须将创新和进步作为首要目标。像 SPX 通信技术公司这样的供应商将继续通过与客户和行业合作，在成熟技术的支持下提供正确的功能。

注：本文用软件翻译经人工快速校对，仅供参考，请以英文原文为准：https://www.microwavejournal.com/articles/43115