工作小號(角):相信未來會有更多的中小國家大量裝備無人機……通訊干擾,阻斷以及通過解密指令來搶奪無人設(shè)備的控制權(quán),以后會有更大的發(fā)揮空間了吧?
針對無人機的電子戰(zhàn),現(xiàn)在是反無人機系統(tǒng)的研究熱點之一。但有多大發(fā)揮空間,就要看具體情況了,因為電子戰(zhàn)非常講求兩點:有針對性,過門檻。
有針對性,是指要找準對方在通訊上的技術(shù)特點,包括數(shù)據(jù)率、波段、抗干擾措施、加密措施等等。而無人機在這些方面,差別很大。
比如自主化程度高的無人機,或者自動巡航,正飛往下一個導(dǎo)航點的無人機,它與后方操控臺的通訊數(shù)據(jù)就會很少,只匯報基本的飛行狀態(tài)、設(shè)備監(jiān)控數(shù)據(jù),接收的數(shù)據(jù)也很少,只偶爾有短短的指令。它對衛(wèi)星導(dǎo)航信號的依賴也很低。要對這種狀態(tài)下的無人機進行通訊干擾、阻斷,技術(shù)門檻就很高。因為你必須準確捕捉到零星出現(xiàn)的通訊信號,分析判斷出它的頻率等特征,然后才有可能實施干擾。這種情況下,可供你發(fā)揮空間就很小了,甚至是無法。
▲ 小型軍用無人機的遙控器,和現(xiàn)在民用無人機的有些類似
▲ 中型軍用無人機系統(tǒng)的地面控制站,作戰(zhàn)半徑上百千米,需要用到更復(fù)雜的通信系統(tǒng)
而民用無人機,大多自主化程度不高,需要不斷從操控設(shè)備那接收飛行指令。這就相當于在無人機和操控臺之間,有不間斷的數(shù)據(jù)流,自然會大大降低你發(fā)現(xiàn)并干擾它的門檻。無人機“看”到的圖像,還會實時傳回操控臺、手機。這是一個數(shù)據(jù)率比飛行指令高幾百甚至上千倍的通訊信號,相當于把數(shù)據(jù)流變成了“數(shù)據(jù)河”。這類無人機的無線電通訊,不僅沒有抗干擾措施,信號波段、編碼形式等技術(shù)特點,還都是公開或半公開的。這進一步降低了門檻,因此干擾這類無人機,甚至發(fā)射假的控制指令,奪下無人機的控制權(quán),都是完全可行的。現(xiàn)在很多反無人機系統(tǒng),就是針對這種無人機,有的已用于安保領(lǐng)域。
▲ 以色列的“無人機衛(wèi)士”系統(tǒng),通過三坐標雷達、光電傳感器發(fā)現(xiàn)無人機,然后發(fā)射干擾信號,破壞其遙控、導(dǎo)航系統(tǒng)
但是這類無人機一旦在指令信號上增添加密措施,那通過解密指令來搶奪其控制權(quán),就很難了。除非你事先了解該型號無人機的指令加密方法,并在發(fā)現(xiàn)一架無人機后,快速破解這一架的密鑰。這在實際操作中,很難做到。
此時干擾和阻斷其控制信號、視頻信號,還是比較容易。只要覆蓋其無線電通訊的頻率范圍,并有足夠的功率,無人機就很可能接收不到正確的飛行指令,后方的操作手無法看到圖像。如果沒有高級的自動飛控系統(tǒng),無人機可能會一味地爬升或降低,直飛或轉(zhuǎn)彎,導(dǎo)致墜毀。如果有自動飛行系統(tǒng),能保持正常的高度、速度,那也會因失去控制而無法執(zhí)行任務(wù)?,F(xiàn)代軍用無人機,只要不是微小型的,一般都會考慮這個問題。比如具備自動返航功能,在無法正常接收指令時,自行飛回起飛點。不過能逼它返航,也可以算完成作戰(zhàn)目標。
▲ “黑黃蜂”單兵無人機,重量只有38克。這種微小型無人機,通信手段會采取一些不太復(fù)雜的加密、抗干擾措施,但工作距離不遠,要成功干擾,就必須在戰(zhàn)術(shù)上滿足一些條件,比如有可供單兵攜帶的快速電子偵察、干擾設(shè)備
再高級一些的無人機,會在通訊信號上采取定向天線、跳頻、擴頻等抗干擾措施。比如“捕食者”無人機頭部高高隆起,就是因為里面有一個衛(wèi)星通信天線,外形類似雷達,定向發(fā)射和接收信號。
▲ 拆開“捕食者”機頭上方的天線罩,可以看到一個衛(wèi)星通信天線
要對付它們,門檻就比較高了。對付定向天線,需要在信號傳播線上發(fā)射干擾信號,如果不在,就需要干擾信號的功率比正常信號高數(shù)倍甚至數(shù)百倍。即便這樣,對方還可能采用自適應(yīng)天線等技術(shù),把你的干擾信號濾掉。而跳頻、擴頻信號,發(fā)現(xiàn)它們都有一定的難度,需要電子偵察系統(tǒng)具有足夠高的水平。干擾也是。比如跳頻電臺,對方每秒100次,你每秒99次的偵察和干擾頻率,那就跟0一個樣,和101不一樣。
對付這類有先進通訊設(shè)備的無人機,必須在戰(zhàn)前就通過長期的電子偵察等手段,收集其波段、頻率點等信號特征,戰(zhàn)時才能迅速發(fā)現(xiàn),然后進行干擾。即便這樣,所需的干擾功率、干擾范圍(包括頻率范圍、空間范圍、時間范圍),都會很大。如果敵方只有一架無人機,這個效費比就很低了。對方可以把更多通訊帶寬分配給這一架無人機,來提高信號的自檢、糾錯能力,導(dǎo)致你需要干擾更大的頻率范圍。
因此在大規(guī)模戰(zhàn)斗中,利用電子戰(zhàn)手段干擾或阻斷敵軍無人機的通訊,相對來說其實更容易。因為除了這些無人機,你同樣會需要干擾敵方其它通訊。趕一只羊是趕,趕一群羊也是趕。
電子戰(zhàn)中一旦找準竅門,很容易取得戰(zhàn)果。比如2011年伊朗俘獲美軍RQ-170無人機,就很有可能是在地面布設(shè)了幾個模擬GPS衛(wèi)星信號的發(fā)射器,接收真信號后用高功率延遲轉(zhuǎn)發(fā),覆蓋真信號,從而使無人機在計算自身坐標時出現(xiàn)錯誤,以為自己飛得太高。但這也很容易被破解,比如引入無線電高度表、氣壓高度表,進行多方數(shù)據(jù)比對,或者換用定向接收的GPS天線。
▲ 伊朗官員參觀其繳獲的RQ-170無人機
總體來說,電子戰(zhàn)就是一間非常大的房子:能過門檻,就有廣闊的空間;過不了門檻,就是頭破血流。
熊偉:2001年開始擔(dān)任《兵器知識》雜志副主編至今,2003年獲得副編審技術(shù)職稱。至今已在《兵器知識》《我們愛科學(xué)》等期刊上發(fā)表科普文章200多篇;參與央視七套《軍事科技》欄目的策劃,撰寫了《未來戰(zhàn)場》《槍械大師》系列片的腳本文案,央視國防軍事頻道的《現(xiàn)代都市作戰(zhàn)的步兵裝備》等腳本文案;主編過中國科普文選(第二輯)《利甲狂飆》一書,參與編著了《繪軍事》系列漫畫軍事圖書,組織和執(zhí)行了“中國古代發(fā)明創(chuàng)造國家名錄”項目軍事技術(shù)組的工作。
出品:科普中國
作者:熊偉
策劃:金赫
監(jiān)制:光明網(wǎng)科普事業(yè)部
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