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战区

无人机探测如何演进以应对更小、更快及蜂群威胁

夜深人静时,一系列Shahed-136单向攻击无人机的引擎嗡嗡声打破了寂静。这些无人机携带致命有效载荷,潜入黑暗之中,目标是一座遥远的补给基地。追踪、识别并摧毁这群无人机并非易事。

无人驾驶飞机系统(UAS)威胁环境正在迅速变化,各种杀伤性无人机日益增多,需要不同的追踪和识别方法来应对和击败它们。作战用户正从快速演变的冲突中吸取经验,现代防空方法越来越依赖于可扩展、分层且持续的传感团队,以便在陆地或海上的各种复杂情况下探测和跟踪小型、快速、低空甚至蜂群式的空中威胁。

Ray Bischoff曾在美国陆军服役近25年,现任Leonardo DRS业务发展高级总监,专门负责评估作战部队和防御需求,涵盖国防部及盟国的各个作战层级。他特别关注来自无人机的新兴威胁。

Bischoff与Jamie Hunter详细讨论了战术雷达系统在分层反无人机系统中的应用,该系统具有足够的通用性,可以解决当前最棘手的无人机问题,并展望了不久的将来可能出现的挑战。您能否从传感角度介绍一下您如何看待当前的反无人机任务?

反无人机环境正在迅速变化和进步。在最高层面,我们需要部署多种传感器系统——在这种特定情况下,我们谈论的是战术雷达——但还有许多其他类型的传感器,在威胁等级最高的情况下,关键在于将这些传感器连接到一个网络化架构中。

深度分层部署不同系统至关重要,无论是从通信架构的角度,还是在不同位置物理分层部署,以保护不同的路线或接近路径,或敏感设施。

以霍尔木兹海峡为例,这是一个广阔的区域,需要分层和网络化的系统来最大化覆盖深度。主要原因是在许多此类情况下,最大的敌人是时间。网络化架构和深度传感器部署确实能为您赢得时间,这使您有机会做出更好的决策,有时间重新定位,更好地评估。您需要时间来评估空间中不同物体的动向、它们要去哪里或从哪里来。

当您提到分层时,您是指不同系统以不同方式在不同距离上观察,以及不同位置的系统帮助您争取时间吗?分层到底意味着什么?

您可以分层部署不同类型的传感器。想想棒球。如果您的所有球员都是本垒打手,您可能不会表现很好。您的团队需要不同的技能才能成功,这里也是一样。雷达频段的分层、不同类型的技术,如长波、短波和中波“视觉”的光电和红外传感器、声学传感器、用于搜索信号和其他类型能量的电子战传感器。这也涉及在空间或深度上物理分层部署。

我们经常看到大型精密传感器具有很大的探测距离和覆盖面积。但这使它们容易成为目标并被摧毁。分层传感器提供了冗余,保留了防御能力。因此,这既是在物理位置上的分层,也是在不同类型技术上的分层。

这样,如果您的某个传感器因任何原因(例如电子对抗措施)被摧毁,您的其他系统理论上可以继续运行。想想您如何能看、闻、触、尝——这与分层部署不同类型技术的概念相同,这正是我们Leonardo DRS所做的,我们将它们集成在一起,以便交互和共享信息,从而最大化这种分层方法的优势。一个团队最终使传感器在网络和架构中更有效。

想必您从当前乌克兰的行动中获得了关于发展的良好指标。您已经提到了霍尔木兹海峡。关于不同类型和尺寸的无人机,您在这里得到的重要教训是什么?

在不深入作战行动细节的情况下,底线是您必须以与所用武器系统进步速度相同或尽可能接近的速度推进您的技术。我们在UAS方面看到了多种情况;有更大、更快、能携带更重有效载荷的飞行器,也有更小、航程更远、几乎可以不被发现地穿越区域的飞行器。

对UAS技术的投资已经很多,它们变得更便宜、更容易制造。人们现在可以在家里3D打印这些东西。因此,从传感角度来看,分层变得越来越重要。

我们正在寻求采取措施来应对这些发展,例如可能提升传感器以“看到”树梢上方,或将传感器放置在谷底——这样就在高度或海拔上增加了分层,以消除盲区。就像军队一样,如果您在设置防御阵地,您必须覆盖我们所说的“死角”,即从地面水平用眼睛或传感器无法看到的区域。

我们能进一步探讨战术雷达在反无人机中的作用吗?特别是Leonardo DRS的202 Expeditionary Skid,我相信它基于您的扩展多任务半球雷达[exMHR]。

雷达能“看到”在空间和时间中实际存在的物体,这就是为什么它们是反无人机传感器包中的绝佳工具。话虽如此,一些雷达会受到天气和其他因素的影响,有些在特定环境中效果更好。

202 Expeditionary Skid是Leonardo DRS的新系统,使用我们的远程exMHR,这是一种软件定义的AESA[有源电子扫描阵列]脉冲多普勒雷达。它工作在S波段,这是一个非常可靠的波段,适用于所有天气条件,包括在沙尘暴和雨中的强劲性能。当您进入K、Ku和X波段时,它们通常具有更小的波束,因此精度更高,但在恶劣天气下会受到影响,并且可能变得极度退化。S波段雷达在该环境中的退化要小得多。

202 Expeditionary Skid,也称为U-KIT-0091,有一个雷达面板,搜索区域为90度乘90度,因此我们通常以四个为一组安装,以提供完整的360度覆盖。每个面板的扫描速率非常快,比传统的旋转雷达快得多。此外,由多个雷达面组成一个完整系统更具生存能力。它们还可以重叠其视场而不会相互干扰。

我们力求提供一种解决方案,将适当的距离、精度、能力和性能结合起来,同时在重新定位或改变任务集方面仍然非常灵活。这被设计为极其通用,意味着它能在不同环境中快速运行。U-KIT-0091被特意设计为紧凑型移动系统,既可以单独使用,也可以与其他系统联网和融合。回到棒球的比喻,这是您真正想要的团队成员,因为您可以在任何需要的地方使用他们。

雷达或雷达组安装在一个小型滑橇系统上,可以滑入皮卡车的后部、战术车辆的后部、拖车上,您几乎可以将其放置在任何地方,它占据四乘四英尺的位置。它有自己的发电设备,自己的定位信息,可在拒止环境中工作,基本上从一开始就能独立工作。最棒的是它真正可移动——操作员不必停车就能使其工作。您可以打开它然后出发。它正在工作。如果您停下来,它仍在工作。它可以安装在船上,也可以由飞机空运,因此它具有陆、海、空应用。我们已将这些系统安装在各种地面平台、水上平台、建筑物顶部或某种结构上,它已经在服役中,但我不能具体说明在哪里。它跟踪无人机非常好,当然它几乎可以跟踪该空间中存在的任何物体。

因此,您可以战略性地部署多个雷达,以不同的方向观察,或者如果知道威胁可能使用的预期路径,则可以定位在特定方向观察?

该系统正是为此类情况设计的。与其把所有的鸡蛋放在一个篮子里,不如分散鸡蛋,专注于不同的路径或接近角度,这样您就可以将传感器战略性地放置在能够发现这些威胁的位置,然后只要它们与具有重叠火力范围或覆盖区域的武器系统联网,您就可以保护您的区域。

任何时候,只要您能将传感器与武器系统解耦,或将多种类型的传感器彼此解耦,您就有更大的生存机会和优化精度的机会。如果您把所有的鸡蛋放在一个篮子里,如果失去了那个篮子,您就失去了一切。此外,如果您分离传感器,您会因为不同的角度而获得精度,并且可以利用简单的几何原理。

您能描述一下使用您的战术雷达进行端到端交战可能是什么样子吗?

雷达传感器通常会发射能量,在特定空间中搜索物体。如果检测到某物并确定为有效目标,则数据从雷达发送到某种指挥控制系统,该系统很可能也从其他互补传感器接收信息。然后它融合数据并将其传递给效应器,无论是非动能还是动能系统,进行交战。

与此同时,雷达继续跟踪,它可以确定该物体是否被移除,或者其路径是否改变,等等。但是,您知道,许多雷达的运作方式允许它们被不同传感器打开或关闭,以避免持续发射能量,它们非常可定制,以满足所需的发射要求,无论是防空、反无人机等。

它们也可以独立运行,也许覆盖需要保护的小区域,并与本地武器系统集成,或者,正如我已经解释过的,它们可以联网到更大的设置中,它们是模块化的、开放系统架构,易于集成。

大多数客户倾向于选择自己的指挥控制系统,这就是为什么我们系统的即插即用部分如此重要。他们想与什么配对并不重要,我们提供的产品使其非常容易实现。

需要明确的是,您的战术雷达可以部署来保卫美国整个东海岸,可以定位来保卫空军基地,或者可以用来保卫霍尔木兹海峡中的一艘船。

该架构可以通过分布式、网络化的传感器方法在地理上扩展。具体的覆盖区域取决于传感器密度、威胁环境、指挥控制集成以及可用的效应器等因素。

客户可以部署多个雷达并将它们馈送到单个指挥控制系统中,定位传感器以优化作战需求的覆盖。例如,一个雷达组可以覆盖容易受到低空无人机入侵的山谷,而另一个位于高处的雷达提供更远距离的监视。关键是模块化能力,使用户能够定制覆盖范围并在最需要的地方分层部署传感器——而不必依赖一个大型雷达系统从单一位置看到一切。

我很想知道您认为最具挑战性的无人机探测和跟踪是什么。挑战是它们飞行的速度,也许是新的低可观测设计,还是它们飞得很低的事实。您看到的主要问题是什么?

实际上以上所有都是。另一个真正具有挑战性的问题是当某物飞得离地面很低时。它们飞得越低,就越难作为独立目标进行跟踪。

无人机蜂群挑战不在于探测——如果您能看到无人机,您就能跟踪它们。更难的问题是管理这些轨迹,决定哪些威胁最重要,并为每个威胁分配正确的效应器。

如果有100架无人机来袭,问题不仅仅是拥有100件武器。而是协调对大量同时威胁的快速、经济有效的响应。

最终,将雷达和光电/红外传感器配对使用是正确的方法,因为每种传感器都有自己的优势。其中一种传感器会比另一种更好地看到无人机,而且您还有冗余,至少有几个传感器会“看到”威胁,并给您足够的信息和足够的时间来处置它。无论团队如何构建,融入该团队正是我们定位202 Expeditionary Skid U-KIT-0091雷达的方式。