席有猷 張雨 王苗

文章闡述了復(fù)雜電磁環(huán)境下，無人機作戰(zhàn)面臨的新挑戰(zhàn)。針對敵方干擾對無人機系統(tǒng)的影響，從通信鏈路、工程設(shè)計、戰(zhàn)術(shù)運用等三個方面研究了無人機抗干擾技術(shù)和方法。

無人機是典型的無人化裝備。作為新型裝備之一，無人機擁有諸多優(yōu)點：一是無人機能長時間工作，尤其可以執(zhí)行一些枯燥無味、有放射性侵害和其它危險任務(wù)；二是無人機不需要設(shè)計駕駛員座艙，飛機采用非常規(guī)氣動布局，隱身效果好，作戰(zhàn)性能高；三是無人機環(huán)境適應(yīng)性高，可以在各種惡劣條件下工作。另外，無人機還具有機動靈活、制造成本低、作戰(zhàn)損失小等優(yōu)點。白海灣戰(zhàn)爭以來，無人機已成為各國競相發(fā)展的空中新寵?，F(xiàn)代化戰(zhàn)場中，大量電子設(shè)備廣泛應(yīng)用，導(dǎo)致電磁環(huán)境異常復(fù)雜。除了敵我共存的自然因素和人為無意干擾外，敵方針對性電磁干擾已經(jīng)成為無人機作戰(zhàn)的最大障礙。

復(fù)雜電磁環(huán)境下無人機作戰(zhàn)新挑戰(zhàn)

與有人機相比，無人機沒有飛行員本地操作，所有作戰(zhàn)行動均需要通過導(dǎo)航系統(tǒng)和遙測遙控系統(tǒng)遠程實現(xiàn)。而無人機通信鏈路都是由各個電子設(shè)備組成，將不可避免的產(chǎn)生大量電磁輻射，從而被敵方發(fā)現(xiàn)甚至控制。伴隨電子對抗技術(shù)的不斷進步，無人機系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)也越來越多。

通信鏈路受擾，測控手段失效

復(fù)雜電磁環(huán)境下，測控鏈路背景噪聲大，信噪比降低，加之?dāng)撤接幸怆姶鸥蓴_，傳輸信道數(shù)據(jù)誤碼率增高，影響測控距離，導(dǎo)致無人機可控范圍和作戰(zhàn)半徑下降，甚至導(dǎo)致通信中斷，無人機與控制站失去聯(lián)系。2012年，伊朗宣布捕獲美軍RQ-170“哨兵”無人機及“掃描鷹”無人機，就是通過入侵其控制鏈路實現(xiàn)的。鏈路受挫，情報信息失真

在復(fù)雜電磁環(huán)境下，無人機通信鏈路建立容易受到干擾，無人機可能會檢測不到上行指令而拒絕執(zhí)行任務(wù)，或接收錯誤指令而執(zhí)行錯誤任務(wù)，也有可能在目標判斷中出現(xiàn)虛警或漏報，致使下行情報信息失真，無法完成既定任務(wù)。導(dǎo)航受限，參照坐標失準

無人機的起降、巡航和遂行任務(wù)都離不開導(dǎo)航系統(tǒng)提供精確的坐標。復(fù)雜電磁環(huán)境中尤其是戰(zhàn)時，衛(wèi)星、陸基導(dǎo)航系統(tǒng)等有可能被干擾，而僅依靠慣性導(dǎo)航等自主導(dǎo)航方式，無法提供精確的定位數(shù)據(jù)，也不能修正巡航路線。伊拉克戰(zhàn)爭中，伊拉克采用全球定位系統(tǒng)（GPS）干擾機對付全球定位系統(tǒng)導(dǎo)航系統(tǒng)，致使多起美軍無人機迷航，飛到土耳其和伊朗境內(nèi)。

復(fù)雜電磁環(huán)境下無人機抗干擾技術(shù)

通信鏈路抗干擾技術(shù)

（1）擴頻和信道編碼抗干擾技術(shù)

擴頻信號的信息隱蔽性好、抗干擾能力強，具有低截獲、難破譯等特點。目前無人機測控系統(tǒng)多采用直接序列擴頻。測控信號經(jīng)過偽隨機碼擴頻擴展后，以較低能量的寬帶信號在信道中傳輸，在接收端可以濾除大部分干擾，然后使用相同的偽碼解擴，提取信噪比較高的有用信號。

在無人機測控系統(tǒng)數(shù)字化發(fā)展的過程中，為了有效的提高系統(tǒng)抗干擾性能，信源和信道編碼技術(shù)是最常用技術(shù)。信源編碼是在射頻信號帶寬和傳輸質(zhì)量一定的情況下，通過降低基帶信號速率提高抗截獲能力，信道編碼是通過糾錯編碼技術(shù)提高通信系統(tǒng)的抗干擾性能。

（2）自適應(yīng)干擾抑制技術(shù)

自適應(yīng)干擾抑制技術(shù)通過連續(xù)地測量跟蹤信號和系統(tǒng)特性的變化，自動地改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)，保護系統(tǒng)盡可能地消除干擾影響。無人機通信、測控頻段主要為L、C/X和Ku/Ka波段，該波段頻率較高、方向性強，采用自適應(yīng)調(diào)零天線收發(fā)信息可以從一定程度上抑制指向性瞄準式干擾，無人機自適應(yīng)抗干擾系統(tǒng)原理如圖1所示。

（3）導(dǎo)航系統(tǒng)抗干擾技術(shù)

無人機接收機的靈敏度非常高，而接收天線附近工作的設(shè)備又極容易造成環(huán)境電平上升，對導(dǎo)航系統(tǒng)造成干擾。一般情況下，可通過合理布局接收天線位置、加入濾波器或衰減器等技術(shù)降低干擾。

另外，為了保證無人機導(dǎo)航系統(tǒng)的實時定位精度，單獨使用任何一種導(dǎo)航系統(tǒng)，都不能確保萬無一失。從技術(shù)防御準備角度，應(yīng)綜合考慮多種導(dǎo)航技術(shù)，增強精確導(dǎo)航能力。尤其值得關(guān)注的是，為克服全球定位系統(tǒng)等國外定位技術(shù)存在的受制于人、易受干擾等問題，要積極開發(fā)利用中國自主研發(fā)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。目前，二代北斗衛(wèi)星的性能已經(jīng)接近全球定位系統(tǒng)，一旦部署完成，將大幅提高我軍的精準打擊能力，保證我軍戰(zhàn)時無人機導(dǎo)航系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全。

（4）控制系統(tǒng)抗干擾技術(shù)

1）數(shù)據(jù)通道抗干擾

無人機控制系統(tǒng)中，遙控輸入指令最易受到干擾，電磁干擾信號多呈毛刺狀、作用時間短，在無人機控制系統(tǒng)設(shè)計中可以對輸入信號進行有效電平寬度檢測來消除干擾，一般電磁干擾波的尖峰寬度為0.015ms。當(dāng)設(shè)定指令檢測脈寬為0.2時，可以有效抑制部分干擾信號。

2）系統(tǒng)運行監(jiān)控

控制系統(tǒng)可以采用獨立的“看門狗”程序?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)運行狀態(tài)的監(jiān)控。其基本原理如圖2所示。

3）控制系統(tǒng)自診斷與自修復(fù)

測控鏈路的干擾信號能夠破壞RAM區(qū)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)必須隨時校驗數(shù)據(jù)正確性，由于RAM區(qū)數(shù)據(jù)量較大，逐一校驗需要大量時間，也沒有必要，可以僅針對當(dāng)前飛行狀態(tài)和飛控系統(tǒng)輸出關(guān)鍵數(shù)據(jù)進行校驗。

當(dāng)軟件檢測到故障后，系統(tǒng)可以調(diào)用一定的模式進行故障規(guī)避。一般情況下，遇到故障后，無論故障的性質(zhì)如何，均強制導(dǎo)入錯誤處理模塊，軟件重新初始化中斷和硬件工作狀態(tài)并清空任務(wù)隊列。

工程設(shè)計上的抗干擾技術(shù)

為提高無人機的隱身效果，無人機表面可以采用復(fù)合材料構(gòu)造，并涂覆雷達吸波材料。例如美軍“捕食者”無人機的機身除了主梁以外，全部采用能降低反射雷達信號波能量的石墨合成材料，并對發(fā)動機進出氣口和衛(wèi)星通信天線做了特殊設(shè)計，其雷達信號特征只有0.1㎡，對雷達、紅外和聲傳感器都有很強的隱身能力。此外，在無人機表面涂能吸收紅外光的特制漆，在發(fā)動機燃料中注入防紅外輻射的化學(xué)制劑，也可有效增大雷達和目視偵察難度。美軍還研制了一種新的表面涂層材料：充電表面涂層。充電表面涂層具有可變色特性，表面顏色隨背景的變化而變化。從地面往上看，無人機呈現(xiàn)與天空一樣的藍色，從空中往下看，無人機將呈現(xiàn)出與大地一樣的顏色。根據(jù)美軍試驗結(jié)果表明，充電表面涂層可使雷達探測距離減小40%～50%。

（2）改進機體外形和機構(gòu)設(shè)計

無人機可盡量采用減小電磁波反射的機身構(gòu)造，采用新工藝將無人機各部件無縫連接，在機身各部分的連接處進行光滑處理，避免形成角度增強反射，并在凹口處采取相應(yīng)的隱身措施。比如外機頭采用碟式圓弧平面外形，可以有效縮小雷達反射面。

戰(zhàn)術(shù)運用上的抗干擾手段

（1）多機多頻齊飛，高中低空立體布放

通常情況下，敵方干擾是配合其作戰(zhàn)意圖而實施的，其干擾有一定的規(guī)律性可循。因此，在我無人機頻率資源允許情況下，應(yīng)區(qū)分平時、戰(zhàn)時、備用，分配不同頻段的頻率，并且在受擾后能夠自動更新切換，防敵偵察受擾。此外，還可以根據(jù)我方作戰(zhàn)需要，用多架無人機編組成批次飛行，分別使用不同的頻段，從高、中、低空立體布放。這樣，在某一地域、某一時段、某一頻段，只要部分無人機能保持通信，就可以一定程度地完成相應(yīng)的任務(wù)[5]。

（2）電子對抗協(xié)同，海陸空基攻防配合

電子對抗中，無人機可以用作干擾機、電子對抗誘餌或反輻射攻擊。戰(zhàn)術(shù)運用中，無人機在空中比地面電子對抗的效果能提高70%～80%，電子對抗無人機可配合?；㈥懟涂栈娮訉故侄?，對敵實施壓制性的反干擾措施，攻防配合、形成干擾與反干擾、對抗與反對抗、壓制與反壓制的作戰(zhàn)態(tài)勢，配合我方的作戰(zhàn)行動。

（3）實時監(jiān)測電磁環(huán)境，適時待機協(xié)同作戰(zhàn)

無人機一旦被干擾，導(dǎo)致測控失效時，可考慮使用長航時隱形低輻射無人機偵察，進入敵干擾區(qū)域后遙控關(guān)閉發(fā)射機，實時監(jiān)測電磁環(huán)境。由于其只收不發(fā)，很難被地面敵方雷達跟蹤探測，通過機載處理機自動判斷電磁態(tài)勢，一旦出現(xiàn)有利于我的電磁態(tài)勢，則自動開啟遙控發(fā)射機，傳回相關(guān)信息，再由地面控制中心根據(jù)我方作戰(zhàn)意圖來決策無人機升空的時機、場合、數(shù)量，以及如何與其它作戰(zhàn)分隊協(xié)同作戰(zhàn)。這樣，可最低限度地減少無人機受擾的程度，最大程度地發(fā)揮無人機的效能。

結(jié)束語

未來信息化戰(zhàn)場上，電子對抗貫穿于戰(zhàn)爭始終。一方面，無人機將在未來電子對抗中發(fā)揮重要作用，其作戰(zhàn)效能將直接決定作戰(zhàn)區(qū)域的防空警戒系統(tǒng)、武器控制系統(tǒng)能夠發(fā)揮作用；另一方面，無人機對電磁環(huán)境的依賴性，又決定了它必須要想方設(shè)法克服復(fù)雜電磁環(huán)境對其作用效能的影響。因此，我們必須加速發(fā)展無人機對抗技術(shù)，研究新的抗干擾手段，提高無人機在復(fù)雜電磁環(huán)境下的生存能力。