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本電子書概述了目前可以購買的反無人機設備。也可以將其稱為反無人機或反無人機系統（C-UAS）技術。

無人機監控設備可以是被動的（簡單地觀察或監聽），也可以是主動的（發出信號并分析反饋信息），并可執行多種功能，包括：

• 探測
• 分類或識別
• 定位和跟蹤
• 警報

需要注意的是，并非所有設備都能同時執行上述所有功能。

探測是指該技術可以檢測到無人機。但僅有探測通常是不夠的。例如，探測無人機的雷達也可能探測到鳥類。這就是為什么分類很有用。對無人機進行分類的技術通常能夠將無人機與其他類型的物體（例如飛機、火車和汽車）區分開來。

再進一步就是識別。有些設備可以識別特定型號的無人機，甚至可以識別無人機或控制器的數字指紋，例如 MAC 地址。提醒附近某處有無人機已經很有用了。但是，如果知道無人機（和/或操控者）的確切位置，態勢感知能力和部署反制措施的能力就會大大增強。有些設備甚至可以實時跟蹤無人機的位置。無人機監控設備主要有四種類型：

• 射頻（RF）分析儀
• 聲學傳感器（麥克風）
• 光學傳感器（攝像頭）
• 雷達

2019-22 年是無人機系統在戰斗空間中使用的轉折點，無人機系統本身已經轉變為混合形式。無人機的發展軌跡與有人駕駛飛機相同，只是速度更快、精度更高。無人機實際上已將有人駕駛飛機從偵察和監視任務中擠出，并正在增加其在打擊任務中的比例。無人機要有效執行防空任務仍需時日。在可預見的未來，最佳的解決方案是將有人和無人系統結合起來，直到技術能夠支持更好地理解態勢感知以及指揮和控制方面的問題。

2019-22 年是無人機系統在戰斗空間中使用的轉折點。2019 年 9 月 14 日，無人機被用來攻擊沙特阿拉伯阿美石油公司（Saudi Aramco）位于阿布凱克（Abqaiq）和胡萊斯（Khurais）的國有石油加工設施，打擊了占世界石油產量 5%的石油生產。幾個月后的 2020 年 1 月 3 日，伊朗將軍卡西姆-蘇萊曼尼（Qasem Solemani）在巴格達國際機場外被美國無人機（UAV）發射的武器暗殺。這兩個最近在西亞有效使用無人作戰系統的例子表明了任務的有效程度及其具有全球影響的戰略意義。2020 年下半年，在阿塞拜疆與亞美尼亞之間的納戈爾諾-卡拉巴赫戰爭中，大量使用了無人駕駛系統來壓制一支強大的陸軍部隊。駐伊美軍多次遭到無人機襲擊，俄羅斯與烏克蘭的戰爭中也廣泛使用了無人機，這些都證明無人機已成為關鍵的作戰要素，盡管在過去四十年中，無人機一直在沖突地區零星使用。

下一代航空力量將圍繞無人駕駛系統展開，這些系統可以根據來自多個傳感器的輸入，考慮可能出現的情況，并思考最佳解決方案。戰斗將在計算領域進行，由信息提供所需的彈藥，引導機載武器攻擊所需的目標，并躲避攻擊目標的武器。與有人駕駛飛機一樣，該平臺必須具有多重冗余，并與其他平臺同步運行。

盡管當代無人系統在各種環境中都有應用，但它們在空域中占據著壓倒性的優勢。它們通常被稱為空中無人機或無人駕駛飛行器（UAV），而支持和控制無人機的系統則被稱為無人機系統（UAS）。空中無人機技術的廣泛應用導致其在戰場上的使用日益增多。因此，尋找有效的反無人機（反無人機系統）武器已成為一項嚴峻的挑戰。這項任務尤為艱巨，因為面對的是種類繁多的無人機系統，而它們的數量卻在以破紀錄的速度增長。目前，還沒有經過充分驗證的反無人機解決方案，大多數現有系統仍處于研究階段或新推出的原型階段。新出現的問題以及與之相關的一系列不確定性成為本出版物討論和介紹這一問題的基本依據。本文從現代戰爭的角度討論了防御無人機系統這一重要課題。作者探討了如何在軍事行動中規劃和實施反無人機防御，以及哪些技術解決方案可用于這一目的。在整個研究過程中，作者采用了各種方法，包括分析、綜合、比較和案例研究，主要是通過研究有關納戈爾諾-卡拉巴赫近期武裝沖突和烏克蘭持續沖突的公開來源信息。這些方法使作者得以驗證他的主要假設：目前尚無有效的無人機反制系統，尤其是針對可自主運行、利用人工智能算法制導和決策或參與大規模攻擊（被稱為 “蜂群”）的無人機。同時，指出應開發哪些新的技術解決方案以實現有效的反制措施，以及應將哪些戰術納入軍事訓練以應對這一威脅。此外，還討論了現有防空系統在多大程度上可用于反無人機防御，以及是否有針對此類威脅的有效部隊保護方法。

從納戈爾諾-卡拉巴赫沖突（Hecht，2022 年）和烏克蘭沖突（Wyrwa?，2022 年）得出結論，無人機在戰場上的廣泛應用已成為現實，無需再做說服工作。無人機不僅能執行觀察和偵察任務，還能執行打擊、運輸、搜索和救援行動等許多其他任務，顯示了其多功能性。目前，看到的無人機既有單個的，也有成群的，還有像可重構模塊智能作戰陣列（SWARM）這樣的機群。此外，大多數無人機的生產成本非常低，但其效能卻足以成功摧毀高價值目標和先進軍事裝備。無人系統的任務和設計多種多樣，因此需要有效的制衡措施，包括反無人機系統和反無人機防御方法。在這方面，研究課題的重點是反無人機防御，即一套旨在探測、識別和制服無人機（無人駕駛航空系統）的措施和作戰能力，以保護自己的部隊、軍事設施和民用物體。

由于現有的無人機設計種類繁多，因此采用了歸納法來確定具有代表性的無人機類型、任務和飛行特征。為此，采用了北約三級分類模型。隨后，可據此估算現有反無人機系統在打擊特定類別無人機方面的潛在效力。為此，對目前運行的反無人機系統進行了分析，同時考慮到其兩個主要功能：監測空域和打擊空中目標。因此，確定了這些系統在打擊無人機方面的能力和局限性。研究再次證實了作者的觀點，即當代反無人機系統能夠在有限的范圍內制服 1 級無人機，即迷你、微型和小型無人機。遺憾的是，這些系統無法同時對付大群無人機及其蜂群。目前，也沒有專門的反無人機系統可以對付 2 級和 3 級無人機。這些任務只能由防空系統來完成，而防空系統的成本巨大，往往高得不成比例。為尋求這一問題的解決方案，作者介紹了未來利用定向能武器（DEW）的反無人機系統的潛力，以及在推出更有效的反無人機系統之前應采用的新軍事戰術。作者還主張，有效的反無人機防御必須是多層次的，涉及可與不同類別無人機互動的各類反無人機系統。只有這些系統達到適當的飽和狀態，才能使軍隊在陸地和海上不間斷地執行任務。他還認為，反無人機防御的發展應被視為一個持續的過程，在這一過程中，應針對環境變化和新技術進步做出動態響應。換句話說，所提出的系統解決方案應具有開放式架構，允許在無人機平臺出現新設計、新技術和新能力的情況下進行調整。

反無人機系統

現代戰爭中使用的無人飛行器設計多種多樣，因此在構建和運行反無人機系統時必須考慮各種因素。其中，應始終考慮無人飛行器的以下特征：推進力、有效雷達截面、制導方式、作戰上限、飛行距離、空中續航時間、預期目的、作戰能力（包括收集情報、攜帶和發射有效載荷的能力）以及電磁干擾對策。

圖 2. C-UAS 參與中考慮的無人機系統特征。

反無人機系統的運作包括以下活動：探測、目標分類（識別）、跟蹤，以及向負責解除其威脅的執行器發出警報和傳送信息。根據目標的類別，這些任務可通過不同的系統、傳感器、探測和交戰技術來完成。目前，反無人機系統可分為兩個基本類別：空域監測系統和反制系統。

空域監測系統

監測系統既可以是主動的，也可以是被動的。在這方面，主要有四種無人機探測方法：

• 用于空域監視的電磁波雷達系統。
• 頻率信號探測器，用于探測無人機控制所使用的無線電信號。
• 聲學傳感器。
• 光學和光電設備，包括紅外熱像儀。

現代無人機大多由復合材料制成，因此雷達截面（RCS）非常低，難以被雷達系統探測到。它們可能被誤認為是鳥類，因為無人機通常沒有配備識別系統，而這種設計是有意為之，因為無人機經常在敵方領土上空作業。因此，雷達信息并不總是完整的，可能導致嚴重的并發癥，特別是當友方和敵方的無人機在同一空域運行時（Holland Michel，2019 年）。此外，無人機（UAV）的飛行高度比飛機或直升機低得多，在地形障礙物的掩護下機動更加自如。無人機能夠從簡易跑道和著陸點進行操作，在附近發射時，它們會突然出現在空域。所有這些因素表明，雷達偵察只能作為探測無人機的可能方法之一。

以識別為基礎的反無人機系統應依靠多種探測器或傳感器，基本上是各種組合和配置。其中一種傳感器是頻率信號探測器，可識別使用無線電波與其操作員通信的無人機。大多數遙控無人機的工作頻率在 2.4 GHz 至 5.8 GHz（Wi-Fi 頻率）范圍內（Gupta、Ghonge、Jawandhiya，2013 年），因此監測這些頻率有助于檢測其活動。一些基于三個傳感器的系統可以檢測到發射設備的 IP 地址并找到操作者。另一種無人機探測方法是跟蹤其視頻傳輸頻率。許多裝有攝像頭的無人機會向操作員傳輸實時視頻。視頻傳輸頻率因無人機類型而異，但常用的頻率范圍包括 2.4 GHz、1.2 GHz 和 5.1 GHz（Aouladhadj、Kpre、Deniau、Kharchouf、Gransart、Gaquière，2023 年）。掃描無線電頻譜是一種相對簡單的方法，不需要大量資金投入，但可能會因其他設備使用相同頻率而導致誤報。頻率信號探測器通常用于對付在可視范圍內控制的小范圍商用無人機。該系統的優點是被動性強，但在無線電信號高度集中的城市環境中進行跟蹤存在局限性，而且無法探測到預先計劃好飛行軌跡的無人機。

使用聲學傳感器也可以實現無人機探測。這些傳感器通常是定向麥克風或麥克風陣列，可以探測到無人機的聲音，并指示無人機接近的方向。與頻率信號探測器類似，使用至少三個麥克風是理想的配置，因為這樣可以提供被探測目標的三維圖像。這種系統的優勢在于它是一種被動探測方法，在視覺和無線電能見度有限的地區特別有用，而且可以與其他探測系統互為補充。由于麥克風設備重量輕，這些探測器通常具有很強的移動性。然而，聲學傳感器的一個重要局限是無法在嘈雜的環境（如城市地區或強風中）中工作，這可能導致探測距離有限，僅為 300-500 米左右（Vashisht，2021 年）。此外，一些無人機可能配備了降噪技術，在使用聲學探測器時應考慮到這一點。因此，應將這些探測器視為輔助系統，而不是獨立的解決方案。

光學傳感器，包括日光攝像機和紅外攝像機，也可用于識別空中無人機。這些設備的優點是可以根據無人機的形狀檢測和識別無人機，并記錄涉及無人機的事件。然而，這些系統的缺點是在惡劣天氣條件下可能會失效，如大霧、暴雨，有時甚至在夜間。此外，這些系統觀測空域的視野有限。

應將不同的傳感器和監測技術結合起來使用，以提高無人機探測的有效性并減少誤報。監測系統可以具有被動（觀察和監聽）和主動（向目標發送信號并分析其反射）兩種特性（Wang、Song、Liu，2021 年）。值得注意的是，與其他傳感器相比，雷達系統提供的數據最多，因為它可以探測到很遠距離的目標，并高精度地確定其位置，而不受天氣條件（霧或云等觀測因素）、白天或夜晚時間的影響。不過，應該記住，雷達系統的探測距離始終取決于無人機的大小及其有效雷達截面。

反制系統

打擊空中無人機有幾種方法。以下系統可用于此目的：

• 無人機飛行干擾系統
• 物理攔截系統
• 失效系統（火力、激光、電磁）。

干擾系統的使用涉及破壞射頻（RF）信號和干擾全球導航衛星系統（GNSS）的衛星導航信號，如全球定位系統（GPS）、格羅納斯（GLONASS）、伽利略（Galileo）或北斗（BeiDou）。射頻干擾需要發射無人機與其操作員之間用于通信的類似頻率的信號。這可能導致操作員失去控制，使無人機無法正常運行，被迫自動降落或返回初始起飛點。無人機通常依靠衛星導航信號來保持飛行方向和穩定性。干擾 GPS 信號可以通過在 GPS 系統使用的頻率范圍內發射強烈的無線電信號來實現。其后果可能是無人機在空域中迷失方向，失去飛行控制。頻率發射器操作的優點是中和無人機的成本低，被稱為 “軟殺傷”，缺點是射程短，可能干擾其他設備，包括自己的無人機。

對付無人機的另一種方法是使用物理攔截系統。在這種情況下，通常會使用地面網狀發射器，以便攔截飛行中的無人機并使其失效。另一種方法是使用其他無人機接近目標無人機，用網捕捉它，然后將其降落到地面。這種解決方案對配備旋轉螺旋槳、運行距離極短的小型無人機尤為有效。地面發射的網在 20 米到 300 米的距離內都有效（Robin Radar，2023 年），而從無人機上布下的網會大大影響無人機的重量、機動性和空中飛行時間。裝有發射器或布設網的無人機的重新裝載和重新發射時間也很長。不過，網基系統的優點是攔截精度高，附帶損害風險低。

最后一種也是最常用的在戰場上打擊無人機的方法是無人機失效，即在飛行過程中摧毀無人機。為此，通常使用機槍、霰彈槍或小口徑速射炮（火炮），它們也可用作高射炮系統。這種火力可以是目視、光學或雷達制導的。此外，就短距離快速摧毀小型空中目標的能力而言，反火箭炮和迫擊炮（C-RAM）系統似乎是理想之選。它們采用半自動作戰模式，由于使用可編程彈藥，擊中目標的概率很高。在火力系統中，還可使用便攜式單兵防空系統（MANPADS）和短程防空導彈系統（Dura，2023 年）。然而，必須注意使用這些系統的成本效益，尤其是在對付裝備旋轉翼的 I 類無人機時。這些無人機的生產成本與向其發射導彈的潛在成本相比低得不成比例。此外，這類無人機的飛行特性，如低速和低空，使其容易成為目標，并容易受到廉價、非專門化火力的攻擊。

在直接使無人機在飛行過程中喪失能力的系統中，最新的解決方案是基于定向能武器（DEW）的武器，這種武器利用光束聚焦能量。其中包括高功率微波（HPM）武器或高能激光（HEL）武器。高功率微波發射器（HPM）能產生強大的電磁脈沖，可摧毀無人機的電子設備或干擾其運行。使用這類武器的優點是非動能破壞。然而，其顯著缺點是需要將大量能量集中在光束中，因此必須使用大型、耗電的發電機，這限制了機動性和作戰能力（美國政府問責局，2023 年）。

高能激光武器（HEL）有多種類型，包括固體激光器（SSL）、化學激光器（CHEL）和自由電子激光器（FEL）。激光武器的工作原理是將電能轉化為光能，然后將光能集中到窄激光束中。與傳統槍械相比，HEL 具有若干優勢。它具有反應時間快、交戰速度快（激光束以光速傳播，可立即使目標喪失作戰能力）、因光束聚焦在較小的表面區域而具有較高的精確度、與傳統彈藥相比成本較低、無活動部件，從而降低了維護成本并提高了可靠性（CRS，2023 年）。

然而，值得注意的是，HEL 武器的開發和利用也伴隨著技術挑戰和限制，如激光系統的有效冷卻、在整個作戰范圍內保持光束穩定、產生足夠強大的光束以打擊遠距離空中目標，以及與 HPM 武器類似，使用機動性有限的大型發電機（D?browski，2017 年）。

說到對抗空中無人機，重要的是要注意沒有 “銀彈 ”方法能提供有效的無人機防御。無人機平臺的多樣化及其執行任務的廣泛性要求反無人機系統進一步專業化，同時利用動能和非動能作戰手段。目前，這些方法的結合以及采用具有不同探測和失效能力的系統的多層次方法可以在一定程度上減輕無人平臺（尤其是最小的無人平臺）帶來的威脅。然而，不幸的現實是，雖然這些系統能有效對付極小型無人機，但卻無法摧毀在高空和遠距離作業的二等和三等無人機。此外，由于缺乏多通道能力，在涉及大群無人機或無人機群的情況下，這些系統可能會失效。即使是最有前途的無人機反制措施，也無法在廣泛的作戰平臺上進行擴展和應用。盡管缺乏明確的解決方案，無人機反制市場仍在快速增長（預計到 2031 年底，市場價值約為 146 億美元）（Alied Marked Reserch，2023 年）。

應對無人機的方法（反無人機戰術）

在考慮應對無人機威脅的可能方法時，有必要討論目前的情況，即很難有經過實戰測試的反無人機系統。在大多數情況下，民用系統是經過改裝的，最初是為了保護機場免受私人用戶未經授權的進入，這些私人用戶通常在機場可視范圍內操作無線電遙控無人機。遺憾的是，如前所述，這些系統由于機動性有限、操作距離短，在作戰環境中通常無法發揮作用。同樣，手持射頻干擾器等便攜式系統也證明無效。其最大干擾范圍為 500-1000 米，電池壽命最長為 30 分鐘。人們很快認識到了這些局限性，因此開始實施在干擾設備射程之外部署無人偵察機的戰術。目前，偵察無人機通常在距離敵方陣地超過 1000 米的地方作業，并采用光學或數字變焦技術進行觀察。此外，烏克蘭沖突中的經驗表明，無人機操作員在野外使用信號增強天線，使干擾工作更加復雜。另一方面，衛星導航（GPS）信號干擾系統只有在選擇性戰術情況下才有效，這意味著它們可以在敵方無人機系統不使用時干擾敵方無人機行動。因此，這些系統更適用于保護城市和關鍵基礎設施，而不是直接用于戰場。同樣，干擾作戰無人機也具有挑戰性，因為無人機飛行高度很低、速度很快，而且利用地形掩護，因此很難將電磁發射器對準它們（Wyrwa?，2022 年）。

戰場上解除無人機威脅的主要手段是火炮和導彈防空系統。但需要注意的是，根據其使用原則，這些系統都部署在軍事行動的后方。因此，前線防線仍然很脆弱，容易受到無人機的攻擊，特別是那些在極低空飛行的最小的 1 類無人機。在這種情況下，對付它們的方法之一是用小口徑單兵火器（小武器、機槍、霰彈槍）與之交戰。然而，由于無人機體積小、速度快、機動性強，這種交戰的效果有限。目前，還可以使用由佩戴護目鏡的操作員控制的第一人稱視角（FPV）無人機，從無人機的視角直接觀察敵方最小的無人機，從而使其失效。FPV 無人機的時速可達 100 公里，可用于直接（自殺式）攻擊敵方無人機。不過，使用這種無人機需要經過嚴格訓練的操作人員，具備在戰場條件下高速操縱這種飛行器的能力。

不過，摧毀 2 級和 3 級無人機的能力仍在專業防空系統的能力范圍之內。遺憾的是，這類措施的成本效益通常不利于防御系統。傳統的中程甚至短程防空導彈非常昂貴，而無人駕駛系統則價格低廉，應用廣泛。相比之下，一枚 “愛國者 ”導彈的成本約為 300 萬美元，一枚用于基輔防御的 NASAMS/AMRAAM 導彈估計為 100 萬美元（Partrige, 2022），而俄方使用的沙赫德-136 “神風 ”無人機的成本（視型號而定）僅為每單元 2 萬至 6 萬美元（Sof, 2022）。

此外，使用無人機群或無人機群的性質要求防空系統達到相當高的飽和度，以保護軍事編隊的優先要素。另一個問題是識別無人機的能力，因為無人機被有意設計為在敵后行動，而且沒有配備敵友（IFF）識別系統。由于這些原因，遵守空域管制規則和執行空域管制措施也具有挑戰性。因此，有必要開發一些系統，如利用人工智能（AI）的系統，可以根據無人機的輪廓、特定偽裝、工作頻率或操作方法識別無人機。

目前，由于缺乏有效的反無人機措施來保護部隊，因此有必要制定反無人機戰術（Michalski & Michalska, 2017）。這些戰術不僅應包括主動措施，如探測、偵察、警戒和制服無人機，還應包括被動防御措施，旨在保持軍事力量的生存能力和存活率。在被動反無人機防御領域，必須規劃隱蔽和偽裝等活動，使用欺騙、人工誘餌、陷阱和誘餌。應盡可能將無線電波輻射、電磁輻射和噪音降至最低。在能見度低或夜間條件下規劃部隊調動和部署至關重要。采用分散兵力和防御網絡有助于攔截在友軍陣地和關鍵作戰系統上方執行神風特攻隊任務的游蕩彈藥和無人機（ATP 3-01.81, 2023）。雖然這些措施可能不是最具創新性的，而且在某種程度上與偽裝和部隊保護的一般原則相一致，但在無人系統威脅很大的情況下，這些措施可能特別有用。

最近在烏克蘭、納戈爾諾-卡拉巴赫、敘利亞和利比亞發生的沖突展示了無人機系統（UAS）的多功能性，參與沖突的各方都大量使用了無人機系統。無人機系統提供了精確的情報、電子戰（EW）能力、通信、精確目標捕獲（TA）、近距離空中支援（CAS）、空中攔截以及精確的打擊后戰損評估（BDA）。無人機系統的擴散正在不斷增加。如今，這項技術已不再是富裕國家的專利，因為 "許多發展中國家因財政負擔過重而無法配備航空人員，只能依靠無人機系統作為現成的空軍力量"（Jovanov 2022, 5）。與技術先進的現代飛機相比，無人機系統的采購和運營成本低、續航時間長、操作人員培訓成本低。本文旨在概述采用多功能的無人機系統，可如何促進指揮官執行行動和完成指定任務，從而通過所有作戰功能提高單元的能力。

軍用機器人技術是現代和未來戰爭的核心技術。該領域的進步與人工智能（AI）、量子計算和大數據等新興和顛覆性技術（EDT）的發展以及民用領域的突破密切相關。軍用機器人是可以根據算法執行自動化、自動或自主行動的系統。在軍事領域，機器人技術有望成為力量倍增器，降低武裝部隊的人力風險和成本，并對 21 世紀的戰略競爭產生重大影響。

隨著技術的進步和生產成本的降低，軍用機器人技術正變得越來越容易為更廣泛的行為者所利用。無人駕駛飛行器（UAV）是軍事機器人技術最發達的領域，最近的調查結果顯示，目前有 95 個國家在使用無人駕駛飛行器，其中 20 個國家擁有武裝無人機，另外 20 個國家正在尋求獲得這種能力。無人地面運載工具（UGV）和無人海上系統（UMS）的發展也日新月異。值得注意的是，無人地面運載工具所涉及的技術與某些民用工業--例如汽車工業--的技術相似，這使得這些系統的開發和生產更加容易，成本更低。由于海洋環境對無人系統仍具有挑戰性，因此 UMS 的設計難度更大。

由于大國擁有龐大的國防預算和研發（R&D）技術能力，預計它們將引領未來軍用機器人技術的開發、部署和使用。此外，大國之間重新開始的競爭也刺激了它們在這一領域的投資。大國在軍用機器人方面的政策、理論和能力是了解全球趨勢和軍用機器人潛在未來的基礎。因此，本文分析并比較了美國、中國和俄羅斯在以下方面的發展：(1) 與國防相關的創新政策；(2) 將軍用機器人技術融入軍隊的理論演變；(3) 不同類型軍用機器人技術的投資和能力。

圖 1：每個國家的 RAS 項目數量。(資料來源：B： B. Torossian 等人，"機器人和自主系統的軍事適用性"，海牙安全研究中心，2020 年 2 月：20）。

美國保持技術領先地位的目標

美國與國防有關的創新政策仍然依賴于冷戰時期的 "抵消戰略"，其目的是保持對競爭對手的技術優勢，以確保戰略主導地位。美國的投資力度超過其他任何國家，自 1983 年以來，每年用于國防創新的支出始終在 550 億美元以上。然而，美國國防部（DoD）的預算并不完全足以維持長期發展，因為電子戰技術的研發成本非常高昂。國防高級研究計劃局（DARPA）和國防創新單元（DIU）等政府機構之間的合作，以及與硅谷和世界上最好的私營科研機構和大學網絡的聯系，使美國在軍用機器人研發領域繼續保持領先地位。科學進步還得益于美國自由和以市場為導向的經濟體系。

在條令方面，美國認為使用軍用機器人可提供戰略、作戰和戰術優勢。機器人能力旨在威懾競爭對手，減少人員參與野戰任務的 "三D"（枯燥、危險和骯臟）。在缺乏適當條令的情況下，美國陸軍發布了一份題為《美國陸軍機器人與自主系統戰略》的指導性文件，詳細闡述了無人系統的四項主要戰術任務：（1）提高態勢感知能力；（2）提供后勤保障，減輕士兵的體力負擔；（3）促進移動和機動能力；（4）保護前線的人類部隊。這份文件于 2017 年發布，說明美國在將軍用機器人技術融入武裝部隊的條令思考方面領先于競爭對手。

在能力方面，美國的機器人武庫依然無與倫比。美國軍方目前擁有 26 種無人機，從微型無人機到大型無人隱形無人機應有盡有。美國還得益于在該領域數十年的經驗、強大的機構支持和最大的采購市場（預計到 2025 年將達到 94.8 億美元）。關于 UGV，美國正在逐步部署更多的系統，重點是機器人和士兵之間的有人無人單元組隊。海軍陸戰隊和美國陸軍都配備了 Milrem Robotics 公司的 THeMIS UGV，預計到 2025 年，整個 UGV 采購市場將增長兩倍，達到 3.845 億美元。UMSs 采購市場在質量和數量上的增長可能最為顯著，預計到 2025 年將達到 11.26 億美元。這涵蓋了海軍能力的整個范圍，從便攜式 Battlespace UUV 到 XLUUV 無人潛艇。國防部還開發了蜂群技術，使無人機群能夠集體行動，2017 年的 Perdix 測試就表明了這一點。

總體而言，美國在國防創新、條令演進和軍用機器人實戰方面的表現表明，它有能力繼續在這一領域占據主導地位。美國的軍事預算規模、軍民兩用和與軍事有關的研發力度，以及國防部各部門與一流科技大學之間的合作，都使美國在軍用機器人領域的競爭中占據主導地位。此外，美國還可以依靠與世界上一些經濟和技術最先進的國家（如日本、韓國和北約成員國）建立的龐大伙伴關系和聯盟網絡。國際合作，如澳大利亞、英國和美國之間的 AUKUS 三邊條約，主要側重于共享軍民兩用技術，從而為美國的國防創新努力起到了力量倍增器的作用。這是與俄羅斯和中國的顯著區別。圖 1 顯示了全球民用和軍用機器人與自主系統（RAS）項目的數量，并凸顯了美國（連同英國）在這一領域的主導地位。

圖 2：在國防、太空、機器人和運輸領域排名前五的國家。(資料來源：J： J. Gaida 等人，"ASPI 的關鍵技術追蹤--未來力量的全球競賽"，澳大利亞戰略政策研究所，2023: 17）。

中國在創新和軍用機器人領域的大幅趕超

自 2012 年起，中國開始實施一項名為 "軍民融合"（MCF）的國防創新政策。MCF 政策旨在促進中國民用技術企業與軍隊之間的融合。MCF 已成為中國的主要戰略措施之一，追趕技術更先進的國家，并在 2049 年超越美國成為全球領先強國。通過改革中國科學院，將研究機構、私營企業和國防企業集團改革，中國在開發創新技術方面達到了令人矚目的先進水平。然而有專家稱，中國還不能獨自確保整個先進電子或半導體供應鏈的安全。圖 2 顯示了國防、太空、機器人和運輸領域排名前五的國家。這凸顯了中國在新興技術開發方面的領先地位，其中包括與機器人相關的國防應用。

中國在將軍用機器人技術融入武裝部隊的條令方面也正在取得進展。正如一位觀察家所指出的，這是 "中國人民解放軍（PLA）從歷史上專注于國內安全和中國大陸防務向新興的在中國海岸以外部署軍事力量的條令演變 "的直接標志。通過 "前沿防御"（FD）概念，打算采用非對稱作戰手段，在近海擊敗更強大的對手。在這方面，EDT 是中國國防態勢的基礎，因為自動化和機器人化是 FD 的兩個組成部分。它們能讓解放軍更快、更明智地做出決策，應對更廣泛的威脅。據報道，中國正在考慮使用自主武器在戰場上取得戰術和作戰優勢的可能性。無人系統的實戰化和集成化也被視為中國尋求戰略首要地位的象征性基準。

中國正在大力投資人工智能和機器人能力：2018 年，與人工智能相關的國防支出達到 27 億美元，2019 年軍用機器人的收購市場占 14.4 億美元。中國軍用機器人相關發展在無人機領域引人注目。從 20 世紀 90 年代生產仿制無人機的低成本模型開始，中國已成為 "無人機橫向和縱向擴散的推動力"。中國現在可以生產與美國產品相媲美的尖端系統，如 GJ-11。中國向至少 16 個國家出口無人機就是這一成功的例證。雖然中國的無人潛航器過去并不特別先進，但現在已經取得了顯著的進步，例如攜帶輕機槍的 "利爪一號"。預計在 2019 年至 2025 年期間，UGV 采購市場將以年均 64% 的速度增長，達到 4.656 億美元。關于 UMS，中國正尋求通過 HS001 等無人駕駛系統挑戰美國的海上霸主地位。預計到 2025 年，中國的 UMS 采購市場將增長七倍，達到 8 億美元。

總體而言，中國已成為開發 EDT 的領頭羊，在某些關鍵軍民兩用技術方面超過了美國，如協作機器人和高超音速飛行器。過去幾年，中國的技術進步的確令人矚目。然而，在可預見的未來，中國經濟體制改革的緩慢、繁瑣程序以及人口和經濟方面的挑戰可能會帶來一定的限制。在國防創新方面，中國正努力超越西方體系，形成關鍵技術的獨立供應鏈。因此，成效是顯而易見的，也是巨大的，特別是考慮到其采購市場的預期大幅增長。但中國是否有能力在軍用機器人領域超越美國，目前尚不清楚。

俄羅斯為在技術競爭中的措施

俄羅斯在過去十年中修訂了與國防相關的創新政策。其中包括成立先進研究基金會（ARF），這是一個類似于美國 DARPA 的機構。2008 年，俄羅斯還在阿納帕建立了 "時代技術城"（Technopolis Era），這是一個類似于 "軍事硅谷 "的綜合體，用于開發和測試 EDT。Technopolis Era 的建立表明，俄羅斯政府正在努力 "發展一個廣泛的--而且仍在不斷擴大的--國防研發合作平臺網絡，其中包括武裝部隊、國家民事機構和私營機構"。迄今為止，這些舉措似乎并不成功，這主要是由于俄羅斯的創新表現不佳，以及 ARF 預算規模較小。俄羅斯在全球創新指數中排名第 45 位，在人工智能和其他 EDT 方面并不領先。此外，ARF每年的預算為6300萬美元，俄羅斯的投資遠遠低于美國和中國。俄羅斯國防工業還過度依賴外國制造的電子產品和半導體，因為國內幾乎不具備這方面的生產能力。2022 年俄羅斯入侵烏克蘭后，西方國家對俄羅斯實施制裁，使問題更加嚴重。圖 3 顯示了自 2019 年 1 月以來對俄羅斯的半導體出口變化情況。

圖 3：2019 年 1 月至 2022 年 11 月對俄羅斯的集成電路出口額。(資料來源：D. Andrew et al： D. Andrew 等人，"俄羅斯在美國和盟國的出口限制下轉移進口來源"，華盛頓國際貿易協會，2023 年 1 月：13）。

在條令層面，大多數觀察家認為，在新一代戰爭（NGW）范式下改革后的俄羅斯軍隊將使俄羅斯能夠進行現代聯合作戰和混合戰爭，包括使用軍用機器人。該范式的一個目標是用機器人取代約 30% 的人類部隊。同樣，俄羅斯 2019 年的主動防御（AD）作戰概念依賴于先發制人化解試圖攻擊本國的敵人的邏輯，包括通過廣泛使用 EDT。俄羅斯繼續尋求用機器人取代其武裝部隊中的某些人類任務，據報道，俄羅斯還尋求為機器人分配直接作戰任務。俄羅斯已投資開發 FEDOR 等仿人機器人，這些機器人將能夠攜帶武器并執行基本的步兵任務。然而，俄羅斯似乎并沒有像大多數專家在俄烏戰爭前所認為的那樣，將機器人系統納入其武裝力量條令。這表明俄羅斯在這一領域落后于美國和中國。

近年來，俄羅斯在機器人系統的研發和集成方面投入了大量資金。無人機幾乎已被整合到各個軍事層面，并得到越來越多的使用。俄羅斯的工作重點是生產成本低廉的戰術無人機，如 S-70 Okhotnik 或 Grom。預計到 2025 年，無人機采購市場將達到 10 億美元。鑒于其陸地大國的歷史定位，俄羅斯正在大力發展 UGV。UGV 采購市場預計將從 2019 年的 9000 萬美元增長到 2025 年的 3 億美元。據報道，俄羅斯武裝部隊在敘利亞和烏克蘭的行動中使用了各種類型的 UGV，從而積累了戰場經驗。然而，這些系統（如 Uran-9）大多表現不佳。俄羅斯沒有優先發展 UMS，主要是因為缺乏技術專長和資金。除了 "波塞冬"--據說是一種正在研發的核動力和核能力系統--俄羅斯的 UMS 不太可能達到美國或中國的水平。預計到 2025 年，俄羅斯 UMS 的采購市場將達到 8180 萬美元。

總體而言，即使在 2022 年與烏克蘭開戰之前，俄羅斯也在竭力發展反彈道導彈。這包括其國防相關創新政策改革不成功，機器人技術投資和性能水平遠低于美國和中國。西方對大多數工業產品和技術的制裁削弱了俄羅斯開發和生產軍用機器人的能力。俄羅斯被中國臺灣半導體制造公司和英特爾等集成電路行業領先企業列入黑名單，中國拒絕向其提供先進技術，這些都是重大制約因素。然而，俄羅斯仍有可能通過白俄羅斯、土耳其和中國等國獲得西方制造的敏感先進技術，盡管獲得的速度和成本要低得多。此外，雖然俄羅斯在 NGW 范式下的條令發展似乎提高了其軍事能力，但其武裝力量在烏克蘭的表現卻表明并非如此。事實上，20 世紀的軍事條令概念似乎仍占主導地位。

結論

三大軍事強國--美國、中國和俄羅斯（在較小程度上）--在發展軍用機器人技術的戰略競爭中處于領先地位。有三個指標可用來評估和比較它們在這一領域取得的進展。

在與國防有關的創新方面，美國處于領先地位。美國可以利用其比較優勢，如龐大的軍事預算、硅谷與軍事技術發展的聯系以及強大的學術和研究機構網絡。然而，中國的軍民融合政策正在迎頭趕上，在創新能力方面正在縮小與美國的差距。中國已經在一些關鍵領域處于領先地位。俄羅斯無法對其國防創新體系進行連貫的改革，而且在創新方面投入的資金有限，這意味著俄羅斯將難以保持競爭力。

對條令的分析表明，這三個國家的目標都是越來越多地將軍事任務交給機器人系統。美國和中國在將軍用機器人技術納入武裝部隊的計劃概念發展方面走在前列。更具體地說，這兩個國家在考慮何時以及如何將無人駕駛飛行器用于軍事應用方面取得了重大進展，而俄羅斯卻未能做到這一點，在對烏克蘭的戰爭中，機器人系統的出現微乎其微。

就能力而言，美國在軍用機器人領域的投資規模仍然無與倫比。美國也是唯一開發和采購海陸空全方位能力的國家。中國在過去十年中取得了長足的發展，可以想象，中國將在多個領域挑戰美國的軍事主導地位。俄羅斯在軍事機器人系統方面的支出僅是美國和中國的一小部分，盡管它在 UGV 領域取得了進步。未來，俄羅斯很可能能夠在一些利基市場上競爭，比如低技術含量的戰術無人機，但總體而言，它很可能會繼續落后于其他兩個軍事大國。

歸根結底，通過對這些國家在三項指標上的比較可以發現，美國很可能仍將是軍用機器人研發和實戰方面的領先大國，而中國正在成為一個嚴重的競爭對手。在不久的將來，俄羅斯實際上將退出高水平的競爭，特別是在其與烏克蘭的戰爭造成國防和經濟后果之后。因此，軍事機器人領域的大國競爭已成為中美之間的二元競爭。

不過，地區大國也將在某些領域展開競爭。技術先進的國家，如以色列、英國、澳大利亞和歐盟成員國，都在增加軍用機器人的研發項目（見圖 1）。因此，可以預計，未來美國和中國這兩個大國將在軍用機器人領域占據主導地位，而中小強國則可能在某些細分領域處于領先地位。

• USW DSS 是 USW 指揮與控制 (C2) 戰斗管理輔助 (BMA) 記錄計劃 (PoR) 的支柱，支持針對高端對手的戰區和集團部隊（如水面、地下和空中部隊）的智能 C2。

• 該系統可規劃和執行美國海軍作戰群和戰區作戰行動；為利用環境提供 “最合適 ”的資產/傳感器分配；管理可用資源；平衡任務目標與風險；以及提供作戰環境的脆弱性評估。

USW DSS作戰影響

• 提供 USW 任務規劃輔助工具，包括

  • 提供 “最適合的 ”基于目標/風險的資產分配、行動路線（CoA）和演習方案。

  • 提供增強型反潛戰多資產（即水面、空中和地下）搜索規劃，了解威脅的探測概率、聲學干擾、脆弱性和先前的搜索結果。

  • 使部隊能夠利用氣象和海洋學（METOC）環境，發揮我們的優勢。

  • 使指揮官能夠在防止相互干擾和降低自相殘殺風險的情況下分配潛艇部隊。

• 提供 USW 任務執行管理輔助工具，包括

  • 提供現場戰術數據交換，使部隊能夠更快地同步行動。

  • 提供現場執行評估，使指揮官能夠更快地調整計劃

  • 為指揮員提供所需的有關對手、藍軍和關鍵絆網的態勢感知。

水下監視技術出現于冷戰時期。該技術解密后，學術界對其進行了深入研究，并取得了諸多進展。無人潛航器（UUV）的開發就是海洋領域的進步之一，它能夠增強作戰能力，同時降低人類生命危險。雖然這項技術已經商業化，但在海軍中的應用卻很有限。其有限的發展主要是由開發商和資助他們的政府推動的。然而，由于這項技術能為軍隊帶來諸多好處，因此需要盡快將其納入海軍。這實質上意味著，要想在海軍使用/應用中獲得更多認可，就必須將該技術融入海軍。反過來，這就需要回答許多問題，了解事實，以增強對該技術及其潛力的信心。因此，本文討論了其中一些有助于彌補知識差距的問題，以促進未來海軍對 UUV 技術的接受和應用。雖然本文試圖提供全面的答案，但這些答案并不完整，只能作為討論的起點。就目前而言，技術是存在的，但缺乏想象力卻阻礙了其使用。

圖 2 已詳細說明了 UUV 在軍事領域可發揮的廣泛作用，在此，將討論每種作用的可能任務概況。迄今為止，已知美國、俄羅斯和中國等國家運營著大量不同大小和形狀的軍用 UUV。圖 3 顯示了美國部分軍用 UUV 的范圍，圖 4 顯示了其他國家部分軍用 LDUUV 的范圍。

(a) 情報、監視和偵察。從海洋中收集關鍵的電磁和光電數據將有助于擴大被拒地區的信息范圍，特別是常規平臺無法進入的淺水區。UUV 可以輕松進入這些區域，提供所需的信息。

(b) 海洋學。為了在極端的海洋環境中實現更高的可操作性，必須收集實時情報數據并提供給操作人員，以便在進攻時更好地制定計劃。出于 "用戶舒適度和安全性 "的考慮，載人平臺收集此類數據的能力有限，因此無人平臺和固定平臺被認為是未來的一種可能（Agarwala，2020 年）。

(c) 通信/導航網絡節點（CN3）。通過在有人和無人平臺之間提供一個閉環網絡，CN3 系統有助于為水下平臺提供更強的連接性和控制性，否則這些平臺就必須浮出水面以刷新其全球定位系統進行導航。這樣的通信網絡可提高無人潛航器的安全性和控制能力，同時幫助它們在不被探測到的情況下輕松、長時間地開展 ISR 活動（Munafò 和 Ferri，2017 年）。

(d) 反水雷措施。為確保港口和航道可供軍艦安全作業，并確保敵方類似港口和航道無法使用，最簡單的進攻方式就是布設 "水雷"。為了在不危及人命的情況下做到這一點，UUV 得到了有效利用。在任何平臺上使用無人潛航器，都能提高在敵方水域布設水雷和在己方水域清除水雷的效率，從而無需依賴專門的掃雷艇。

(e) 反潛戰。為了 "遏制 "在狹窄水域、咽喉地帶或艦隊附近活動的潛艇，UUV 可以發揮巨大作用。在此過程中，UUV 可以為載人平臺提供必要的安全保障，同時限制敵方潛艇的行動。

(f) 檢查/識別。為了對船體、碼頭和停泊區及其周圍的密閉空間進行快速搜索，以排除反恐方面的顧慮，并確保在必要時進行爆炸物處理，UUV 可以得到廣泛而有效的使用。這些努力將確保港口、航道和泊位的安全。

(g) 有效載荷交付。由于無人潛航器難以被探測到，而且可以在淺水區輕松作業，因此可用于秘密投放有效載荷。這種有效載荷可以是敵后補給品，也可以是摧毀敵方資產的彈藥。

(h) 信息作戰。由于 UUV 體型小，在淺水區也能輕松運作，因此是收集信息的有力平臺。此外，它們還可用作誘餌和通信網絡干擾器。

(j) 關鍵時刻打擊。能夠及時精確地投放彈藥并最大限度地減少敵方的反應時間是一項關鍵活動。用無人潛航器投放彈藥時，可將其投放到離海岸較近的地方，確保縮短敵方的反應時間。這種行為還有助于避免暴露大型有人駕駛平臺的位置，以免遭報復性打擊。

近年來，未經授權的無人駕駛飛行器（UAV）所造成的危險已大大增加，因此，至少需要采取適當的探測、跟蹤和反制措施來消除這種威脅。除了射頻干擾器、全球定位系統欺騙、高壓激光、電磁脈沖和射彈槍之外，反無人駕駛航空系統（cUAS）也是對付未經授權的小型無人駕駛飛行器的一種非常高效和有效的對策。

本文介紹的 cUAS 是一種全自動、多功能、可移動部署的系統，能夠利用氣壓驅動的網狀發射器攔截市場上幾乎所有的小型無人機。與上述替代方案相比，所開發的 cUAS 不受未經授權的小型無人機操作模式的影響，即手動或自動控制，甚至不受全球導航衛星系統或射頻的影響。我們的多傳感器方法（照相機、激光雷達和雷達傳感器）以及所實施的算法使 cUAS 能夠在各種環境下運行，如開放式機場、軍用場地和城市空間，在這些環境下，許多雷達反射通常會阻礙對小型物體的探測和跟蹤。cUAS 可獨立接近、跟蹤和/或攔截速度高達 20 米/秒的已識別無人機，成功率超過 90%。

本文對 cUAS 原型機的性能進行了演示和評估。對小型無人機的攔截能力和狗斗性能進行了測試和研究。此外，我們還概述了該系統的具體攻擊和防御策略，以及從最初的探測和分類到最終攔截和清除未授權無人機的過程階段特征，并說明了所開發的多傳感器平臺相對于現有單傳感器系統的優勢。

圖 1：地面探測與控制站（左）和攔截無人機系統（右）的硬件組件[產品圖片來自相關制造商]。

圖 3：攔截過程的各個階段及其條件。

數字化采購是美國空軍（USAF）優化飛機生命周期管理的趨勢。數字化采購的一個理想結果是提供準確、高效的數字化工具，通過數字孿生系統降低維護成本，提高飛機的可用性。與現代飛機相比，傳統飛機（如 A10）在開發數字孿生系統方面面臨更多挑戰；然而，傳統飛機將進一步并立即從數字孿生系統功能中受益。

本研究將調查美國空軍 A-10 飛機結構完整性項目（ASIP）和系統項目辦公室（SPO）實施完整數字線程解決方案的路線，以便為機隊開發數字孿生系統。數字孿生由三個要素組成：設計和特性數據、實時運行和維護數據以及信息模型。此外，要使數字孿生取得成功，還必須有一個能夠通過數字線程整合這三個要素的信息建模系統。

A-10的數字孿生狀態

在理想情況下，數字線程在飛機概念設計階段就已開始實施，并在整個產品生命周期中保持連續性。圖 3 是這種生命周期的理想化概念。圖 3 顯示，數字線程需要在產品生命周期的每一方之間建立數據通信連接。圖 3 還顯示，數字孿生屬于所有者，而不是制造商。數字孿生屬于所有者有幾個原因。最主要的原因是，數字孿生不僅能為所有者提供最佳服務，還能確保在制造商或供應商過時時，數字孿生能得到保存和維護。

當采用 SLEP 時，如 A-10 的情況，這種數字線程生命周期將繼續下去，從而增強整體預測性維護行動的能力。與將數字線程用于設計壽命維護計劃相比，將數字線程用于SLEP更有價值。然而，對于像 A-10 這樣的老式飛機來說，這種理想狀態是不可能實現的，因為飛機的設計、制造和運行都是在計算機尚未興起的時代。因此，有必要收集歷史文物，并盡可能從非數字資源中拼湊出一個數字框架。

無人機系統（UAS）和其他相關技術（人工智能或AI、無線數據網絡、擊敗敵方電子戰的電子支援措施）已經發展到一個新的地步，無人機系統被認為原則上能夠執行目前由有人駕駛飛機執行的幾乎任何任務。

因此，許多武裝部隊正在積極試驗有人-無人編隊協作（不同的縮寫為MUM-T或MUMT）。通過將有人和無人資產作為一個單位而不是單獨部署，無人機最大限度地發揮了其作為力量倍增器的價值，提高了在高度競爭性空域的殺傷力和生存能力。無人機系統的直接控制權可由飛行中的有人單位或單獨的空中、地面或海上指揮中心掌握。隨著時間的推移，人工智能的進步將允許無機組人員的編隊元素自主地執行大部分任務。這最終可以將人類干預減少到最低，只保留任務目標的輸入、交戰規則的定義和武器釋放的授權。事實上，這種自主能力對于MUM-T概念來說是至關重要的，以防止人類飛行員被控制無人機的額外任務所淹沒。 無人機系統的主要應用包括：

• 目標偵查；
• 為有人駕駛飛機進行戰損評估；
• 電子戰；
• 各種有人或無人平臺之間的數據和通信中繼/接口；
• 武裝護衛。

在“武裝護衛”角色中，無人機系統可以在有人平臺執行任務之前壓制敵人的防空設施（SEAD角色），或者作為一個外部武器庫，使單一的有人駕駛飛機在每次任務中能夠攻擊大量的目標。

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