俄羅斯對烏克蘭的入侵凸顯了歐洲對莫斯科的長期能源依賴，歐洲既不能迅速解決，也不能不作出巨大犧牲。俄羅斯的混合戰爭--對關鍵基礎設施的動能打擊、信息操縱、惡性金融、經濟脅迫和網絡行動的結合--已經利用烏克蘭來瞄準歐洲能源安全的核心。這場戰爭迫使歐洲大陸考慮如何自行實現其經濟、環境和地緣戰略的能源目標。

這項研究發現，整個歐洲大陸關鍵能源基礎設施的系統依賴性和網絡脆弱性可能會影響聯盟的政治穩定并威脅到軍事效力。整個北約的能源短缺和日益嚴重的網絡脆弱性直接影響了前方的機動性和部隊的準備狀態。以下與網絡和惡性影響有關的主要發現提供了一個清醒的觀點，即混合戰爭對北約國家的能源安全的挑戰。

網絡威脅增加，威脅到能源關鍵基礎設施

俄羅斯及其代理人已成功滲透到歐洲和北美的能源網絡，并部署惡意軟件來破壞目標國家的關鍵系統和基礎設施。自從入侵烏克蘭以來，重大的網絡攻擊已經影響到北約成員國。

當被納入能源系統的新興技術沒有網絡安全保障時，目前先進的關鍵能源基礎設施預警和網絡威脅緩解系統不足以確保安全和復原力。北約成員國之間在網絡緩解能力和標準方面存在很大的差異。

本書確定了潛在的解決方案，以減輕網絡攻擊，提高北約成員國軍隊的能源獨立性，并防止能源關鍵基礎設施的網絡漏洞。這些方案包括新一代的網絡預警系統（CEWS）和微電網建設。

能源部門供應鏈的脆弱性影響軍事行動

穆迪分析公司報告說，目前全球供應鏈的最大風險是由俄烏軍事沖突造成的，而不是大流行病。由于俄羅斯供應歐洲43%的天然氣和世界40%的鈀（用于半導體），烏克蘭供應世界70%的氖（用于制造計算機芯片），沖突的長期不確定性可能繼續嚴重影響全球供應鏈。

展望未來，供應鏈部件將繼續受到來自不同子鏈的重大威脅，這些子鏈與低安全性的審查直接互動。天然氣、電力和核工業的網絡安全漏洞無處不在，由于每個子鏈內的相互作用而增加了威脅。提高供應鏈復原力的戰略可以包括。(1) 繪制供應鏈地圖和建模，以更好地預測供應和需求；(2) 使供應商多樣化；(3) 縮短供應鏈；以及(4) 在仔細評估網絡風險的情況下實現自動化。

惡意影響正直接影響到關鍵的能源基礎設施

俄羅斯將網絡攻擊、黑客攻擊和虛假信息的傳播視為外交政策和國家安全利益的工具。通過被破壞的網站（如新聞來源和政府官方網站），俄羅斯特工人員發布了捏造的文章、故事、引言和其他文件，批評美國和北約在東歐的存在。信息行動和惡性影響專門針對波蘭、羅馬尼亞和德國等國家的能源部門，在行動和經濟方面產生影響。

早期發現虛假信息活動對于防止惡意行為者升級和利用這種活動至關重要。為了解決這個問題，可以在北約的聯合情報和安全司內成立一個工作隊，建立一個網絡，在虛假信息的萌芽階段進行檢測和反擊。然后，將根據信息的影響（包括在時間方面的威脅程度）和傳播到地方、州、國家或國際層面的可能性對其進行分類。

這些發現和建議并不詳盡。通過使用新興工具來促進能源獨立和網絡安全，同時對抗惡意影響，北約可以在未來充滿沖突的日子里從實力和復原力的立場上進行導航。

關于本書

作為一本能源安全緩解政策的手冊，前兩節關于脆弱性和緩解戰略以及為應對能源安全的混合攻擊而正在建立的新技術，可以在課堂上使用，無論是在專業軍事教育（PME）背景下還是在公立大學背景下。它們也是為了讓北約和軍事官員了解在當前的灰色能源戰場背景下他們可以利用的政策和工具。

具體而言，第一部分評估了混合戰爭背景下關鍵能源基礎設施的主要脆弱性。它首先審查了對關鍵能源基礎設施的主要灰色戰爭威脅，包括對信息技術、操作技術和工業控制系統。然后，它審視了物聯網環境中的漏洞，這些漏洞在關鍵能源基礎設施領域尤為普遍。最后，它審視了惡意影響和虛假信息對能源安全的影響。每個 "漏洞 "章節最后都有成功防御的建議。

第二部分提供了關于關鍵混合戰爭緩解技術的新研究，包括新一代預警系統和獨立的、不可破解的能源，如微電網。

對于確保軍事機動性、通信和后勤的指揮官和軍官來說，在主機關鍵基礎設施可能挑戰任務的情況下，第三部分包含了關于網絡和虛假信息目標的有用簡報和地圖。本節提供了關于北約各成員國的網絡和虛假信息脆弱性的案例研究，目前為應對這些弱點而采取的緩解策略，以及成員國應該如何建立強大的防御。所分析的北約國家是根據其與北約能源安全的戰略和軍事相關性來選擇的。

波羅的海地區目前位于俄羅斯混合戰爭的前線，正處于從俄羅斯的電力網絡中分離出來的過程。東南部成員國擁有關鍵的空中和海上軍事樞紐，它們還有其他挑戰。羅馬尼亞擁有豐富的可再生能源，必須確保其在物聯網環境下的網絡安全。意大利、土耳其和希臘等國家的關鍵基礎設施與中國和俄羅斯緊密相連。這種依賴性已經造成了能源不安全。此外，西歐和中歐由于一直以來對俄羅斯石油和天然氣的依賴，現在卷入了一場網絡、信息和經濟戰爭，使市場震蕩，導致天然氣和石油價格飆升到20世紀70年代以來的歷史水平。

案例研究部分還提供了每個國家的網絡和虛假信息攻擊旋渦圖。這些地圖中包含的威脅信息和估計是基于公開來源的信息，確定主要的關鍵能源基礎設施和軍事資產的位置。這些數據與來自國家、軍事和專題專家和來源的關于威脅時間表和分析的非保密信息相匹配。這些地圖的第一次渲染是在2021年夏季和秋季制作的。許多被確定為在未來六個月內極有可能受到攻擊的紅色地區確實看到了惡意的網絡攻擊和入侵或惡意的信息操作。在收到美國陸軍司令部的意見后，以及在2022年烏克蘭被入侵后，這些地圖被更新。

這項研究能夠指導美國陸軍、北約官員、能源部門的所有者和經營者以及參與的公民了解影響北約國家關鍵能源基礎設施的虛假信息和網絡行動。這本手冊介紹了關于加強能源獨立性的方法和網絡最佳實踐的新研究，以減輕混合戰爭的負面影響。

在未來的空戰中，無人協同系統的整合將是一個潛在的巨大力量倍增器。其成功的關鍵因素將是編隊情報、協調任務規劃和跨平臺任務管理。因此，構思下一代機載武器系統的任務需要一個整體的系統方法，考慮不同的航空飛行器、其航空電子任務系統和針對未來威脅的整體作戰概念。為了盡早驗證可能的解決方案概念并評估其作戰性能，在過去幾年中，在空中客車防務與航天公司未來項目中開發了一個動態多智能體戰斗仿真。除了比實時更快的工程功能外，該仿真還可以進行實時人機對話實驗，以促進工程師、操作員和客戶之間的合作。本文介紹了動態任務仿真方法，以及在未來戰斗航空系統（FCAS）研究中應用此工具所得到的啟示，在此期間，我們清楚地認識到什么是未來應用的一個關鍵挑戰。實施一個強大的高層規劃算法，為復雜的空中行動生成臨時任務計劃，同時考慮反應性的低層智能體行為、人類操作員和在線用戶輸入。

1 引言

每一代新的戰斗機都可以通過一個或多個技術飛躍來定義，這些技術飛躍使其與上一代的設計有很大區別。毫無疑問，自從大約15年前第一架第五代戰斗機投入使用以來，幾乎所有的設計學科都有了顯著的進步。不同的飛機制造商，包括空客，已經宣布他們目前正在構思或研究第六代戰斗機[1] [3]。與目前最先進的飛機相比，這些項目很可能在各個領域都有改進，如飛行性能、全方面和全模式隱身、低概率攔截雷達和通信或武器裝備。但問題仍然存在：什么將是這一代的決定性因素，一個真正改變未來戰斗空間的因素？

一個常見的假設是，未來的戰斗空間將是 "高度網絡化 "的，即所有參與的實體都可以交換他們的態勢視圖，并以近乎實時的方式創建一個共享的戰術畫面。一方面，這使得多個平臺在空間和時間上可靠同步達到了以前不可能達到的程度。許多算法，特別是發射器定位或目標測距的算法，如果能從多個位置產生測量結果，會產生明顯更好的效果。另一方面，高質量數據的可靠交換通過分配以前由單一平臺執行的任務，使戰術更加靈活。對作戰飛機的主要應用可能是所謂的合作交戰概念（CEC），這已經是美國海軍針對反介入/區域拒止（A2/AD）環境的海軍綜合火控-反空（NIFC-CA）理論的一部分[4]，但其他應用也是可能的，例如合作電子攻擊。所提到的概念主要適用于任務期間單一情況的短期范圍，例如偵察或攻擊薩母基地、空對空（A2A）作戰等。然而，就整個任務而言，還有一個方面需要提及。鑒于所有參與實體之間的可靠通信，規劃算法可以交換任務計劃變更的建議，并根據其目標和當前的戰術情況自動接受或拒絕。這在一個或多個不可預見的事件使原來的任務計劃無效的情況下特別有用，盡管所有預先計算的余量。與其估計一個替代計劃是否可行，并通過語音通信與所有其他實體保持一致（考慮到船員在某些任務階段的高工作負荷和參與實體的數量，這是一項具有挑戰性和耗時的任務），一個跨平臺的任務管理系統可以快速計算出當前任務計劃的替代方案，并評估是否仍然可以滿足諸如開放走廊等時間限制。然后，一組替代方案被提交給機組人員，以支持他們決定是否以及如何繼續執行任務。

將上述想法與現在可用的機載計算能力結合起來，由于最近在硬件和軟件方面的進步，可以得出結論，未來一代戰斗機將很有可能在強大的航空電子系統和快速可靠數據交換的基礎上，采用卓越的戰術概念進行作戰。然而，這還不是我們正在尋找的明確游戲改變者--甚至現有的第五代戰斗機已經應用了一些提到的概念，例如，在NIFC-CA背景下的F-35[4]。因此，下一步不僅要改進飛機的航電系統，而且要在完全網絡化環境的前提下連貫地優化航電、戰術和平臺設計。這種方法允許思考這樣的概念：如果得到網絡內互補實體的支持，并非每個平臺都需要擁有完整的傳感器套件和完整的決策能力。因此，不同的平臺可以針對其特殊任務進行高度優化，從而與 "單一平臺做所有事情 "的方法相比，減少了設計過程中需要的權衡數量。很明顯，一個專門的傳感器平臺不需要或只需要非常有限的武器裝備，因此現在可用的空間可以用來建造更好的傳感器或更大的燃料箱。這已經可以使該平臺專門從事的任務性能得到顯著提高，但有一樣東西可以去掉，它的影響最大：飛行員。在這一點上，必須明確指出，目前沒有任何算法或人工智能能夠接近受過訓練的機組人員態勢感知和決策能力。這就是為什么在不久的將來，人類飛行員在執行戰斗任務時將始終是必要的。然而，如果飛行員（或更準確地說，決策者）被提供了指揮無人駕駛同伴的所有必要信息，那么就不需要在同一個平臺上了。因此，我們提出了一個概念，即一個或多個載人平臺由多個無人駕駛和專門的戰斗飛行器（UAV）支持。在下文中，我們將把至少一個載人平臺和一個或多個由載人平臺指揮的專用無人機組成的小組稱為包。我們聲稱，由于以下原因，無人平臺將作為有人平臺的力量倍增器發揮作用：

• 無人機是可擴展的，而空勤人員是不可擴展的。因此，無人機可以執行高風險的任務，并允許采用只用載人平臺無法接受的戰術。

• 無人機更便宜（即使不考慮機組人員的價值），因為它們可以在性能相同的情況下比載人平臺建造得更小。這意味著，在相同的成本下，更多的平臺可以執行任務，更多的平臺會導致更高的任務成功率。首先，因為有更多的冗余，其次，如果有更多的資產參與其中，一些任務可以更好地完成，例如發射器的定位。

• 不同的無人機和載人平臺可以任意組合。在任務開始前，可以根據需要組成包。在任務期間，在某些限制條件下，也可以重新組合軟件包，例如，如果交戰規則禁止不受控制的飛行，則指揮平臺之間的最大距離。這使得任務規劃和執行有了更大的靈活性，預計也能保持較低的運行成本和材料損耗（"只使用你需要的東西"）。

像往常一樣，沒有免費的午餐這回事。在我們的案例中，所有上述優勢對飛機設計師來說都是有代價的。不是按照一組技術要求優化單一設計的性能，而是必須設計多個平臺及其子系統，使其在各種任務和組合配置中最大限度地提高整個系統的性能。在本文的其余部分，我們將介紹FCAS原型實驗室（FPL），這是一個在FCAS背景下開發的模擬環境，用于解決這一高度復雜的問題。在第2章中概述了它在概念設計和跨學科技術原型開發中的作用后，我們將在第3章中介紹底層動態多智能體任務仿真的概念和架構。在第4章中，我們將介紹選定項目的結果，以概述該工具的多功能性。本文最后將介紹可能是未來最大的挑戰之一，不僅對模擬，而且對一般的無人系統的引進。實施一個強大的高層規劃算法，為復雜的空中行動生成臨時任務計劃，同時考慮反應性的低層智能體行為、人類操作員和在線用戶輸入。

FCAS原型實驗室（FPL）：動態多智能體任務仿真

FPL的核心是一個動態多智能體任務仿真，可以在一臺計算機上運行，也可以分布在多臺機器上，并使用不同的附加硬件組件。為了方便兵棋推演的進行，對人機界面技術進行原型測試，或用于一般的演示目的，模擬中的所有載人機載資產都可以選擇由硬件駕駛艙控制。如果沒有人類操作員參與，模擬必須能夠比實時運行更快。這對于在可能需要數小時的大規模任務中進行有效的開發和權衡分析尤為必要。為了以客觀和公正的方式評估概念和技術，每個模擬任務的過程都是由預先定義的系統屬性、物理效應的模擬和可配置的智能體行為和合作演變而來。不存在任何腳本事件，每一次新的模擬運行的結果都是完全開放的。藍軍和紅軍是在相同的假設下，以可比的抽象水平進行模擬。以下各章概述了如何在FPL中動態地模擬當前和未來機載系統的任務。介紹了我們的仿真結構，在對這類系統進行建模時最重要的設計權衡，以及行為建模的高層次規劃/低層次控制方法。

架構

FPL的仿真架構由三個邏輯部分組成：應用、仿真控制和通信中間件。該架構的一個核心特征是，模擬被分割成幾個應用程序。每個應用程序運行不同的模型，例如，有一個應用程序用于模擬自己的（藍色）航空器、敵方（紅色）航空器、綜合防空系統（IADS）以及更多的模型，如下所示。所有的應用程序共享相同的標準化接口，并且可以任意組合。這種模塊化允許只運行某個任務或項目所需的部分模型。所有的應用程序都是獨立的可執行文件，可以在同一臺計算機上以并行進程運行，也可以分布在幾臺機器上。通過交換編譯后的二進制文件，來自不同公司的模型的整合是可能的，而不會暴露詳細的基本功能。一般來說，不同公司之間的快速和容易的合作是FPL架構的一個主要驅動力。為此，提供了一個基礎應用類，它提供了所有與仿真有關的功能，如仿真控制狀態機、通信中間件接口和通用庫，例如用于不同坐標系的地理空間計算。通過簡單地實現一個新的基礎應用實例，新的模型可以被添加到仿真框架中。所有應用程序的執行都由一個中央仿真控制實例控制。它提供了一個圖形化的用戶界面，可以根據需要啟動、停止和加速模擬。在執行過程中，所有應用程序的運行時間被監控，仿真時間被動態地調整到最慢的模型。這使得分布式的比實時更快的模擬具有自適應的模擬時間加速。應用程序之間的通信是通過數據分配服務（DDS）標準[2]實現的。它使用發布-訂閱模式在網絡中實現了可靠和可擴展的數據交換。兩個不同的分區用于廣播仿真數據（如實體狀態、仿真控制命令等）和多播命令和控制數據（如通過BUS系統或數據鏈路實際發送的數據）。DDS標準的開放源碼實施被用來進一步方便與外部伙伴的合作。

圖1提供了我們的模擬架構的概況，包括大多數任務所需的應用程序。如前所述，這個架構并不固定，幾乎任何應用都可以根據需要刪除或交換。如黑色虛線箭頭所示，通過DDS中間件在仿真控制處注冊一個基本的應用實現，可以集成新的模型。藍色/紅色背景的方框描述了己方/敵方系統，混合顏色的方框可供雙方使用。仿真基礎設施組件的顏色為灰色，用戶界面的顏色為橙色。黑色箭頭表示模擬過程中的通信，灰色箭頭代表模擬運行前后的數據交換。

對于兵棋推演環節，不同的應用程序分布在FPL的多個房間內運行，以模仿真實的空中作業程序。在設置好一個場景后，藍方和紅方的操作人員使用任務配置工具，在不同的房間里計劃他們的任務。空中行動指揮官留在這些房間里，而飛行員則分成兩個房間，每個房間有兩個駕駛艙來執行任務。藍方和紅方空軍應用的任何飛機都可以從駕駛艙中控制，因此飛行員可以接管不同的角色，并相互對抗或作為一個團隊對抗計算機控制的部隊。所有房間都配備了語音通信模擬。任務結束后，各小組在簡報室一起評估任務，可以從記錄的模擬數據中回放。一個額外的房間配備了多個連接到模擬網絡的PC，可以選擇用于特定項目的任務，例如硬件在環實驗。

建模

為FPL選擇正確的建模范式事實上并不簡單，因為它涵蓋了操作分析工具（通常是隨機的）以及工程模擬（通常是確定性的或混合的）的各個方面。這個決定的影響可以用一個例子來說明，即如何確定一架飛機是否被導彈擊中。在隨機模型中，這個決定是基于可配置的概率，例如，被擊中的概率（導彈）和回避動作成功的概率（飛機）以及一個隨機數。為了使最終的任務結果對單一的隨機數不那么敏感，在實踐中經常用不同的隨機種子進行多次模擬運行。按照確定性的方法，導彈的飛出是根據導彈的發射方向、制導規律和固定的性能參數如推力、最大加速度等來模擬的。飛機在規避機動過程中的軌跡也是基于其初始狀態、空氣動力學、反應時間等。例如，當彈頭引爆時，如果導彈和飛機之間的距離低于某個閾值，那么飛機就會被認為被殺死。在一個確定性的模型中，在導彈發射時已經知道飛機是否會被擊中。確定性模型中必要的簡化通常是通過引入固定參數來完成的，比如導彈例子中的距離閾值。混合模型允許使用隨機數進行這種簡化，例如，作為失誤距離的函數的殺傷概率。

為了有效地測試和分析大規模的空中作業，在單臺機器上有幾十種藍色和紅色資產運行的情況下，模擬運行的速度至少要比實時快10倍（平均）。這對所用算法的時間離散性和運行時的復雜性提出了重大限制。為了保持快速原型設計能力，為新項目設置仿真或開發/集成新組件所需的時間應保持在較低水平。太過復雜的模型會帶來更多的限制，而不是顯著提高結果的質量。在這些方面，（更多的）隨機模型在運行時間和開發時間上都有優勢，更快。然而，在我們的案例中，有兩個主要因素限制了隨機模型的使用，使之達到最低限度。首先，模擬只有在給出他們的戰術和演習成功與否的確切原因時才會被操作者接受。此外，隨機模型是由數據驅動的，但對于未來自己和/或敵人的系統來說，所需的數據往往無法獲得。對于已經服役多年并在測試或實際作戰中多次射中的導彈，有可能估計其殺傷概率。然而，僅僅為未來的導彈增加這一概率是非常危險的，特別是因為隨機模型對這些參數非常敏感。從我們的觀點來看，通過將所有系統建模為基于技術系統參數的通用物理模型，可以實現對未來系統更健全的推斷。第一步，通過模擬已知技術和性能參數的現有系統，對模型本身進行驗證。對于未來的系統，技術參數會根據預期的技術進步、領域專家知識和他們的工具進行推斷。堅持最初的例子，未來戰斗機的回避機動性能的推斷，例如，基于從CAD和流體動力學模型計算出的更高的升力系數，或基于更高的導彈接近警告器的分辨率和靈敏度。

客觀評價未來概念在模擬中的表現的一個關鍵方面是環境和威脅的建模。必須考慮到，系統的方法在紅方和藍方都是有優勢的。現代國際防空系統的危險來自于結合不同的系統，從非常短的距離到遠距離。所有這些系統都有它們的長處和短處，但它們被組織起來，使個別的短處被其他系統所補償，并使整個系統的性能最大化。因此，第一個困難是必須對大量的系統進行模擬，并且必須確定這些系統的個別優勢和劣勢。通用物理模型的方法可用于這兩個方面。在通用防空系統模型被開發和驗證后，它可以迅速將新的系統整合到模擬中。根據模擬的物理效果，可以估計敵方系統的作戰優勢和弱點或未來可能的威脅概念。另一方面，使用通用模型的困難在于，必須將真實系統的功能映射到通用模型中，以便保留所有重要的單個系統屬性。這不可避免地導致了相當復雜和詳細的通用模型。我們將以地基雷達組件為例，概述我們平衡復雜性和保真度的方法。如圖2所示，IADS模擬中的一個實體由不同的組件組成。這些組件可以任意組合，以快速配置新系統。從功能角度看，地面雷達組件由控制器、探測模型和目標跟蹤器組成。根據實體的當前任務，控制器選擇所需的雷達模式，例如，360°搜索的監視或戰斗搜索，如果一個特定的部門必須優先考慮。為了對付干擾或地面雜波，可以使用不同的波形。根據雷達的類型，如機械或電子轉向的一維或二維，控制器有不同的可能性來適應搜索模式。在為一個波束位置選擇了波形的類型和數量后，探測模型根據目標、地面雜波、地形陰影、大氣衰減和電子對抗措施等方面的雷達截面模型，產生測量結果。測量誤差是由取決于隨機模型的信噪比引起的。由此產生的測量結果然后由目標跟蹤器處理，它執行測量-跟蹤關聯和跟蹤過濾。

這種詳細模型產生的另一個困難是必須估計的參數總數。在這一點上也要注意，模擬中的所有數據都是不受限制的。這一方面是由于大多數項目的限制，但另一方面，它在日常工作中也有實際優勢。我們必須牢記，模擬是用于概念驗證，而不是用于詳細的系統設計，所以在這個早期階段使用機密的威脅數據會對基礎設施和開發過程造成重大限制，而不會給結果帶來重大價值。基于此，所有的威脅數據都必須根據公開的來源或來自內部項目和外部合作伙伴的非限制性數據進行估算。這再次導致了大量的數據，而這些數據的詳細程度往往是非常不同的，或者是不一致的，例如，由于對限制性數據的去分類。隨著我們模型的不斷發展和多年來獲得的工程專業知識，我們有可能為不同的當前和推斷的未來威脅系統估計出一致的參數。這主要是在一個自下而上的迭代過程中完成的。根據現有的技術和性能參數，對缺失的模型參數進行估計以適應組件的性能。然后對單一系統的不同組件之間的行為和相互作用進行調整，以達到理想的系統性能。最后，在不同的情況下測試IADS內這些系統的協調，以使整個系統的性能最大化。

俄羅斯國防部在2022年3月18日報告說，俄羅斯軍隊使用了Kinzhal高超音速導彈[1]，并摧毀了位于烏克蘭西部Delyatina村的一個導彈和航空彈藥地下倉庫。美國官員也證實使用了高超音速導彈[2]。根據美國官員的說法，這次發射旨在測試武器，并向西方發出有關俄羅斯軍事能力的信息。

本文討論了現有的俄羅斯高超音速導彈，并回顧了在烏克蘭軍事行動中使用的可能使用新興破壞性技術的其他俄羅斯軍事能力。

1. 俄羅斯高超音速導彈

首先，應該提到的是，高超音速武器被認為是用于戰爭的顛覆性技術之一，同時還有人工智能、自主系統、大數據、量子技術、生物技術和新型材料等技術[3]。

高超音速導彈的飛行速度至少為5馬赫或5倍音速。高超音速武器有兩類：第一類是火箭載體攜帶高超音速滑翔機，在飛行過程中與載體分離；第二類是火箭本身是高超音速的，在整個飛行過程中由高速發動機驅動。與彈道導彈不同，高超音速武器不遵循拋物線彈道軌跡，以高超音速飛行。它們在飛往目標的途中可以自由機動，這使得它們在飛行中更難被探測和摧毀[4]。

俄羅斯目前有兩種類型的高超音速導彈在使用，并正在開發第三種類型的高超音速武器，以攜帶核彈頭：阿凡格、金沙爾和3M22鋯石。阿凡格 "是一種從彈道導彈發射的高超音速滑翔機，如SS-19 "斯蒂爾托"、SS-9 "斯卡普 "和SS-X-29 "薩爾馬特"。根據俄羅斯新聞來源，Avangard在2019年12月開始執行戰斗任務。2017年12月，空中發射的高超音速火箭Kinzhal補充了俄羅斯軍隊的武器庫。Kinzhal可以從圖-22轟炸機或米格-31戰斗機上發射。同時，Zircon是一種高超音速巡航導彈，目前正在進行測試，應該在2023年投入使用[5]。

Kinzhal導彈還可以用來摧毀低地球軌道上的衛星。據估計，Kinzhal導彈的飛行距離可達2000公里，飛行高度可達1500公里。在2017年進行了密集測試并接受金沙爾導彈進入俄羅斯軍隊的武庫后，它被使用了兩次：2019年在北極地區和2021年在敘利亞。在這兩種情況下，導彈都是從米格-31戰斗機上發射的。Kinzhal導彈的總產量不詳。

（2018 年 5 月 9 日，在 2018 年莫斯科勝利日閱兵期間，一架帶有 Kinzhal 高超音速導彈有效載荷的 MiG-31 飛越莫斯科）

應該注意的是，不是每架俄羅斯MIG-31戰斗機都能攜帶Kinzhal導彈。為此已經開發了MIG-31K的專門版本[7]。俄羅斯空軍估計有多達10架現代化的戰斗機專門用于這一任務[8]。圖-22M3轟炸機可以攜帶四枚金沙爾導彈。然而，據說還沒有從這個平臺上進行過測試[9]。

俄羅斯軍隊有一個龐大的非人防空對地導彈庫，因此在烏克蘭戰爭中使用金沙爾導彈的象征意義大于實際意義。俄羅斯很可能同時使用 "阿凡格 "高超音速導彈和艦載高超音速巡航導彈Cirkon，以提高其高超音速武器的有效性的說法。

2. 在烏克蘭戰爭中使用具有顛覆性技術的其他軍事能力

俄羅斯在人工智能和自主武器系統方面取得了重大進展，一些俄羅斯研究所和軍工企業專門從事這方面的研究[10]。然而，對俄羅斯軍隊在烏克蘭使用的軍事裝備的詳細分析顯示，公開提出的創建和測試的概念中只有一小部分在實踐中使用。即使是之前在敘利亞廣泛使用的系統，在烏克蘭也沒有被密集使用。 這些顛覆性的技術并不多，也沒有達到必要的成熟度。

2.1. 使用無人駕駛飛行器（UAVs）

俄羅斯目前在烏克蘭使用了少量的無人機，這是由于幾個因素。首先，俄羅斯計劃的軍事行動將持續三天，而且沒有預期的高度抵抗，因此，由于行動的節奏非常快，無人機的部署計劃是最小的。其次，烏克蘭防空和電子戰（EW）對無人機的成功演示影響了俄軍指揮官的選擇。另外，俄羅斯攻擊的目標位于整個烏克蘭境內，所以現有的無人機的技術特點不允許它們支持如此深度和頻率的行動。在不久的將來，俄羅斯對無人機的使用可能會加強，因為戰爭正在慢慢變得靜態。這些系統在打擊陣地戰方面的重要性已經被反復證明。

俄羅斯制造的神風無人機KUB-BLA在烏克蘭基輔附近的敵對行動中被使用[11]。KUB-BLA的操作是基于人工智能算法的，所以它可以自主地識別目標并摧毀它。KUB-BLA還在敘利亞進行了測試，它在那里進行了許多成功的行動。KUB-BLA是一種難以探測的無人機，可以飛行40公里，飛行速度高達130公里/小時，可以攜帶重量達1公斤的炸藥[12]。無人機可用于摧毀非武裝或輕度裝甲目標，并產生突襲效果。

有多份報告和證據表明，在烏克蘭的俄羅斯軍隊密集使用無人機Orlan-10和Inokhodets（Orian），它們也有破壞性的技術。

Orlan-10于2010年開始在俄羅斯軍隊中服役。該無人機是模塊化的，配備了多個攝像頭和其他傳感器。2020年，Orlan-10被升級為激光指定器。奧蘭-10經常與俄羅斯遠程火炮一起使用，也適合執行ISR任務；它是一種小型無人機，翼展為1.8米，它可以在70-150公里/小時的速度下飛行18小時。到目前為止，共有14架奧蘭-10在沖突中被摧毀[13] 。此外，這些模塊可以由一個日光攝像機、一個熱成像攝像機、一個視頻攝像機和一個無線電發射器組成，裝在機身下的陀螺穩定的攝像機吊艙中。這些相機提供實時情報、3D地圖、監視和對地面目標的空中偵察。有效載荷收集的圖像、視頻和其他傳感器數據通過使用3G/4G蜂窩網絡的數據鏈接實時傳輸到地面控制站。可選擇的是，Orlan-10配備了EW能力，可以區分友方和敵方的信息傳輸方式。它可以安裝干擾發射器并設置蜂窩干擾區[14]。

（2022 年 3 月 30 日，一名俄羅斯士兵準備在俄羅斯入侵烏克蘭期間發射 Orlan-10）

同時，"伊諾霍杰茨 "是一種中等高度和長距離（MALE）的戰術無人機。到目前為止，俄羅斯軍隊在烏克蘭只損失了一架。Inokhodets的最大有效載荷重量為200公斤，它可以在7.5公里的高度飛行，最多可飛行24小時，速度可達200公里/小時。它還有一個電子光學、激光目標探測儀和紅外攝像機。該無人機被用于ISR和戰斗任務。Inokhodets可以安裝9M133 Kornet（AT-14 Spriggan），第二代便攜式反坦克導彈，用于摧毀裝甲車輛和坦克。該無人機能夠在最大96公里的范圍內探測目標，并能在距離目標4公里的范圍內發射導彈[16]。

（2020 年 8 月 29 日展出的俄羅斯獵戶座無人機（也稱為 Inokhodets））

隨著戰爭進入第二階段，意味著俄羅斯軍隊開始只關注頓涅茨克和盧甘斯克地區，無人機的使用將加強。最有可能的是，我們將看到Altius、Forpost和Volk-18無人機，它們利用人工智能執行ISR任務，探測和識別目標并進行自主操作。

到目前為止，沒有跡象表明俄羅斯海軍正在使用其無人海軍艦艇Kadet-M、洲際核動力自主魚雷Poseidon或無人水下航行器Galtel。同樣，陸軍也沒有跡象表明現有的無人駕駛地面車輛Udar[18]正在戰爭中使用。Udar是在BMP-3步兵戰車和Marker的基礎上開發的，Marker最近剛剛升級，具有與一組地面機器人自主通信的能力[19]。

很可能，無人駕駛的地面和水下系統根本沒有被使用，因為它們還沒有被完全開發，而且互動能力有限。此外，事實證明，在目前的戰爭節奏下，傳統的系統是有效的。

2.2. 具有人工智能和自主能力的其他平臺

俄羅斯聯邦旨在為海軍提供大型巡邏艦，能夠在公海和封閉海域進行巡邏、監測和保護。到目前為止，在22160項目下建造了六艘船，該項目于2014年啟動，旨在通過自動化和人工智能減少船員。瓦西里-別科夫號是黑海現有的三艘艦艇之一，在俄羅斯入侵烏克蘭的第一天，參與了2022年2月24日對蛇島的攻擊[20]。

T-14 Armata坦克是另一個能夠自主作戰的平臺，可作為無人駕駛坦克技術的試驗臺。該坦克具有完全數字化的設備，一個無人駕駛的炮塔，以及一個供乘員使用的隔離式裝甲艙。到目前為止，沒有證據表明T-14 Armata在烏克蘭被使用。此外，已經有明確的跡象表明，制裁將阻礙T-14 Armata的生產[21]。

有人試圖用人工智能增強蘇-35S和米格-35飛機的機載信息管理和目標識別。只有蘇-35S參與了戰爭。到目前為止，一架蘇-35S在烏克蘭東部的Izium附近被烏克蘭防空部隊擊中。蘇-35S飛機的特點是推力矢量、雷達吸波涂料、Irbis-E無源電子掃描陣列雷達、IRST（紅外搜索和跟蹤）、Khibiny雷達干擾系統、超遠程R-37M空對空導彈，以及Kh-31反輻射導彈[22]。

此外，俄軍正在將人工智能用于瞄準自動化火炮系統。由Rostex公司生產的MSTA-SM有一個新的數字火控系統，可以將射速提高到8-9rpm。它有一個改進的陸地導航計算機，最大限度地減少了輸入射擊坐標的時間，因此可以在30秒內從待機狀態下開炮。MSTA-SM已經在戰爭中被大量使用[23]。

人工智能也被用于殺傷人員地雷POM-3 Medallion，它有利于自主識別和啟動目標。POM-3使用地震接近引信來探測人類的腳步聲，根據地雷附近的振動，并將該數據與彈藥的機載目錄中的地震特征進行比較。如果振動與地雷記憶中的正確地震特征足夠相似，并有足夠的和不斷增加的振幅（表明向地雷移動），則觸發彈藥。俄羅斯軍隊在烏克蘭戰爭中使用殺傷人員地雷POM-3的情況已在多個地點得到證實[24]。

（2020 年 8 月 23 日在陸軍展覽會上展出的俄羅斯 POM-3地雷）

2.3. 指揮與控制要素

與美國的全域聯合指揮與控制（JADC2）概念類似，俄羅斯有自己的國防管理中心（NDMC）系統。NDMC的目標是在空中、陸地、海上、太空和網絡部隊之間實時無縫移動數據。國防管理中心被設計為接收來自最低軍事單位的信息，并在分析和評估之后，將數據直接反饋給戰略層面的單位。烏克蘭戰爭第一階段的結果表明，來自最低軍事單位的數據沒有在NDMC內處理，其產出也沒有被帶到戰略層面[26]。

此外，沒有跡象表明，以下利用人工智能的系統在戰爭中被使用。福爾摩沙系統公司開發的Aquahranitel，能夠對海洋領域進行監督；俄羅斯軍隊的ACS，由國防部開發，用作管理戰場信息的系統；RadarMMS公司開發的飛機管理系統Kasatka，用于提高飛機、直升機和無人機的自主性[27]。

在EW方面，除了傳統的和更新的系統，俄羅斯軍隊正在使用由Ruselektronics公司建造的Bylina EW系統，該系統應用AI來進行ISR、信息操作和自主EW操作。Bylina還能夠降低和干擾通信衛星的傳輸[28]。

2.4. 防空系統

Pantsir-S防空系統，是部署在烏克蘭的少數系統之一。Pantsir-S用于擊落攻擊型無人機、GRAD和Tochka-U導彈，并通過人工智能實現防空作戰的更大自主權[29]。

在烏克蘭的戰場上只觀察到少數擁有新興破壞性技術的武器平臺。最流行的類型仍然是無人機，然而，帶有人工智能的增強型傳統系統也仍然被廣泛使用。當然，人工智能帶來的適度改進并不是為了增加武器或系統本身的殺傷力，而是為了提供增強功能，以便縮小決策周期，更快地尋找和指示目標，或提供更多的自動化解決方案來處理數據。

對北約的影響

在與烏克蘭的戰爭中，俄羅斯軍隊使用的由新興顛覆性技術增強的系統相對較少。相反，俄軍在使用傳統系統的同時，還使用了一些新穎的元素，如高超音速導彈、無人機、雷達或火炮自動化系統，能夠對目標和目標的消除進行精確的監視。其原因主要是這些系統的可用性和成熟度。從長期角度來看，制裁很可能會影響到俄羅斯軍隊使用的新興破壞性技術增強的武器的發展速度。

盡管俄羅斯擁有多種電子戰能力，但由于烏克蘭軍隊有能力指揮和控制部隊，所以它的表現并不理想。分散C2要素、使用普通移動電話和利用固定電話是成功實施反擊的幾個例子。很明顯，俄羅斯人沒有對電磁波譜進行適當的管理，因為他們的一些干擾正在干擾友好的通信。

高超音速武器是目前最大的挑戰，因為它們可以容納核裝藥，并能在有限的時間內通過不可預測的軌跡到達目標。因此，監視、跟蹤和反導彈系統應得到加強或重新發明，以減少新型武器帶來的風險。諸如定向能武器、粒子束和其他非動能武器等技術為有效防御提供了最大的潛力。網絡和電子攻擊可以大大降低武器的有效性。在探測方面，將需要一個由天基衛星和分散的傳感器組成的網絡，這也將與JADC2相連。

看來，俄羅斯利用中央防御管理中心的意圖已經失敗，因此，熱衷于多領域行動的美國和北約國家在實施其JADC2概念時，必須考慮一些經驗教訓。重點應該放在首先連接所有必要的傳感器和師級甚至更低級別的效應器上。此外，該系統在和平時期的操作功能將不同于戰時所需的功能。

（2021年11月10日，在荷蘭弗里皮爾舉行的北約反無人機系統技術互操作性演習中，無人機在無人機群演示前處于起飛位置。）

美國防部（DOD）和美國政府在敵方使用小型無人駕駛飛機系統（sUAS）方面面臨著重大國家安全挑戰。創建集群能力的現有技術導致了多層次和無法管理的威脅。本文討論了如何準備和應對這一迫在眉睫的挑戰，俗稱“無人機蜂群”。傳統思維和實踐的基本挑戰推動了對無人機蜂群的關注。一些未解決的問題包括無人機蜂群對美國的潛在利益與威脅。迄今為止，沒有任何方法能充分解決美國對無人機蜂群的戰略風險。盡管美國防部戰略包括一些應對敵方無人機威脅的方法，但它并沒有完全面對挑戰，而要解決未來武裝無人機蜂群帶來的戰略問題，就必須面對這些挑戰。為了減輕這種新出現的風險，美國需要一個協調的方法來解決技術、法律和條令問題。

1 戰略環節

美國目前的戰略文件為確保和推進國家利益提供了總體要求。然而，新出現的威脅和潛在的無人機蜂群技術威脅著美國的安全態勢。例如，2017年美國國家安全戰略指出，“我們將保持一個能夠威懾并在必要時擊敗任何對手的前沿軍事存在”。隨著美國軍隊在全球范圍內的廣泛投入，對手可以利用無人機蜂群來挑戰美國在許多領域的利益；如果是這樣，美國軍隊就不能可靠地投射力量來威懾和擊敗這些同樣的對手。

此外，《美國國防戰略》認為戰爭的特點在不斷變化，行為者可以更迅速、更容易地獲得技術，包括人工智能（AI）、自主性和機器人技術。時任美國防部長詹姆斯-馬蒂斯在2018年說明了這種擔憂，他承認國土不再是一個避難所，必須預測針對“關鍵的國防、政府和經濟基礎設施”的攻擊。無人機蜂群構成了重大的國家安全戰略風險，應對這一新興威脅給美國帶來了三個關鍵領域的挑戰和機遇：技術、法律和理論。

2 奠定基礎:新興趨勢

關于作戰無人機系統使用的研究文獻揭示了以創新方式改變戰爭特征的潛力。技術革命使行為者能夠利用無人機來實現國家目標。最近發生在南高加索地區的納戈爾諾-卡拉巴赫爭議地區的戰爭說明了這一現實。阿塞拜疆對無人機系統的使用極大地幫助了它的勝利，支持了它對亞美尼亞的空中和地面作戰，而亞美尼亞擁有更多的常規空中和地面部隊，包括戰斗機和坦克。此外，這場戰爭說明了使用無人機系統來摧毀防空系統、地面部隊和裝甲車輛的優勢，包括空中能力成本相對低廉。這些系統可以憑借其相對較小的尺寸和較慢的速度避開敵人的防空系統，而且它們在常規沖突中為不太富裕的國家提供了潛在的軍事優勢。這種力量的再平衡表明，國家可能會在未來的沖突中更多地使用無人機系統來脅迫他們的敵人，促成外交上的讓步，并實現國家安全目標。遙控飛機是改變戰爭性質的工具，而小型無人機的創新使用說明了下一步的改進，其成本低，回報潛力大。

除了目前無人機系統的應用，這些航空器的未來發展趨向于更加復雜，在人工智能、自主性和機器學習方面將取得更多進展。這些術語可能會使一些人想到虛構的作品，如《天使降臨》（2019），這部電影中，小型螺旋槳驅動的無人機從地面的管道發射，攻擊美國總統和他的特勤人員。然而，在現實中主要軍事大國目前都在追求這種能力。

中國電子信息技術研究院在2020年9月測試了從地面和空中發射器發射和使用多個sUAS的蜂群編隊。此外，美國海軍研究辦公室和國防高級研究計劃局近年來進行了廣泛的測試，使用大量的無人機相互協調進行偵察，編隊飛行，或可用于向目標投放彈藥。2020年9月的一次演習顯示，俄羅斯也在繼續追求用三種型號的無人機系統進行集成編隊，打擊地面目標。雖然這本身不是無人機蜂群，但一位俄羅斯專家指出：“在這一點上，俄羅斯有很多關于UAV蜂群使用的研究，并對這種概念進行了測試和評估。”

民用無人機蜂群的發展表明，這是一項雙重用途的技術。在過去的幾年里，對無人機能力的需求不斷增加，因為各公司為編排好的展示活動編排了數以百計，有時甚至數以千計的無人機系統。例如，英特爾在2018年創造了一次展示中無人機數量最多的世界紀錄，有2066架。英特爾特定型號的無人機在眾多活動中飛行，包括2018年冬季奧運會和2017年超級碗的半場表演。最近，無人機表演為當選總統喬-拜登的特拉華州勝利慶典展示了蜂群能力。可以想象，一個邪惡的行為者可能會控制大量無人機，對涉及國家元首或大量人群的活動進行破壞。伊朗在2019年9月對沙特阿拉伯最大的原油穩定廠之一進行了無人機攻擊，顯示出不同尋常的復雜性，并且還在試驗同時對50個目標使用大量無人機。無人機蜂群的軍事和民用趨勢預示著美國的力量可能會在未來受到挑戰。盡管各行為體尚未使用真正的小型無人機蜂群來對付對手，但該技術的攻擊應用并不遙遠。

3 戰略風險及影響

各國應在仔細考慮其風險和影響后，規劃使用無人機群。一些文獻承認無人機蜂群在某些戰略軍事背景下的概念性應用。例如，一位戰略專家認為，完全自主武裝型無人機蜂群（AFADS）是蜂群應用的一個子集，可以被視為大規模殺傷性武器（WMD）。美國陸軍應用兵棋推演方法證明了無人機蜂群武器如何在平行攻擊中提供作戰優勢。美國防部關于使用自主系統的發起人之一指出：部署完全自主的武器將是一個巨大的風險，但這可能是一個軍隊值得承擔的風險。這樣做將會進入未知的領域。敵對行動者正積極試圖破壞戰時的安全行動。而且在行動時，沒有人可以干預或糾正問題。

大國可能愿意承擔這種風險；正在開發能夠獨立于人類操作者做出決策的自主武器。前美國防部長馬克-埃斯佩爾指出了美國和其他大國在自主武器發展方面的這種區別。一些評論家斷言，自動防御系統提供了軍事優勢，包括自由打擊覆蓋戰略資產的傳統防空系統或對核和支撐能力進行監視。

各國必須考慮自主武器計劃的戰略影響。一個行為者向對手使用無人機蜂群可能導致意外升級，而一個意外的人工智能決策可能無意中導致敵人反擊或外交危機。國際上的討論還沒有涉及到使用完全自主武器在“危機穩定、升級控制和戰爭終止”方面的戰略考慮。許多專家同意，自主武器系統可能在危機或武裝沖突期間提供作戰優勢，特別是在灰色地帶或混合戰爭中，但戰略風險要求決策者現在就考慮這些危險，以避免以后出現災難性的結果。完全自主的武器系統增加了誤判和/或誤解的風險，這可能導致國家和非國家競爭者之間不受控制的風險升級。這包括使用大規模毀滅性武器的威脅增加。盡管采用自主無人機蜂群存在固有的風險和后果，但這些能力為行為者提供了實現國家目標的軍事和戰略選擇。有人類參與的半自主無人機蜂群武器也會給對手帶來風險，盡管程度較低。

4 重要術語

關鍵術語和分析的范圍將澄清誤解。歐文-拉肖在《原子科學家公報》中寫道，將蜂群無人機定義為“分布式協作系統......成群的小型無人駕駛飛行器，可以作為一個群體移動和行動，只需有限的人類干預”。蜂群的另一個定義規定了軍事應用，“大量分散的個體或小團體協調在一起，作為一個連貫的整體進行戰斗”。根據美國防部指令3000.09，自主武器系統，“一旦啟動，就可以選擇和攻擊目標，而無需人類操作員進一步干預”。美國國家科學、工程和醫學研究院規定，無人機蜂群是指40個或更多的無人機系統，該群體作為一個單位，有各自的行為，所有成員都不知道任務，成員之間相互通信，每個無人機系統“會相對于其他無人機系統進行定位”。這些創新包括人工智能、自主性和機器學習的應用，以及美國防部指定為1、2和3組的sUAS進步。sUAS作為一個整體執行任務，包括情報、監視和偵察以及進攻性攻擊。在本文的其余部分，這種威脅將被稱為無人機蜂群。

5 技術可行性

對抗（或稱反制）無人機蜂群提出了三個領域，這對五角大樓和負責保衛美國國土的國家機構來說既是挑戰也是機遇。第一個領域，即技術，美國防部的工作集中在硬件解決方案上。在2021財年，美國防部最初計劃“在反無人機系統（C-UAS）的研究和開發上至少花費4.04億美元，在C-UAS的采購上至少花費8300萬美元。”所有軍種都追求各種尖端技術解決方案來探測、跟蹤、識別和擊敗目標。用于探測的硬件解決方案包括雷達以及電子光學、紅外和聲學傳感器；所有這些都因小型無人機的表面特征和相對速度而限制了其有效性。另一種技術涉及操作員可能需要控制無人機無線電指令信號的探測。擊敗機制包括干擾、欺騙、槍支、網、定向能和標準防空系統等方法。然而，目前的能力給操作者帶來的結果是好壞參半的。目前的措施主要是針對數量較少的無人機，而這些無人機并沒有表現出蜂群行為能力。其他方法，包括美國空軍和國防部在作戰環境中測試的高功率微波（HPM），可能提供更有效的能力來對付無人機蜂群，但專利方面的挑戰可能會限制其有效性。誠然，美國防部可能正在追求更先進的HPM武器，其基礎設施足跡更小，如Leonidas系統，但目前的研究僅限于非保密來源。

美國防部的反無人機系統（C-sUAS）戰略承認了無人機蜂群帶來的戰爭特征變化，但并沒有提到具體的解決技術。考慮到對抗無人機蜂群的近期要求，當前技術的重大局限性給行業帶來了挑戰。此外，美國防部可能沒有關注無人機蜂群的新威脅。相反，開發和采購工作表明，重點是傳感器和武器，以擊敗目前的無人機系統。美國防部2021財年的C-UAS預算主要針對當前設備進行開發，沒有考慮滿足未來需求的技術創新。在COVID-19大流行期間和之后美國防部預算下降的環境下，這種方法可能被證明是低效的，并造成重大風險。各國開發無人機蜂群技術的速度表明，其成熟速度比應對此類威脅的設備成熟速度更快。

觀察家們注意到需要快速創新以減輕不斷上升的威脅，但目前的國防工業基礎面臨著變革的障礙，包括軍事文化和新的商業技術測試。快速創新的一個更常見的問題源于對商業產品的收購，其中知識產權成為系統部署使用的很大障礙。當公司的設備或軟件不一定能互操作時，這個問題就會變得很嚴重，使C-sUAS操作者無法獲得擊敗目標所需的融合、及時和有用信息。軍事文化不一定會獎勵創新的思想家，并且很可能成為快速變革的障礙。雖然美國防部目前的C-sUAS戰略確定了無人機蜂群的威脅，但它沒有充分解決國防部必須如何克服高成本和創新遲緩的技術風險。

（2022年8月14日，在密歇根州格雷靈營地，分配給美陸軍第37步兵旅戰斗隊總部的上士Noah Straman 在北方打擊行動期間發射了DroneDefender）

6 合法的可接受性

C-sUAS戰略的第二個風險來源是在法律限制，特別是在國土上。現行法律為國土上的美國公民提供保護，同時也抑制了美國防部在軍事設施上保護無人機威脅的能力。鑒于無人機的威脅能力和檢測限制的多重影響，無人機蜂群加劇了這種限制所帶來的風險。C-sUAS戰略宣稱，美國防部的主要利益相關者必須與合作伙伴合作才能取得成功。這一當務之急應推動立法解決方案，以擴大這種反無人機設備運行的國內環境權限。

C-sUAS戰略強調了在國土上操作反無人機能力的重大法律挑戰，并斷言：“許多現有的法律和聯邦法規在設計時并沒有將無人機系統作為威脅來處理，而技術變化的持續速度使得法律當局很難跟上步伐。”目前的法律不允許及時發現潛在的無人機威脅，這些威脅可能來自軍事設施之外。《美國法典》（USC）第10條第130i款授權國防部長和武裝部隊指定人員采取所有動能或非動能行動，以“禁用、損壞或摧毀”對“所涉設施或資產”構成威脅的無人駕駛飛機系統。這一法律限制使操作者無法在潛在的無人機威脅到達目標之前將其擊敗。

盡管《美國法典》第10章第130i條授權國防部“在未經事先同意的情況下......通過攔截或以其他方式獲取電訊或電子通訊，探測、識別、監測和跟蹤無人駕駛飛機”，但它并沒有明確說明這一權力是否延伸到基地的邊界之外；如果可在邊界之外，就會給國防部提供戰術優勢。新的授權也不清楚美國防部是否可以在不違反情報監督指令的情況下，在其管轄范圍之外收集所需的無人機信息。此外，針對潛在的無人機蜂群威脅收集此類信息可能會擴大責任。探測目標還需要區分敵方和友方的無人機，鑒于目前的權限，處理與合法民用飛機有關的具體信息可能會有問題。

根據C-sUAS戰略，美國防部必須采取多邊行動，并與執法機構分享威脅信息，如10 USC 130i所允許的。這可能的一種方式是在國家安全特殊事件（NSSEs）期間，聯邦調查局（FBI）可以有臨時的權力來反擊無人機，而無需首先獲得授權。2018年《預防新威脅法》授權國土安全部（DHS）和司法部（DOJ）“通過基于風險的評估，減輕無人駕駛飛機......對設施或資產的安全或安保構成的威脅”。在最近的案例中，聯邦調查局與聯邦航空管理局（FAA）合作，在2020財政年度期間，包括2020年超級碗、2019年世界大賽、2020年玫瑰碗比賽、華盛頓特區的“A Capitol Fourth”和紐約市的新年慶祝活動中，成功對抗了超過200架無人機。聯邦調查局還與國土安全部以及佐治亞州的州和地方執法部門合作，在2019年超級碗比賽期間對抗54起無人機入侵事件；在體育場周圍的臨時飛行限制期間，至少有6架無人機被沒收了。

2018年《預防新威脅法》的描述內容與《美國法典》第10篇第130i條的授權非常相似，但仍不清楚國土安全部、司法部和國防部如何進行實際合作。首先，NSSEs是臨時性的，如果沒有永久性的授權，通過機構間的協調對威脅進行早期預警的優勢幾乎可以忽略不計。對手很可能不會在NSSE期間對國防部資產發動無人機蜂群攻擊。其次，如果國防部發現了其管轄范圍之外的威脅并警告國土安全部或司法部，聯邦、州或地方執法部門不太可能有時間和能力來攔截無人機蜂群威脅。

地方執法部門和私人實體有更少的權力來對抗無人機。根據國土安全部、司法部、交通部和聯邦通信委員會最近的咨詢，采用反無人機技術的非聯邦公共機構和私人可能違反聯邦法律。法律將無人機定義為飛機，任何破壞或摧毀無人機的工具都可能引發涉及《飛機破壞法》和《飛機海盜法》的責任。那些使用無線電頻率探測的人可能會涉及《竊聽/陷阱法》和《竊聽法》的訴訟負責，這取決于該能力是否記錄或攔截無人機和控制器之間的電子通訊。

最后，附帶影響可能導致當地執法部門或私人實體重新考慮采用這些能力。杰森-奈特對城市地區警察機構的考慮進行了分析，并提到了反無人機技術干擾合法地面和空中活動的例子。目前的授權并沒有為國防部對抗無人機群所需的預警能力提供全面的法律基礎。盡管在某些情況下，與東道國或在應急地點的多邊協調可能為防御者提供優勢，但鑒于美國防部的法律限制，在可能試圖使用無人機蜂群來對付關鍵基礎設施時，國土為對手提供了優勢。

（2022年3月30日，第3海軍陸戰隊第9工兵支援營沿海工兵偵察隊的戰斗工程師海軍陸戰隊下士Chance Bellas在菲律賓克拉韋里亞的Balikatan 22期間組裝了小型無人機系統VAPOR 55）

7 條令（理論）適用性

C-sUAS戰略的最后一個障礙是關于有效使用反無人機設備的一個重要但被忽視的方面。該戰略宣稱，隨著技術的成熟，需要制定條令，但僅僅承認企業的需求并沒有解決規劃誰可能操作這些設備的重大挑戰。現在確定條令上的需求將減輕未來的能力差距。美國陸軍必須在保衛空軍基地免受未來無人機蜂群威脅方面發揮更大作用。

采用反無人機能力的一個獨特方面是，它包括在所有領域的行動。具體來說，在空中瞄準和減輕對手的巨大挑戰，需要對三個主要任務領域的分工進行清晰的評估：防空、部隊保護和空域控制。從這些任務領域中提取部署原則對于規劃反無人機能力的戰略用途是有價值的。聯合條令是基于目前的部隊結構和幫助解決復雜問題的責任。規劃對抗無人機蜂群的方法需要對聯合條令中的角色和責任進行更深入的評估。

條令必須考慮到培訓未來在所有領域發揮作用的設備操作人員。在空中領域的操作需要對防空、部隊保護和空域控制有充分了解和精通的人員。設計一個與技術和設備同步發展的部隊結構并為其提供資源，將更有效地阻止和對付先進的威脅。這一發展推動了反無人機蜂群條令開發的權威指導，其也是C-sUAS聯合辦公室（JCO）作為國防部執行機構責任的一部分。此外，聯合辦公室將“協調C-UAS的聯合作戰概念和聯合條令的發展”。然而，這種責任描述沒有考慮到目前國防部各部門在空域控制、部隊保護和針對無人機蜂群威脅的防空方面的角色挑戰。專注于對抗地面威脅的部隊保護軍事人員并不具備對抗空中威脅同時避開友軍飛機的必要知識。對這些人員進行空域環境、電磁波譜、空間作業和天氣等相關培訓，將使他們更有效地運用能力來對付無人機蜂群。在防空方面重疊的責任，特別是美國陸軍和美國空軍之間的責任，可以解決此條令上的挑戰。然而，各軍種都依賴部隊保護專家，這給業務帶來了風險。

條令還包括對角色和任務的劃分，特別是在空軍基地的防空方面。越南戰爭和伊拉克戰爭迫使高級軍事指揮官和各軍種將能力分配給傳統任務，而犧牲了支持戰略和作戰目標的空軍基地防御。特別是陸軍和空軍，自二戰結束以來，一直在為地區和點狀防空任務的具體作用而爭斗。2020年蘭德公司的一項研究強調了目前的辯論：今天，美國陸軍負責為空軍基地和其他固定設施提供點式AMD（防空和導彈防御），但兩軍多年的忽視導致了能力上的不足......陸軍領導層將其機動部隊的移動式短程防空置于固定設施防御之上。

在美國陸軍對海外和國內主要作戰基地的防空資源進行優先排序之前，戰略和戰役目標很容易被無人機蜂群影響。此外，空軍可能會繼續倡導和獲得C-sUAS的能力，而沒有條令上的決議。空軍可能會實現其長期以來的愿望，即在戰術防空方面發揮更大的領導作用——這將與聯合司令部的任務相矛盾，即避免重復工作并獲得效率。同樣，其他軍種可能會繼續購買設備進行試驗，如果沒有跨領域和職能協調，這可能不是最佳或有效的。

蘭德公司的報告還詳細說明了陸軍和空軍在防空方面的角色錯位。2020年的一份國會研究報告提出了一個重要問題：“計劃中的SHORAD（短程防空）部隊結構和能力是否足以應對預測的未來挑戰？”該報告表明，陸軍計劃在現役和后備部隊之間增加18個營的防空能力，這可能不足以滿足支持歐洲威懾倡議和太平洋威懾倡議的陸軍部隊需要。這些能力包括應對無人機系統的威脅，但不包括保衛空軍關鍵資產和主要作戰基地的假定任務。盡管聯合出版物3-0《作戰》要求整合進攻和防御能力，以實現對敵方無人機的空中優勢和部隊保護，但它并沒有明確規定各軍種的角色和任務。這種理論上的模糊性增加了SHORAD資源不足的危險，以應對未來無人機蜂群的倍增效應。

新興技術的發展和使用無人機蜂群可能性的增加使得有必要對條令和軍種的作用進行重新評估。事實上，空軍參謀長已經敦促國防部長辦公室對各軍種的角色和任務進行審查，以確定聯合作戰概念的領導組織，如遠程精確射擊和攻擊下的后勤。這兩個概念都與保護戰略資產免受潛在的無人機蜂群攻擊有關。此外，美國防部缺乏條令指導可能也表明需要評估機構間的概念和方法，以便在民事管轄范圍內采用類似的能力。JCO及其國防部戰略將為持續的條令開發提供基本要素，但更多的工作必須集中在調整各部門的角色和資源上。

8 建議

美國防部對抗無人機蜂群的新方法必須解決技術快速發展的風險，對手可能利用民用和國防部保護關鍵基礎設施之間的法律縫隙，以及防空、空域控制和部隊保護方面固有的條令挑戰。正如2018年美國國防戰略所指出的，國土不再是一個避難所，而是敵人無人機蜂群的目標，這些蜂群可能具有洲際范圍的能力。

（2021年10月14日，夏威夷波哈庫洛亞訓練區，海軍陸戰隊準下士德米特里-謝潑德在布干維爾II期間進行步兵排戰斗課程時發射無人機）

敵對趨勢必須推動國防工業基地采用相對低成本、快速和人工智能的技術解決方案。最初尋求納入未來技術的“第三次抵消戰略”，為減輕這種風險提供了一個特別有用的方法。該戰略探討了蜂群式無人機、高超音速武器、人工智能和人機協作的最佳組合方式，以在戰斗中提供獨特的優勢，但它并不只關注材料和設備。相反，它考慮了如何最好地將人類的創造力與技術的精確性相結合。當應用于對抗無人機蜂群時，人機協作的概念可以為防空事業提供優勢。解決方案應該包括一系列與人工智能軟件完全整合的傳感器，以便更迅速地識別潛在目標，并提高信心水平。美國陸軍的TRADOC小冊子525-3-1《2028年多域作戰中的美國陸軍》指出，這些特征是人工智能和高速數據處理所希望的，以提高“人類決策的速度和準確性”。

值得投資的人機技術項目包括由人工智能驅動的自主蜂群無人機，以通過斗狗來減輕或摧毀敵人的蜂群。喬治亞理工大學在2017年與海軍研究生院合作進行了這種實驗。此外，美國防部的低成本開發能力包括非動能直接能量武器，如戰術高功率微波作戰響應器（THOR）和混合防御限制空域（HyDRA）計劃。THOR為對抗無人機蜂群提供了一種特別有效的能力，因為與HyDRA激光器相比，其影響范圍更大。然而，如果與綜合指揮和控制（C2）界面連接部署并協調，將人工智能與人類結合起來，該系統可比標準防空能力更有效，成本更低。

C2能力必須能夠更快地確定目標，將傳感器與擊敗機制連接起來，并允許人類操作員迅速選擇更有效的武器。最近的報告表明，聯合司令部正在追求這些能力，并可能要求各軍種開發自己的C2系統，以便最終整合到美國陸軍的前線防空指揮和控制系統。其他C2系統包括美國海軍的CORIAN（反遙控模型飛機綜合防空網絡）能力和美國空軍的多域無人系統應用指揮和控制。然而，這些具體的系統目前似乎并沒有與先進作戰管理系統（ABMS）或擬議的聯合全域指揮與控制（JADC2）架構聯系在一起。最近和剛開始的工作表明，在北大西洋公約組織中將使用JADC2概念將傳感器與射手聯系起來以對抗無人機群的倡議。未來的JADC2架構在概念上可以使人類操作員為自己的目的控制敵方的無人機蜂群網絡。無論哪種創新，“第三次抵消戰略”都為應對未來致命的自主無人機蜂群問題提供了一個潛在的寶貴方法。

在不考慮未來無人機蜂群威脅或人工智能發展活動的情況下，追求不同的和針對具體軍種的C2能力將浪費時間和納稅人的資金。相反，美國防部應更快地將2021財年開發的反無人機蜂群C2能力納入JADC2架構。國會責成國防部長評估綜合防空和導彈防御C2系統，其中包括C-UAS能力，并確定它們是否與新興的JADC2架構兼容。這個框架符合國會對自主或半自主能力的偏好，而且操作和維持成本低。盡管互操作性、知識產權、數據管理和信息保障仍然是挑戰，但將C-sUAS C2系統整合到JADC2架構中，將產生更快的殺傷鏈和潛在更低成本的項目。JCO主任肖恩-蓋尼少將最近承認，這種開放的架構方法可能會在日后帶來巨大的安全紅利。 第二，在國土的現有法律框架內運作，美國防部必須倡導在固定地點有更多的權力來保衛關鍵基礎設施。國會必須在緊急情況下和和平時期授予國防部長更多的權力。該建議必須包括授權操作者在基地邊界之外確定潛在目標。運營商也應該有法律支持，以近乎實時的方式告警當地和聯邦執法機構。

（2021年4月18日，太平洋，分配到第21直升機海戰中隊的海軍二級空勤人員（直升機）丹尼爾-艾爾斯在與兩棲攻擊艦埃塞克斯號的實彈演習中用MH-60S海鷹GAU-21.50口徑機槍向目標無人機開火）

第二，在國土的現有法律框架內運作，美國防部必須倡導在固定地點有更多的權力來保衛關鍵基礎設施。國會必須在緊急情況下和和平時期授予國防部長更多的權力。該建議必須包括授權操作者在基地邊界之外確定潛在目標。運營商也應該有法律支持，以近乎實時的方式告警當地和聯邦執法機構。

幸運的是，聯邦航空局正在推行幾項舉措來對抗敵方無人機。這些計劃包括將無人機納入國家空域系統，以區分友軍和敵軍的無人機。國防部應積極鼓勵聯邦航空局和美國國家航空航天局繼續各自的無人機行業倡議，包括無人機系統交通管理研究，以“確定服務、角色和責任、信息架構、數據交換協議、軟件功能、基礎設施和性能要求，以實現對低空無控制無人機操作的管理”。這些增加的權力，再加上增強的能力，可以縮小民事和軍事管轄權之間的法律差距，以保護國家基礎設施和國防部的關鍵資產。

最后，美國防部必須通過兵棋推演和演習積極磨練理論，以確定空軍基地防空中最合適的角色和職能。隨著無人機技術的成熟和向友軍提出更復雜的問題，盡早建立正確的部隊結構將更有效地應對挑戰。這將需要進行必要的培訓和適當的資源配置，以滿足國會對有效和低成本設備的需求。正如蘭德公司的研究報告所指出的那樣，沒有單一的行動方案，而是通過組合來提供解決方案。然而，角色和職能的重新調整對于成功至關重要。追求適當的聯合討論將為未來對抗無人機蜂群的強大和基于風險的模式提供基礎，并避免過去的戰略錯誤。

與中國和俄羅斯等大國競爭的出現，深刻地改變了關于美國國防問題的對話，這與后冷戰時代的對話不同。反恐行動和美國在中東的軍事行動--在2001年9月11日的恐怖襲擊后被移到了美國國防問題討論的中心--現在已不再是對話中的主要內容，現在對話的特點是新的或重新強調以下內容，這些內容都與中國和/或俄羅斯有關：

• 大戰略和大國競爭的地緣政治，作為討論美國國防問題的出發點。

• 美國防部內部的組織變化。

• 核武器、核威懾和核軍備控制。

• 美國軍事能力的全球分配和部隊部署。

• 美國和盟國在印度-太平洋地區的軍事能力。

• 美國和北約在歐洲的軍事能力。

• 新的美國軍種作戰概念。

• 進行所謂高端常規戰爭的能力。

• 保持美國在常規武器技術方面的優勢。

• 美國武器系統開發和部署的創新和速度。

• 長時間的大規模沖突的動員能力。

• 供應鏈安全，即意識到并盡量減少美國軍事系統對外國部件、子部件、材料和軟件的依賴；以及

• 打擊所謂的混合戰爭和灰色地帶戰術的能力。

美國會面臨的問題是，美國的國防規劃應如何應對與中國和俄羅斯出現的大國競爭，以及是否批準、拒絕或修改拜登政府為應對大國競爭而提出的國防資金水平、戰略、計劃和方案。國會對這些問題的決定可能對美國的國防能力和資金需求產生重大影響。

防御高超音速導彈在戰略上是必要的，在技術上是可行的，在財政上也是負擔得起的，但這并不容易。它的實現將需要不同于傳統彈道和巡航導彈防御任務所采用的方法和新的思維方式。高超聲速武器將彈道導彈的速度和射程與巡航導彈的低空和機動飛行輪廓相結合。雖然傳統防御可以單獨應對這些挑戰，但它們的組合將需要新的能力、作戰概念和防御設計。高超聲速導彈具有吸引力的相同特征也可能是擊敗它們的關鍵。與其將高超聲速防御視為傳統彈道導彈防御問題的附屬品，不如將其理解為一種復雜的防空形式。

幾十年前，美國向世界表明了其部署彈道導彈防御系統的意圖，特別注重攔截大氣層外可預測的目標。從那時起，導彈的威脅范圍已經擴大，變得更加大氣內和更靈活。在21世紀初，俄羅斯和中國開發了各種無人機系統、先進的巡航導彈、高超音速滑翔武器和日益復雜的彈道導彈。這些武器的特點減少了防御系統的覆蓋范圍，迫使防御者一次看多個方向，并需要更靈活的攔截器。

自2018年以來，俄羅斯已經測試了至少四種新的高超音速或高速武器，將其遠程Avangard高超音速滑翔飛行器和Kinzhal空射彈道導彈投入使用。與此同時，中國已經測試或部署了幾種類型的高超音速武器，并在培養高超聲速專業工程師、發表公開科學論文和建造高超聲速風洞方面超過了美國。俄羅斯等大國對先進導彈能力的投資是2021年3月發布的《臨時國家安全戰略指南》所稱的“旨在遏制美國實力并阻止我們捍衛我們在世界各地的利益和盟友的努力”的一部分。

高超聲速防御對于破壞這些努力、保衛美國領土、保護前方部署的部隊及其支持的防御態勢是必要的。有效的威懾既要利用懲罰的威脅，又要利用阻止攻擊的可靠能力。主動和被動防御措施的混合將提高攻擊的門檻，增加對手決策計算的不確定性，并增加對手的發展成本。有效的防御能力為采取其他軍事、外交和經濟應對措施贏得時間，以承受和減輕與危機中攻擊導彈發射裝置有關的政策和行動挑戰。高超音速防御系統的發展不需要也不應該在真空中進行，也不應該作為一個新的獨立的煙囪。高超聲速防御可以利用正在進行的彈道和巡航導彈防御和高超聲速打擊投資，所有這些都利用了類似的工業基礎，并利用了類似的傳感器和網絡。

拜登政府高級官員肯定了高超音速防御的重要性。在他成為國防部長的確認過程中，勞埃德·奧斯汀表示，他將“鼓勵努力解決各種導彈威脅，包括……高超音速導彈防御攔截能力的加速發展。”副國務卿凱瑟琳·希克斯同樣承諾將重點關注必要的傳感器能力:“如果得到證實，我將評估正在進行的改善國家導彈防御的努力，特別關注提高識別能力和探測彈道導彈和高超音速導彈的傳感器。”

高超聲速導彈的特性可能看起來很新穎，但它們實際上是導彈戰新時代的先兆。新型彈道導彈的飛行軌跡更低、形狀更重。新型巡航導彈保持更高的速度，而且越來越難以被發現。未來的威脅將包括導彈-無人機組合、航天飛機、飛行導彈和其他難以簡單分類的混合導彈。因此，高超音速導彈并不代表一個精品問題。它們是導彈威脅的更廣泛演變的例證——這需要對更廣泛的導彈防御模式進行變革。

2019年《導彈防御評估報告》指出，“不應低估恢復常規和導彈防御優勢所需變化的規模和緊迫性。”這里所要求的規模和緊迫性幾乎涉及導彈防御的每一個方面:傳感器、攔截器、防御設計、理論和政策。復雜的空中和導彈防御系統的問題與某些仍在出現的未來威脅無關。目前，與已經部署并準備使用的高超音速武器以及其他即將問世的武器進行競爭是當務之急。美國國防官員長期以來一直表示，有必要將名為彈道導彈防御系統(Ballistic Missile defense System)的主要國防采建項目轉變為導彈防御系統(Missile defense System)，以應對不再由彈道導彈定義的威脅范圍。現在是這樣做的時候了。

關鍵研究發現

• 部署高超聲速防御將需要綜合的、分層的、系統的方法、新的傳感和攔截能力、不同的作戰概念、教義和組織變化，以及修改的政策預期。

• 高超音速飛行的定義是大氣飛行。因此，高超聲速防御可能被更好地理解為一種復雜的防空形式，而不是彈道導彈防御的附屬品。

• 高超音速導彈威脅應該是重新考慮導彈防御和擊敗的方法，以及從彈道導彈防御系統中出現導彈防御系統的關鍵驅動因素。這樣做將有利于防御其他非彈道威脅的發展，包括亞音速和超音速巡航導彈、游蕩彈藥和其他新型投送系統。

• 高超聲速防御最重要的項目元素是彈性和持久的空間傳感器層，能夠觀察、分類和跟蹤所有類型、方位角和彈道的導彈威脅。

• 第二重要的項目元素是滑翔相位攔截器。到目前為止，高超聲速國防投資一直不多，只有一小部分用于高超聲速打擊。按照目前的速度，滑翔相攔截彈可能要到21世紀30年代才能部署，但這一時間表可能會加快。

• 即使沒有空間傳感器層和滑翔相位攔截器，防御設計也可以使用現有的傳感器和替代效應器，以限制高超聲速導彈的機動預算，引導威脅，并以有利于防御方的方式施加其他成本。

• 高超聲速武器具有吸引力的相同特征為防御者提供了新的失敗模式。一種綜合的方法可能受益于用區域范圍效應器補充命中殺傷攔截，包括高功率微波系統、21世紀版本的高射炮和其他針對高超聲速飛行體制漏洞的手段。

• 美國不會與無限的資源競爭。積極防御高超聲速導彈可能瞄準的每一個關鍵資產甚至廣闊區域是不可能的。這一簡單的現實要求政策和戰略預期與優先防御和更有限的防御資產清單相一致。應優先考慮區域和部隊保護任務，以及在本土的少量關鍵資產。

• 目前的教義和組織結構妨礙信息共享、交流和決策。這些需要適應，以支持跨多個領域、命令和責任領域的反高超聲速行動。

• 高超聲速防御工作要求美國通過維持可預測的預算、深化與盟友的合作、投資消除工業瓶頸領域、改進測試和建模基礎設施以及持續持續的努力，重新獲得相關的科學和工業領先地位。

• 防御高超聲速導彈全方位威脅的挑戰不可能由單一的銀彈解決方案解決。針對高超聲速飛行關鍵弱點的大量努力可以使高超聲速防御成為一個更容易處理的問題。

對美國國防部（DoD）采購的武器系統進行嚴格的作戰測試（OT）是確保這些復雜的系統不僅滿足其既定要求，而且在面對使用其自身高能力進攻和防御武器的堅定對手時，在現實的作戰條件下也能發揮作用的根本。如果沒有足夠的OT，作戰指揮官將無法最有效地利用他們的能力，而作戰人員將對他們帶到戰場上的武器缺乏信心，或者，更糟糕的是，由于他們沒有從根本上了解他們的武器的能力和限制，可能無意中將自己置于危險之中。美國防部的測試和訓練場提供了地理、基礎設施、技術、專業知識、流程和管理，使安全、可靠和全面的OT成為可能。然而，靶場，以及使該系統發揮作用的有才能和有決心的靶場工作人員，正處于巨大的壓力之下。除非迅速采取行動解決長期存在和新出現的挑戰，包括測試能力、現代化、數字基礎設施、侵占和資源，否則國防部的靶場將無法在未來支持及時或充分的OT。

國家靶場基礎設施面臨的挑戰正在增加和加速。物質資源和勞動力的有限測試能力，測試基礎設施的年齡，測試先進技術的能力，以及侵占影響了告知系統性能的能力，綜合系統性能，以及測試的整體速度。對美國測試基礎設施的投資以及測試和評估（T&E）方法和數據處理的改變是必要的，以便為以與作戰需求相關的速度向戰場提供致命的、可生存的、可靠的和可負擔的武器系統提供信息。本研究借鑒了來自作戰、采購和測試背景的高級軍官和官員的證詞，以及測試和培訓專家、領先的技術專家、相關商業企業的領導人，以及在國防部和國會預算過程中有深厚經驗的個人。研究委員會對具有代表性的試驗場進行了虛擬和實際的實地考察；收集了試驗場在現代化、維持、操作和資源挑戰方面的意見；并審查了先前的研究和來自作戰測試與評估主任辦公室（DOT&E）、軍種測試組織和測試資源管理中心（TRMC）的報告。本報告提出了一系列相互依存的建議，委員會認為這些建議將使國防部靶場企業進入現代化軌道，以滿足未來幾年OT的需求。該報告強調了以下三個基本主題：

1.未來的戰斗將要求在聯合全域作戰（JADO）的環境下建立連接的殺傷鏈。美國防部設計、規定、開發和測試系統，以確保它們在這種新的現實中投入使用時是非常有效的，這是至關重要的。美國防部的采購流程、組織結構、測試方法和為測試單一領域的單個武器系統而優化的靶場基礎設施將不足以測試未來的綜合武器系統，因為它們將在跨越所有作戰領域（包括陸地、海洋、空中、太空和網絡空間）的機速戰爭中運行。

2.數字技術正在極大地重塑測試的性質、實踐和基礎設施。今天和明天的武器系統從根本上說是由數據和軟件促成的，美國防部的試驗場也不例外。自主性、人工智能（AI）和機器學習在整個國防系統中的重要性迅速增加，為OT創造了新的挑戰。此外，數字孿生和高性能建模與仿真（M&S）的出現使新的測試方式成為可能，甚至新領域和操作限制的組合使虛擬測試成為某些應用的唯一實用方法。

3.現場速度是今天衡量業務相關性的標準，而這又是一個不斷變化的目標。在許多基于數字、軟件和通信技術的全球擴散的推動下，美國的對手正在迅速和持續地部署新一代的武器，旨在否定美國的作戰優勢。同時，新的武器系統正在采用從未投入使用的技術，這些技術也在以摩爾定律所允許的速度發展。可用的武器系統被迅速投入使用，但也需要持續的測試和評估。

為了應對與這些主題相關的挑戰，委員會制定了結論和建議，分為以下五大類：

1.開發 "未來的靶場"，在聯合防務環境中測試完整的殺傷鏈。靶場企業必須適應新的作戰概念和新的測試方法，以進行真實的作戰測試，這包括為系統集成測試和不同領域的多個靶場的互操作性提供有利的基礎設施。[建議3-1] 2.

2.調整靶場能力要求程序，以實現持續的現代化和維持。在保持嚴格的作戰測試和評估的同時，實現快速進入戰場，需要快速實現新武器技術和新威脅的靶場現代化。同時，關鍵能力需要保持，甚至增加，以確保所需的測試能力和吞吐量，同時減輕物理和無線電頻率環境中的侵占所造成的問題。[建議3-2、3-3、3-4、3-5] 。

3.在整個武器系統開發和測試生命周期中，為無處不在的M&S啟動一個新的范圍操作系統。今天的許多美國防部項目不能僅在現場測試中得到有效的測試。高保真虛擬測試可以提高實際硬件測試的準備程度和成功的可能性，并且可能是進行某些類型測試的唯一環境。然而，廣泛和標準化地使用M&S進行作戰測試，將取決于一個新的M&S基礎設施，測試界的重大文化變化，以及在不斷變化的威脅和技術環境中驗證M&S的新方法。[建議4-1]

4.為未來的作戰測試和無縫靶場企業互操作性創建 "TestDevOps "數字基礎設施。重新定義TRMC和試驗場的企業支持的核心數字標準和能力，以利用國防部在軟件、數據、網絡、AI、網絡安全和M&S方面的規模。使基于模型的工程、不間斷的數字線路和持續集成/持續交付的軟件實踐成為試驗場敏捷性、快速測試演化和快速到場的基礎。超高帶寬的信息流必須變得無摩擦、按需和安全。[建議4-2、4-3]

5.重塑靶場企業的籌資模式，使之具有響應性、有效性和靈活性。今天和明天的資源需求反映了快速變化的技術和威脅的現實；持續的資本投資用于創建、升級和維護長壽命的靶場系統；以及對跨領域的系統測試和無縫整合的M&S的需求不斷增加。將DOT&E更早和持續地納入需求開發和采購過程，將更好地建立和證明靶場投資的及時性和充分性。[建議5-1, 5-2；結論5-1, 5-2] 。

圖 3.2 多域戰場中真實殺傷鏈測試場景的表示。 A表示潛在運輸的豎立發射器； B 表示敵方代表雷達； C 表示敵機。

圖 4.3 將測試與模擬相結合的新范例。

美國導彈防御局（MDA）和空間發展局（SDA）目前正在開發高超音速導彈防御系統的要素，以防御高超音速武器和其他新興的導彈威脅。這些要素包括國防空間架構（NDSA）的跟蹤和運輸層以及各種攔截器項目。隨著MDA和SDA繼續開發這些系統，國會可能會考慮對監督和國防授權及撥款的影響。

背景介紹

高超音速武器，像彈道導彈一樣，飛行速度至少為5馬赫，或大約每秒1英里。與彈道導彈不同，高超音速武器不遵循彈道軌跡，可以在到達目標的途中進行機動。據報道，俄羅斯在2019年12月出動了其第一批高超音速武器，同時一些專家認為，中國早在2020年就出動了高超音速武器。預計美國在2023年之前不會裝備高超音速武器。(關于俄羅斯、中國和美國的高超音速武器項目的概述，見CRS報告R45811，高超音速武器：國會的背景和問題，作者是凱利-M-賽勒）。

高超音速武器的機動性和低飛行高度可以挑戰現有的探測和防御系統。例如，由于雷達探測的視線限制，大多數地面雷達在武器飛行后期才能探測到高超音速武器。這給防御者留下了極少的時間來發射攔截器，以抵消入境武器的影響。圖1描述了陸基雷達對彈道導彈和高超音速武器探測時間的差異。

圖1. 基于地面的彈道導彈探測與高超音速武器的探測

美國國防官員表示，現有的地面和天基傳感器架構都不足以探測和跟蹤高超音速武器；前國防部負責研究和工程的副部長邁克-格里芬指出，"高超音速目標比美國通常通過地球靜止軌道上的衛星跟蹤的目標要暗淡10到20倍。"

國防空間架構

SDA開發了國防空間架構，以 "統一和整合整個[國防部（DOD）]和行業的下一代能力"。NDSA的目標是成為一個 "單一的、連貫的、有七個層次的擴散空間架構"，其中包括圖2中描述的數據跟蹤和傳輸層，并在下面討論。其他層包括支持移動地面資產目標的監護層；提供基于空間的指揮和控制的戰斗管理層；提供 "潛在的GPS否認環境的替代定位、導航和授時"的導航層；探測深空潛在敵對行動的威懾層；以及為其他NDSA層促進衛星操作的支持層。一旦全面投入使用，NDSA將包括550顆衛星并提供全面的全球覆蓋。

跟蹤層

跟蹤層是為了 "提供全球指示、警告、追蹤和瞄準高級導彈威脅，包括高超音速導彈系統"。作為該層的一部分，SDA正在開發一個寬視場（WFOV）衛星的結構，最終將提供全球覆蓋。SDA要求在2023財政年度為第0階段跟蹤活動提供8130萬美元，為第1階段跟蹤活動提供4.998億美元（也稱為彈性導彈預警導彈跟蹤-低地球軌道）。

與SDA的跟蹤衛星協同工作的將是高超音速和彈道跟蹤空間傳感器（HBTSS），以前被稱為空間傳感器層，它是由MDA與SDA和美國空軍合作開發。與WFOV相比，HBTSS將提供更靈敏，但更有限的（或中視場[MFOV]）覆蓋范圍。出于這個原因，WFOV旨在為HBTSS提供提示數據，然后HBTSS可以為地面攔截器提供更具體的目標質量數據。到2023年，SDA計劃擴大跟蹤層，包括70顆WFOV和MFOV衛星，據SDA主任德里克-圖爾尼爾博士說，"這將使我們在低地球軌道上有足夠的覆蓋面，以便我們基本上可以有區域性的持久性"。MDA要求在2023財政年度為HBTSS提供8920萬美元。

2020財年NDAA（P.L. 116-92）第1682條要求導彈防御局局長 "開發一個高超音速和彈道導彈跟蹤空間傳感器有效載荷"。2021財年NDAA（P.L. 116-283）第1645條確認，MDA局長與SDA局長協調，負責開發和采購傳感器有效載荷，"至少到2022財年"。第1645節還要求最遲在2023年12月31日開始對傳感器有效載荷進行在軌測試，并在 "此后技術上可行的情況下 "盡快將傳感器有效載荷納入SDA更廣泛的天基傳感器架構。最后，2022財年NDA（P.L. 117-81）第1662條禁止MDA主任"[授權]或[承諾]為生產衛星或與此類衛星運行相關的地面系統的記錄計劃提供資金"。如果滿足某些條件，包括確定 "由于技術、成本或進度因素，這種限制會延遲交付可運行的[HBTSS]"，空軍負責空間采購和集成的助理部長可以放棄對HBTSS的這種限制。

圖2. NDSA的部分內容

傳輸層

美國防部表示，NDSA的傳輸層旨在將跟蹤層與地面的攔截器和其他武器系統連接起來，將 "加強包括導彈防御在內的若干任務領域"。據國防部稱，SDA已經為運輸層的第1階段授予了三個原型協議，"一個由126個光學相互連接的空間飛行器組成的網狀網絡"，將于2024年9月開始發射。運輸層最終將包括一個由大約300-500顆衛星組成的星座。SDA要求在2023財政年度為 "數據傳輸層、傳感器能力和備用位置、導航和計時能力 "提供8.164億美元。

攔截器

MDA已經探索了一些消除對手高超音速武器的方案，包括攔截導彈、超高速彈丸、定向能武器和電子攻擊系統。2020年1月，MDA發布了一份關于高超音速防御區域滑行階段武器系統攔截器的原型提案要求草案。該計劃旨在 "減少攔截器的關鍵技術和集成風險"；然而，據當時的MDA主任喬恩-希爾海軍中將稱，它在2030年代的某個時候才會準備好過渡到開發。MDA轉而將重點轉向較近的解決方案，并在2021年4月啟動了滑翔階段攔截器（GPI），它將與宙斯盾武器系統整合，并在2020年代中期至末期提供高超音速導彈防御能力。洛克希德-馬丁公司、諾斯羅普-格魯曼公司和雷神導彈與防御公司已經獲得了GPI的 "加速概念設計 "階段的合同。

此外，2022財年NDAA（P.L. 117-81）第1664條授予MDA主任 "預算、指導和管理適用于 "高超音速導彈防御的定向能源項目的權力。國防高級研究計劃局（DARPA）也正在進行一項名為 "滑翔破壞者 "的計劃，其目的是 "開發關鍵的組件技術，以支持一種輕型飛行器，用于在非常遠的距離上精確對付高超音速威脅。" DARPA要求在2023財年為 "滑翔破壞者 "提供1830萬美元。總體而言，MDA在2023財年為高超音速防御申請了2.255億美元，低于其2.479億美元的2022財年申請和2.878億美元的撥款。

國會的問題

一些分析家認為，天基傳感層--與跟蹤和瞄準系統相結合以引導高性能攔截器或定向能量武器--理論上可以提供防御高超音速武器的可行選擇。2019年導彈防御審查報告指出，"這種傳感器利用了從空間可看到的大面積，以改善跟蹤，并可能瞄準先進的威脅，包括高超音速[武器]。" 其他分析家對高超音速武器防御的可負擔性、技術可行性和/或效用提出質疑。此外，一些分析家認為，美國目前的指揮和控制架構將無法 "快速處理數據，以應對和消除即將到來的高超音速威脅"。

一些分析家還對目前SDA和MDA在高超音速導彈防御方面的分工提出質疑。SDA主任Tournear此前曾對這兩個機構之間可能存在冗余的批評作出回應，稱兩者都向負責研究和工程的國防部副部長報告。然而，從2022年10月1日起，SDA將改為向負責采購和整合的空軍助理部長報告。國會可以監督這種新的報告結構對效率和效能的影響。

國會的潛在問題

• 加快對高超音速導彈防御方案的研究是否必要且在技術上可行？高超音速導彈防御方案的技術成熟度是否值得目前的資金水平？

• SDA和MDA是如何在高超音速導彈防御的各種要素上進行合作的？它們目前的作用是增加還是減少了成本以及技術發展的速度和效率？

• 國防部是否具備執行高超音速導彈防御所需的能力，如適當的指揮和控制架構？

摘要

加拿大陸軍（CA）目前缺乏地基防空（GBAD）能力，使地面部隊和重要設施容易受到現代空中威脅。本報告通過概述和分析現代空中威脅、最近使用這些威脅的沖突以及能夠對抗這些威脅的戰術級GBAD系統，來幫助CA采購決策。分析的重點是研究每個系統能夠有效地對付和擊敗哪些空中威脅類型。這項研究將進一步幫助開發GBAD的兵棋推演和戰斗模擬實驗。

對國防和安全的意義

加拿大國防政策“強大、安全、參與”（SSE）已經將購買GBAD系統和相關彈藥確定為一個高度優先的國防目標（第34號倡議）。新的GBAD能力應該有能力在遠征和國內軍事行動中提供戰術級防空，以應對日益多樣化和技術先進的空中威脅。本科學報告（SR）對現代空中威脅和地基防空系統進行了最新的審查和分析，以幫助實現這一關鍵目標。

1 引言

加拿大陸軍（CA）目前缺乏地基防空（GBAD）能力，使地面部隊和重要設施容易受到現代空中威脅。加拿大國防政策“強大、安全、參與”（SSE）已經將購買GBAD系統和相關彈藥確定為高度優先的國防目標（第34號倡議）[1]。新的GBAD能力應該有能力在遠征和國內軍事行動中提供戰術級防空，以應對日益多樣化和技術先進的空中威脅。

戰術級防空的高度重要性已經在最近的幾次沖突中得到了證明。這包括俄烏戰爭、2020年的納戈爾諾-卡拉巴赫戰爭和2021年的以色列-巴勒斯坦危機。這些沖突的特點是廣泛使用現代火箭、火炮和迫擊炮（RAM）彈藥，以及武器化和監視無人駕駛飛機系統（UAS）。

為了實現這一目標，加拿大陸軍的陸地需求主任（DLR）目前正在探索GBAD的采購方案。為此，DLR要求CA作戰研究和分析小組（CA ORAT）進行兵棋推演和作戰模擬實驗，以評估不同的GBAD系統方案在不同的作戰情況下的相對有效性。本報告支持這一目標，提供了對現代空中威脅的最新審查和分析，以及描述能夠對抗這些威脅的各種GBAD系統方案。

本報告的分析范圍集中在戰術級的空中威脅和防空系統上，這些威脅歷來屬于CA的職責和組織結構。因此，這里不考慮作戰級別的高空威脅，如彈道導彈。

報告首先分析了每個相關的空中威脅類型。描述了每種威脅的現代（即最先進的）版本，并提供了近期沖突中使用這些威脅的例子。然后探討了戰術層面的地基防空系統選擇。分析的重點是研究每種系統能夠有效地對付和擊敗哪些空中威脅類型。研究報告最后提出了發展的步驟。這包括進行桌面兵棋推演和研討會討論，以更徹底地研究本報告中提出的威脅和系統選項。

2 高度優先的空中威脅概述

2.1 火箭彈、火炮和迫擊炮(RAM)

火箭彈、火炮和迫擊炮（RAM）彈藥由于被歸類為間接火力威脅，所以傳統上被歸為一類。

火箭彈是短程無制導的發動機推進彈藥，帶有高爆炸性的彈頭，從滑膛管發射[2]。這種廉價和簡單的發射機制使火箭的使用對常規和非正規戰爭（如叛亂）都很有吸引力[3]，因為叛亂部隊能夠發射大量的火箭彈（盡管往往精度有限），然后在反炮擊之前迅速撤退。此外，火箭彈及其相關的發射器具有高度的機動性，國家和非國家行為者都很容易獲得，使其高度擴散[4]。火箭彈經常被用來瞄準集結區、防空地點、防御陣地和其他關鍵空間[4]。

多管火箭系統（MLRS）的發展為解決單個火箭彈精度不足的問題提出了一個解決方案，允許以密集的射速提高單個目標或目標區域的整體命中概率。多管火箭炮系統包括一個移動平臺，通常是一輛軍用卡車，可容納多個發射器、一個重新裝載平臺和不同類型的火箭，以及一個火控系統[5]。最近開發的俄羅斯9A52-4 "龍卷風 "取代了傳統的BM-30 "斯默奇"，代表了多管火箭炮技術的最新成果。它包括一個自動數字火控系統，用于自動獲取目標和瞄準，可以在乘員艙內進行[5]。這使得 "龍卷風 "可以在10秒內完成一次火箭彈發射。然后，卡車平臺可以迅速重新定位，以避免反擊，并重新裝彈，準備進行另一次攻擊[6]。基本的 "龍卷風 "火箭彈的最大預期射程是90公里，它們可以使用高爆反坦克（HEAT）子彈藥來擊潰裝甲車輛[7]。升級后的 "龍卷風-S "火箭彈使用全球導航衛星系統（GLONASS）制導，推測射程為120公里[6]。這些多管火箭炮的升級版目前由俄羅斯軍隊使用[8]，也可用于出口[9]。第2.3節介紹了多管火箭炮最近是如何與先進的情報、監視和偵察（ISR）能力相結合以達到破壞性效果的。

火箭彈在最近的一些沖突中發揮了關鍵的作用。卡薩姆火箭彈是在加沙地帶生產的短程火箭彈，在正在進行的以色列-巴勒斯坦沖突中被哈馬斯武裝分子廣泛使用[10]。此外，2021年8月，伊斯蘭國呼羅珊（ISIS-K）組織對阿富汗的哈米德-卡爾扎伊國際機場發動攻擊，發射了大約6枚107毫米的火炮火箭彈[11]。其中一枚火箭彈沒有擊中機場目標，落入喀布爾的街道，危及平民。

火炮是由榴彈炮發射的彈丸、炸藥或引信。它們通常被用于步兵支援，以削弱對方的力量[12]，并經常針對人員以及輕型和裝甲車輛。與迫擊炮系統相比，榴彈炮通常具有中等角度的彈道和更長的射程。

中國的SH-15是一種最先進的自行式1榴彈炮，射程為50公里。它可以使用各種先進的制導炮彈，射速在4到6發/分鐘之間[13]。同樣，俄羅斯的2S35 Koalitsiya-SV自行榴彈炮可以在超過70公里的范圍內保持高射速[14]。榴彈炮組可以由人員牽引或安裝在車輛上，可以快速部署[13]。

迫擊炮是典型的便攜式炮口武器，從光滑的炮管中以高爆彈道發射射程較短的爆炸性彈丸。迫擊炮的射擊通常比火箭彈更精確，但其成功操作更復雜，發射器也更昂貴，因此與火箭彈相比，非國家行為者較難獲得迫擊炮[3]。迫擊炮的射程比其他間接火力系統短[15]，通常用于對付區域目標，如暴露的部隊或停放的飛機[3]。迫擊炮通常比榴彈炮更輕，更便于攜帶，而且經常被嵌入到步兵部隊中。

中國的PLL-05自行火炮-迫擊炮系統是一種車載迫擊炮發射器，大約從2005年開始使用。迫擊炮彈聲稱最大射程為9.3公里，可以穿透90毫米的常規鋼裝甲[16]。PLL-05能夠發射GP120A制導迫擊炮彈，其特點是射程為2到7.5公里，據說對緩慢移動的坦克的命中率為90%[16]。最近開發了一個更新的型號，據說在2021年初的實彈演習中進行了測試。據稱，更新后的模型更加精確，射速比前一代更高。它還具有提高速度、機動性和使用簡單的特點，其弧形彈道使其適合于在山地的應用[17]。俄羅斯的迫擊炮載具2S4 Tyulpan可以容納240毫米的重型迫擊炮，可以用來對不動的堅固防御陣地達到高度破壞性的效果[18]。2B9 Vasilek是一種更便攜的82毫米自動快速發射迫擊炮，射程超過4公里。它在敘利亞內戰期間和俄烏沖突期間被雙方廣泛使用[19]。中國的W99迫擊炮在外觀上與Vasilek相似，特點也近乎相同。

RAM是一類高度擴散的空中威脅，使得加拿大陸軍可能會越來越多地遇到它們。它們對人員、設施和車輛構成重大威脅，這使它們被歸類為極高風險[20]。

2.2 無人駕駛飛機系統（UAS） 1級（小型）

無人機系統是由北大西洋公約組織（NATO）分類系統根據其大小和重量進行分類的無人機[21]。較大的UAS分類由固定翼飛機組成，屬于第2和第3類（如全球鷹）[22]。第1類無人機系統是指150公斤及以下的無人機系統，該類別進一步細分為小型（20-150公斤）、迷你（2-20公斤）和微型（小于2公斤）[21]，最近又增加了納米類別，包括重量只有幾克的無人機系統（例如，黑蜂）[23]。2級和3級無人機系統通常是極其昂貴的資產，而較小的無人機系統則相對便宜，并且容易被大量的國家和非國家行為者獲得。小型無人機系統對游擊隊組織特別有吸引力，因為其成本相對較低，便于攜帶，能夠從任何地方發射，而且可探測性低。

無人機系統可用于執行情報、監視和偵察（ISR）行動，可為情報、監視、目標獲取和偵察（ISTAR）提供目標和跟蹤支持，并可用于探測敵方資產，通過將敵方位置傳回總部來提示RAM攻擊。2014年7月，由64輛坦克、BMP戰車、工程車和卡車組成的三個烏克蘭軍隊旅在烏克蘭Zelelonpillya村附近遭到攻擊，這證明了使用UAS發揮ISR作用的潛在影響[24]。俄羅斯軍隊使用Orlan-10無人機進行ISR[24]。烏克蘭部隊成功擊落了其中一架無人機，但是俄羅斯人獲得了烏克蘭旅的位置坐標，并使用多管火箭炮從俄羅斯境內向烏克蘭營地發射了一連串122毫米的格拉德火箭。這次攻擊使該旅陷入癱瘓，并導致兩個營的車輛和設備被毀[24]。

另外，無人機系統也可以被用作武器平臺，要么通過運輸要發射或投擲到目標上的彈藥有效載荷，要么通過直接與目標相撞的裝有爆炸物的無人機系統（即游蕩的彈藥或 "自殺式無人機"）[3]。武器化的無人機系統可用于攻擊廣泛的資產，包括設備（降落的飛機、輕型車輛）、油箱、軍事和民用設施以及人員。游蕩彈藥（LM）可以從遠處發射，打擊各種地面目標，如雷達裝置、防空系統和車輛。LM通常包括一個攝像機有效載荷，使LM操作員能夠定位并監視潛在目標。然后，LM能夠選擇一個最佳的目標和時間，在高空盤旋時進行攻擊[25]。由于與其他具有類似效果的武器選擇（例如，空對地導彈）相比，LM的成本相對低廉，因此其使用量激增[25]。

在2020年阿塞拜疆和亞美尼亞的沖突中，沖突雙方都廣泛使用了無人機系統進行ISR、空中打擊以及LM[26]。亞美尼亞部隊使用了本土的HRESH LM，而阿塞拜疆的機隊則由以色列開發的各種LM（Harop、Orbiter和SkyStriker），以及一些以色列的監視UAS和土耳其的Bayraktar TB2戰斗UAS組成[26]。阿塞拜疆部隊使用的優勢和更多樣化的無人機系統艦隊確保了他們在戰場上的主導地位，使他們能夠摧毀亞美尼亞的防空系統和地面資產[27]。

小型無人機系統可以通過同時引導大量裝載一次性彈藥的無人機系統對目標進行蜂群攻擊[3]。UAS群是最近的一種現象，由于UAS控制系統的自主性不斷增強而得以實現，而且隨著技術的進步，它們的復雜程度也將不斷提高。先進的無人機系統群能夠交換實時數據，并作為一個單一的實體運作，自主導航并保持空間以避免碰撞[28]。最近的蜂群事件包括2018年1月自由阿拉維派運動對敘利亞境內俄羅斯軍事資產的攻擊。10架無人機系統瞄準了俄羅斯的赫梅門空軍基地，而3架無人機系統同時襲擊了塔爾圖斯海軍設施[29]。這些無人機系統每個都裝有10枚簡易空投彈藥，并被預先設定為在俄羅斯基地釋放其有效載荷。據報道，在2021年，以色列軍隊使用了一群無人機系統來定位和擊敗哈馬斯的目標[28]。

總的來說，第1類無人機系統由于其相對較低的成本、高可用性、低可探測性、不可預測的飛行軌跡和蜂群能力，對陸地部隊構成了重大的現代威脅。

2.3 旋轉翼（RW）和固定翼（FW）飛機

旋轉翼（RW）飛機是指軍用或民用直升機。旋轉翼飛機可以懸停，并有能力靠近地面飛行，使其具有探測和攻擊的挑戰性。它們可用于ISR任務，或作為槍支、火箭和導彈（包括制導和非制導）等武器的平臺。RW經常針對暴露的部隊、輕型和裝甲車輛、車隊和指揮中心[4]。大多數國家都擁有一支軍用直升機機隊，其中最大的三支機隊由美國、俄羅斯和中國持有[30]。

另外，固定翼（FW）飛機使用機翼來產生升力，包括轟炸機、戰斗機、偵察機和監視機。轟炸機可以在離目標很遠的地方保持一個安全的高度，從那里它們能夠投擲遠距離空射武器，如巡航導彈或空對地炸彈[3]。轟炸機通常以港口、后勤地區、人口中心、輕型和裝甲車輛或人員編隊為目標[4]。戰斗機由于其電磁（EM）特性而更難被發現，因此通常比轟炸機更具生存能力[31]。它們可以深入到被防御區域，投擲短程武器，如制導彈藥和無制導炸彈，同時還可以進行ISR[3]。以對地打擊能力為特征的軍用FW的成本通常對較小的組織來說是難以承受的，但許多國家擁有一支機隊。

RW和FW飛機經常在現代軍事行動中發揮突出作用。中國的機隊包括現代化的成都殲-20隱形戰斗機，它具有先進的隱形和精確打擊能力[33]。殲-20的雙座型將使第二名飛行員能夠執行補充任務，如對隨行的無人機系統群提供指揮和控制[34]。

在2008年俄格戰爭期間取得有限的空中成功后，俄羅斯也升級了他們的RW和FW飛機[35]。蘇-57是一種多功能戰斗機，目前正在進行測試。它代表了俄羅斯空軍的第一種隱形作戰飛機。據報道，雙引擎設計、尺寸和形狀使其具有與美國F-22隱形戰斗機相媲美的特性。俄羅斯將繼續依賴他們的現代非隱身蘇-35S戰斗機和蘇-30SM2攻擊機，直到蘇-57達到全面生產，預計在20世紀中期[35]。在RW飛機方面，俄羅斯一直在通過升級米-24和米-28攻擊直升機以及采購新的卡-52偵察-攻擊直升機來實現其機隊的現代化。

2.4 空對地導彈和炸彈(ASM&B)

空對地導彈（ASM）是從空中平臺發射的精確制導彈藥，針對地面目標，如民用基礎設施（如橋梁）、裝甲車輛、監視和探測站、點狀目標或防空系統[4]。反坦克導彈的攻擊范圍可因其復雜程度而有很大不同。由于生產國的大量出口，許多國家的空軍都擁有ASM[4]。

美國的 "地獄火 "導彈是一種被二十多個國家采用的反坦克導彈，它可以從RW或FW發射，可以瞄準固定和移動目標（包括坦克和掩體），最大射程為7至8公里[36]。俄羅斯的Kh-59MK2反艦導彈是由Kh-59MK反艦導彈改編的最先進的對地攻擊反艦導彈。它具有雷達和光電（EO）制導功能，據說最大射程為285公里[37]。

空對地炸彈是從飛機上投放的，通常用于攻擊人員和物資。通用航空炸彈可以是自由落體的，也可以是精確攻擊的制導炸彈。俄羅斯的FAB-500ShN就是一個傳統的通用自由落體航空炸彈的例子，它含有218公斤的高爆炸力[38]。

2.5 超視距反坦克制導導彈（BLOS ATGM)

超視距反坦克導彈（BLOS ATGM）是用于精確攻擊固定或移動點目標的制導導彈，使其在打擊高價值目標如裝甲車輛、著陸飛機和結構物時特別有效[3]。與其他機載武器相比，BLOS反坦克導彈通常非常昂貴[3]。

現代BLOS反坦克導彈的特點是技術水平越來越高，使其成為一種重要的空中威脅。歐洲的Moyenne Portée導彈（MMP）是一種最先進的BLOS反坦克導彈，可以作為一種便攜式武器使用，也可以安裝在車輛上以提高機動性。MMP具有很高的彈頭穿透力，使其對裝甲車輛（采用頂部攻擊飛行模式）和加固結構下的目標（采用直接攻擊飛行模式）非常有效[39] 。MMP使用紅外尋的器來識別和鎖定目標，然而，最近的進展允許補充使用觀測無人機，即小型無人機系統，它能夠準確地確定目標位置，以便更準確地進行反坦克導彈瞄準[40]。MMP的最大射程為6公里[39]，但類似的BLOS反坦克導彈，如Rafael的Spike非視線（NLOS），可以實現高達30公里的擴展射程[3]。俄羅斯的9K129 Kornet反坦克導彈是一個類似的先進系統，使用激光束騎射的視線制導。Kornet系統是便攜式的，有效射程從100米到10公里，并由一些非北約國家和各種非國家行為者操作[41]。在2021年底，俄羅斯國防部發布了視頻資料，證明他們的獵戶座作戰無人機系統能夠發射新的空射型Kornet反坦克導彈[42]。

2.6 巡航導彈(CM)

巡航導彈（CM）是依靠空氣動力升力維持飛行的制導導彈，直到擊中其地面目標。目標通常包括地緣政治中心、人口中心、民用或軍用機場和海港、指揮所或暴露的部隊[4]。炸彈可以從各種平臺發射，包括飛機、艦艇、潛艇和地面發射器[3]。由于CM的電磁橫截面小，其近地飛行模式，以及從任何方向攻擊的能力，因此檢測和攔截CM具有挑戰性。此外，如果CM具有超音速，就像許多現代CM的情況一樣，潛在的攔截窗口就會大大縮短[3]。集束彈藥價格低廉、堅固耐用、能夠進行精確攻擊，因此在全球范圍內被廣泛使用[4]。

在2020年美國國會的一系列會議上，人們認識到中國人民解放軍目前在陸基巡航導彈射程方面比北約國家有很大優勢[43]。中國的CJ-10（地射型）和CJ-20（空射型）是亞音速巡航導彈，據推測射程超過1500公里[44]。CJ-100是一個超音速版本，據說射程為2000至3000公里。預計它將在2023年全面投入使用。其他最先進的巡航導彈包括Hoveyzeh（或Soumar），這是一種伊朗地面發射的CM，帶有常規彈頭，聲稱射程為2000至3000公里[45]。3M-22 Zircon（或Tsirkon）高超音速導彈是一種俄羅斯巡航導彈，目前正在開發中。據稱 "鋯石"的最大速度為8-9馬赫，最大射程為1000公里[46]。

3 戰術級地基防空系統概述

3.1 短程防空動能系統

短程防空（SHORAD）系統采用動能武器，在相對較短的距離（幾公里或更短）內對付空中威脅。這里將描述三種類型的SHORAD，即速射炮系統或自動炮，固定或安裝的地對空導彈（SAM），以及可拆裝的便攜式短程地對空導彈。

3.1.1 速射炮系統

速射炮系統GBAD的概念類似于更成熟的海軍炮基近程武器系統（CIWS），但被調整為陸上作戰。CIWS使用雷達探測和跟蹤威脅，安裝的火炮組件自動瞄準并攻擊探測到的威脅。陸基法蘭克斯武器系統，也被稱為 "百夫長"，是由雷神公司在傳統的MK 15法蘭克斯CIWS基礎上開發的。它已被用于各種戰區（如伊拉克、阿富汗），以防御基地的RAM威脅[47]。“百夫長”系統是移動式的，安裝在有輪子的拖車上，使用一門六管加特林炮，可以以每分鐘3000至4500發的速度發射彈藥。目前正在開發一種可能的高能激光（HEL）輔助系統，如果百夫長炮的彈藥耗盡，它將提供補充支持[47]（關于激光系統的更多信息，見第3.3.1節）。“百夫長”在短距離內對RAM和UAS威脅是有效的。該系統的移動式卡車安裝選項也可以實現快速部署[48]。“百夫長”目前被美國和英國軍隊使用，2018年，其制造商雷神公司贏得了與美國軍隊的反RAM（C-RAM）合同，以提供“百夫長”系統，以及相關的培訓和后勤支持和維持[49]。

3.1.2 基于固定地對空導彈的系統

基于薩姆的固定式GBAD系統一般由傳感器、地面發射器、攔截薩姆和發射單元組成。本節所考慮的基于薩姆的系統是戰術級的短程GBAD系統，而不是較長距離的地面發射導彈系統，如美國的愛國者、終端高空區域防御（THAAD）系統、以色列的大衛吊索或挪威的NASAMS。

美國陸軍最近一直在探索各種GBAD系統選項，以支持他們的間接火力防護能力（IFPC）計劃，該計劃旨在對抗CM以及UAS和RAM威脅[50]。在IFPC項目中考慮了兩個系統。鐵穹，由以色列國防公司Rafael開發，與美國公司Raytheon合作，后者將提供導彈攔截器（用美國開發的SkyHunter攔截器取代以色列的Tamir攔截器）。"持久之盾"，由美國國防公司Dynetics提出，也是與雷神公司合作，后者將提供不同的導彈攔截器（空對空AIM-9X "側衛 "導彈），而擬議的發射器將是先前被美國陸軍放棄的多任務發射器（MML）項目的改進版[52]。為了支持美國陸軍的決策，2021年在新墨西哥州的白沙導彈發射場舉行了一次 "射擊 "實彈比賽。在這次演習中考慮的標準包括系統當前和未來擊敗CM和RAM威脅的能力、系統的技術成熟度、以及貨幣成本[53]。美國陸軍最終表示擔心，鐵穹系統將難以與現有的美國陸軍戰斗管理系統整合[53]。據推測，這就是Dynetics-Raytheon團隊最終贏得IFPC合同的主要原因[53]。鐵穹 "和 "持久之盾 "系統都將在以下章節中介紹。

"鐵穹"是一種SHORAD系統，最初由拉斐爾公司于2005年開發。自2011年被以色列國防軍部署以來，它已被證明能有效地攔截火箭彈[54]。這在最近2021年巴勒斯坦團體哈馬斯和以色列之間的沖突中得到了強調。在不到兩周的時間里，哈馬斯從加沙地帶向以色列領土發射了3150多枚火箭彈。據報道，部署在以色列領土上的 "鐵穹 "電池攔截了大約90%的入境火箭彈威脅[55]。鐵穹半移動電池由多個部分組成：靜態多功能雷達，稱為探測和跟蹤雷達（DTR）；三個或四個導彈發射單元（MFU），每個單元攜帶20枚塔米爾導彈攔截器；一個導彈補給車（MSV），攜帶兩批20枚塔米爾導彈；電源單元；通信站；以及戰斗管理和控制（BMC），作為指揮所[54]。鐵穹電池的安裝時間，從定位到準備就緒，估計為45分鐘[54]。一旦投入使用，鐵穹的功能如下：DTR掃描威脅，一旦發現潛在的目標，DTR就會對其進行跟蹤和分類，并將數據發送給BMC，后者提供交戰授權，并選擇一個MFU進行發射（取決于所選擇的模式）[54]。一枚 "塔米爾 "導彈被發射出去，并得到來自DTR的中途制導修正的幫助，直到 "塔米爾 "自身的主動雷達尋的系統獲得目標。使用比例導航制導邏輯，"塔米爾 "被引導到計算出的目標未來位置的方向。塔米爾 "11公斤高爆彈頭配備了激光接近引信，以確保導彈一旦接近目標就會引爆，以增加攔截的概率[54]。塔米爾導彈的有效射程為1至10公里，最大高度為3000米，最高速度為755米/秒（2.2馬赫）[54]。鐵穹 "對RAM、CM、UAS、精確制導導彈有效，并具有日/夜和全天候的能力[56]。為了減少攔截導彈的開支，鐵穹可以被設置為不攻擊那些被計算出彈著點在定義的保護區域之外的潛在威脅[56]。為了應對美國陸軍應對CM攻擊的緊急能力缺口，最近購買了兩座鐵穹炮臺[57]，其中一座將部署在關島進行鐵島行動[58]。美國海軍陸戰隊（USMC）正在測試將 "鐵穹 "的組件整合到他們自己的空中防御架構中，用于其中程攔截能力（MRIC）項目[52]。美國海軍陸戰隊版本的鐵穹被稱為SkyHunter系統，可以安裝在拖車上（例如，奧什科什公司的中型戰術車輛替換拖車），或安裝在聯合輕型戰術車輛上以提高機動性[59]。目前正在進行測試和開發。

“持久之盾”是Dynetics和雷神公司為完成美國陸軍IFPC項目而提出的建議。它將被整合到綜合防空和導彈防御作戰指揮系統（IBCS）中，由現有的美國哨兵雷達系統作為傳感器。地面發射器以多任務發射器為基礎，這個項目在之前由于關鍵的設計問題而被放棄后被重新利用[60]。據報道，Dynetics公司已經對設計問題進行了研究，結果是重新設計了堆棧系統并簡化了生產[53]。用于 "持久之盾 "的導彈攔截器是AIM-9X "側衛"，這是一種傳統的空中發射導彈，由雷神公司開發和生產，最大射程為10公里[61]。它配備了成像紅外（IIR）歸位（熱成像），用于導彈制導。彈頭由194根鈦合金破片組成的高爆（HE）破片組成，并配備了名為光學目標探測器（OTD）的激光接近引信[61]。AIM-9X "側衛 "是作為空對空導彈（AAM）開發的，但在 "持久之盾 "項目中被應用為SAM，導致成像紅外尋的器可能出現加熱問題[60]。據稱，"持久之盾 "對CM和UAS是有效的，而C-RAM能力則計劃在以后的階段開發[62]。

3.1.3 多效應器系統

萊茵金屬防務公司開發了一種多效應器防空系統--歐瑞康天盾C-RAM，它將歐瑞康左輪手槍C-RAM系統（見3.1.1節）與其他效應器如薩姆地面發射器（見3.1.2節）相結合。歐瑞康火力中心控制這兩個系統，并決定用最合適的效應器來對付特定的空中威脅[63]。據報道，使用這種多效應器的方法，"天盾"可以在高達4公里的范圍內攻擊RAM、UAS、CM、制導導彈、智能炸彈、RW和FW[63]。Oerlikon Skyranger是該系統的移動式車載版本，它將速射炮與額外的導彈攔截器相結合[64]。

3.1.4 可拆卸的便攜式短程攔截器

可拆卸式短程攔截器GBAD的概念是基于便攜式防空系統（MANPADS），由便攜式短程地對空導彈發射器和導彈組成，這些導彈通常配備有制導能力。美國陸軍遺留的便攜式防空系統是 "毒刺"發射器和相關導彈，在未來幾年內將被淘汰。美國陸軍目前正在探索替代系統的方案，該系統將能夠對付FW和RW飛機，以及1級和2級的UAS[65]。

歐洲MBDA導彈系統公司的米斯特拉系統是一種輕型（約40公斤）便攜式防空系統，其發射器安裝在一個三角架上，采用的是 "米斯特拉"導彈[66]。米斯特拉導彈具有熱尋的能力，對低紅外信號的飛機如無人機系統很敏感。它的導航依賴于帶有陀螺穩定功能的紅外尋的系統，同時一個可移動的鴨舌帽控制飛行[67]。最新的Mistral-3導彈最大速度可達930米/秒（2.7馬赫），對FW和RW飛機以及UAS的有效射程為0.5至7.5公里，可達到5公里的高度，并具有改進的圖像處理能力[67]。高爆裂Mistral彈頭重3公斤，有一個激光近炸引信和一個接觸引信以確保引爆[66]。MBDA公司的文獻聲稱，其Mistral MANPADS使用Mistral-3導彈對付包括UAS、FW作戰飛機和RW在內的各種威脅，證明其交戰率為97%[66]。Mistral單兵攜帶防空系統目前已被許多國家使用（或已簽署交付合同），包括新西蘭、匈牙利、愛沙尼亞和塞爾維亞[67]。

泰利斯集團開發的便攜式防空系統被稱為下一代輕型多管發射器（LML-NG）。LML-NG由一個三角架和一個頭部組件組成，總重量為53公斤[68]。該發射器的負載能力為三枚 "星痕 "導彈，可以快速連續發射[68]。LML-NG使用激光束騎射系統，擁有日夜自動跟蹤目標的能力，可選紅外攝像機，并具有可選識別敵我的能力（IFF）。光學頭包含Starstreak激光制導模塊和光學穩定系統，用于獲取和跟蹤目標，而控制手柄用于導彈發射和控制。LML-NG有自動和手動目標跟蹤模式[68]。Starstreak導彈的射程為7公里，最大高度為5公里，最大速度為1029米/秒（3馬赫）。它可以對付FW和RW飛機以及UAS。LML-NG目前由英國武裝部隊使用[69]，它建立在他們以前的Blowpipe和Javelin地對空導彈之上。

瑞典航空航天和國防公司薩博已經開發了自己的便攜式防空系統，其中Robotsystem 70 Next Generation（RBS 70 NG）系統是最新版本[70]。RBS 70 NG由支架、瞄準系統和Bolide導彈組成，重87公斤，有一個集成的熱成像儀，可在白天和夜間使用，并具有IFF[71]。在目標交戰過程中，炮手使用拇指操縱桿將目標對準陀螺儀瞄準器橫軸的中間位置，發射博利德導彈并使用拇指操縱桿保持瞄準，由薩博自動跟蹤技術輔助以提高命中概率[70]。博利德導彈的彈頭包括一個多用途破片形炸藥（3000個鎢球）和一個激光近程引信。導彈制導系統采用脈沖激光束騎射技術。Bolide的射程為0.25至8公里，最大高度為5000米，最大速度為2馬赫，對FW、RW、CM和UAS有效[70]。博利德導彈制導系統對干擾等反制措施具有免疫力[71]。RBS 70 NG被各大洲的十幾個國家使用[71]。

3.1.5 基于地對空導彈的掛載系統

在第3.1.4節中提到的大多數便攜式防空系統都有能夠安裝在車輛上的版本，以提高機動性。Mistral有Mistral Atlas RC，它可以安裝在輕型裝甲車上[72]。LML-NG可以安裝在幾種車輛上[68]。RBS 70 NG有一個安裝版本，即RBS 70車載導彈（VLM），用于輪式和履帶式車輛[70]。

美國陸軍臨時機動短程防空（IM-SHORAD）系統使用通用動力陸地系統公司（GDLS）的 "斯崔克 "A1步兵戰車作為移動傳感器和武器平臺，能夠擊敗FW、RW和2類及1類（小型）無人機系統[73]。IM-SHORAD裝備了各種武器，包括雷神公司的 "毒刺 "車載通用發射器（SVUL）的安裝版本[73]。美國陸軍MANPADS "毒刺 "替換項目包括要求導彈與IM-SHORAD SVUL兼容[65]。

3.2 干擾和欺騙

目前大多數的無人機系統都是通過其與操作者的無線電頻率（RF）連接來控制的。另外，它們的飛行路徑可以通過全球導航衛星系統（GNSS）信號進行編程來確定方向。此外，一些彈藥采用近距離引信，使用小型雷達來計算它們與目標或地面的距離，目的是通過在撞擊前引爆來實現最大的破壞[3]。精確制導彈藥也可使用GNSS制導進行瞄準[74]。這包括巡航導彈、彈道導彈、高級迫擊炮彈和飛機投擲的炸彈[3]。用于攔截無人機系統的一種常見技術，也可能對上述其他威脅有效，就是干擾和欺騙它們賴以導航的信號[3]。

干擾是指射頻（包括無線保真[WiFi]）干擾或全球導航衛星系統干擾。射頻干擾試圖通過在無人機系統使用的通信頻譜中產生射頻干擾來切斷無人機系統和其操作者之間的聯系[75]，導致無人機系統安全著陸或返航[76]。全球導航衛星系統干擾通過破壞其衛星鏈接來阻礙無人機系統的導航[76]。被切斷的UAS要么降落，要么懸停，要么返回。依靠GNSS信號，如美國的全球定位系統（GPS）或俄羅斯的全球導航衛星系統（GLONASS）進行導航的自主UAS有可能受到GNSS干擾[75]。GNSS干擾的一個缺點是，其使用可能會對民用信號造成干擾，特別是在城市地區[75]。使用射頻或GNSS的彈藥也有可能受到干擾，導致其信號中斷并降低其精確度。然而，現代的彈藥通常提供了對干擾攻擊的保護[3]。

欺騙依賴于發射虛假信號，目的是為了控制無人機系統（射頻欺騙），或混淆或破壞其導航（GNSS欺騙）[75]。在這兩種情況下，其目的都是為了安全降落或送UAS威脅回家。

許多現代系統的特點是混合使用攔截技術，以提高反無人機系統（C-UAS）防御系統的穩健性。最常見的組合是射頻干擾和GNSS干擾[76]。這種防御系統的一個注意事項是，無人機系統行業一直在快速發展，以對抗干擾和欺騙攻擊[75]。例如，一些無人機系統可能使用跳頻，在檢測到干擾攻擊時進行規避動作，或者不使用射頻和GNSS，操作者使用具有長期演進（LTE）網絡能力的電話（不受范圍限制）來控制無人機系統[76]。應該注意的是，由于對民用信號的干擾，在城市地區使用這些拒絕技術可能會有問題，但互動半徑有限的定向系統可以為這個問題提供一個解決方案[75]，盡管它在對付成群的無人機系統時可能仍然會有問題[76]。下段提供了一些現代干擾和欺騙C-UAS系統的例子。

法國CS集團的Boreades是一個固定的地面系統，可以探測（使用雷達、EO/IR和RF探測）和吸引（使用RF和GNSS干擾）寬度為2米及以下的UAS[77]。澳大利亞公司Droneshield發布了一款定向手持式射頻干擾器，并可選擇GNSS干擾功能，稱為DroneGun MKIII。DroneGun的有效射程為500米，但不具備內在的UAS檢測器，而是依靠操作者的檢測[78]。其預期效果是使UAS降落或將其送回家，和/或中斷對操作員的視頻傳輸[79]。美國陸軍在2021年對DroneGun MKIII進行了評估，以便將來有可能投入使用[80]。美國國防公司雷神公司開發了一個名為Windshear的C-UAS系統，該系統可以檢測（使用射頻、雷達、聲學和EO/IR）并使用射頻干擾、射頻欺騙以及其他可能的效應器在一個開放的架構概念下與廣泛的UAS交戰。人工智能幫助Windshear操作人員確定適用于威脅的最佳效應器[81]。以色列國防公司Elbit提供了一個移動式車載C-UAS系統，即ReDrone Vehicular Tactical System，可以在幾公里范圍內探測（使用射頻、雷達和EO/IR）并與（使用射頻和GNSS干擾以及視頻干擾）UAS交戰[82]。

3.3 定向能系統

定向能（DE）系統的特點是用非動能方法在一定距離上擊敗空中威脅。在這篇關于GBAD系統的評論中，將描述兩種定向能系統：基于激光的系統和高功率微波系統。

3.3.1 基于激光的系統

受激輻射光放大（激光）是一種光學振蕩器，在這種振蕩器中，活性介質被放置在一個諧振器中，并被泵送輸出一束準直的光子，這些光子表現出中心波長（例如光學光譜中的顏色），具有較窄的帶寬[83]。激光器可以在連續模式或脈沖模式（短時）下工作。一些常見的激光器類型包括固態、氣體和染料激光器。它們是一種有用的工具，幾十年來被用于各種應用，包括光譜學、光刻學、通信、光探測和測距（LIDAR）、醫學[83]，以及軍事應用。

低功率激光器經常被用來警告或使威脅失效[84]。例如，照亮攝像機或人員視線的激光炫目器是一種破壞性但非致命的技術，可以幫助限制武力的升級[85]。激光炫目器很輕，體積小，可以手持。B.E. Meyers公司的Glare Mout Plus[85]可以安裝在武器上（如P208步槍安裝的炫目器），也可以安裝在車上[86]。美國通用遙控武器站（CROWS）的一個變種集成了各種非致命武器，包括激光炫目器[87]。激光炫目器可用于打擊日益增長的無人機系統的威脅，使其ISR能力暫時失明。

高功率激光器，也被稱為高能激光器（HEL），其工作的功率水平足以對目標造成傷害和摧毀[84]。激光很精確，每次射擊的成本很低[3]，如果有足夠的功率（30千瓦及以上），可能對UAS和RAM等威脅有效。極高功率的激光器（大于300千瓦）甚至能夠擊敗CM[88]。基于激光的系統的潛在缺點包括有限的有效范圍，這取決于大氣條件[3]（即霧、低云、降水、灰塵和霧霾可以極大地衰減出射的激光束）。此外，HEL系統是有方向性的，需要瞄準和跟蹤在其視線范圍內的目標，因此在不規則的地形如城市環境中效果較差[75]。目前，有幾個防空HEL原型正在開發中。在美國陸軍DE機動短程防空（M-SHORAD）項目中，雷神公司被要求開發一種50千瓦的HEL，安裝在8×8的斯崔克裝甲車上，由KBR公司的Kord作為主要集成商[89]。一次試射演習表明，DE M-SHORAD有能力對付RAM，以及重量從大約10公斤到540公斤的UAS[89]。美國的IFPC-HEL計劃旨在開發能有效對付CM以及RAM和UAS威脅的HEL[87]。Dynetics公司[90]和通用原子公司與波音公司[91]合作，正在開發具有300千瓦理想低閾值功率的HEL系統。這些IFPC-HEL系統將不像DE M-SHORAD那樣具有機動性和可操作性，但將有效地對付更廣泛的空中威脅類型。美國以外的國防公司目前也在開發和推進HEL技術。例如，萊茵金屬公司已經在 "天盾 "炮塔上安裝了一個30千瓦的HEL[92]。在最近的一次現場演示中，Skyshield HEL系統成功地摧毀了1公里范圍內的迫擊炮和UAS。

3.3.2 高功率微波系統

高功率微波（HPM）系統的工作原理是將高強度的聚焦電磁（EM）波脈沖，以錐形光束的形式，指向空中威脅[76]。擊中威脅的微波會損害或破壞其電子系統[75]。在無人機系統的情況下，其電子系統被破壞，而這是繼續運行所必需的，會導致嚴重的飛行損害[93][94]。HPM是對付小型UAS群的一個有吸引力的選擇[94]，因為與基于激光的系統一樣，HPM可以快速連續發射，不受彈藥負荷的限制，而是受其動力源容量的限制。然而，與激光器不同的是，激光器一次只能對付一個威脅，而且需要精確瞄準，而HPM以寬闊的錐形光束傳播其能量，可以一次對付多個威脅[95]。更大、更強大的HPM也有可能對付其他空中威脅，如配備了射頻尋的導彈[95]。調諧到與導彈射頻尋的器使用的頻率相似的HPM系統可能會損害尋的器，削弱導彈的瞄準能力。HPM對 "啞彈 "或無制導彈藥（如迫擊炮和炮彈）沒有影響，而CM可能太難用HPM來對付[94]。

美國空軍（USAF）研究實驗室（AFRL）與BAE系統公司合作，一直在開發一種名為 "戰術高功率作戰響應者（THOR）"的地面高能物理系統，以擊敗北約的1級無人機系統[96]。THOR裝在一個可以裝在卡車上的集裝箱箱內，有一個容易部署的天線和一個手持遙控器[96]。美國空軍正計劃在非洲部署THOR，以測試其作為基地防御系統對抗空中威脅的能力，同時還有其他HPM競爭者[97]。美國陸軍也在考慮將THOR用于其IFPC-HPM能力[94]。

美國國防公司雷神公司正在開發自己的地面HPM系統，稱為PHASER。與THOR系統類似，PHASER裝在一個加固的容器中，可以裝在不同的移動平臺上[98]。PHASER雷達探測和跟蹤無人機系統的威脅，而微波發射器則與它們交戰[99]。PHASER系統易于操作，美國空軍人員只需經過一天的培訓就有可能使用它。美國空軍目前正在測試PHASER和THOR HPM系統[98]。

一些國防公司也在開發HPM的版本，其緊湊程度足以成為空中平臺的有效載荷，包括UAS[95]。例如，洛克希德-馬丁公司的MORFIUS由Area-I Altius-600組成，這是一種小型UAS，續航時間為4小時，最大射程為440公里，巡航速度為30米/秒，配備有一個尋的器和一個小型化的HPM[100]。美國陸軍研究實驗室已與洛克希德-馬丁公司簽訂合同，開發一種可與M-SHORAD能力相結合的MORFIUS版本，以對抗UAS群[101]。

4 地基防空（GBAD）系統有效性與空中威脅類型的對比總結和分析

以下各小節展示了總結各種地基防空（GBAD）系統選項對不同空中威脅類型的打擊和擊敗能力的表格。本分析中使用的資料來源包括公開來源的出版物，如Janes和制造商手冊。表1所示的四色方案被用來表示一個系統擊敗每種威脅類型的能力。綠色表示該系統對特定威脅的大多數迭代有效。黃色表示該系統對某一特定威脅的某些迭代有一定效果。灰色表示該系統對某一特定威脅的大多數迭代無效，或者在產品手冊或其他在線來源中沒有提到該威脅。最后，藍色表示該系統目前正在開發中（在某些情況下接近最后的生產階段），或者現有系統應對特定威脅類型的能力目前正在開發中。

表1：顏色編碼評估系統總結。

4.1 速射炮系統

表2總結了速射炮系統對各種空中威脅類型的有效性。傳統上，速射炮系統被用來對RAM威脅提供有效的短程區域防御。它們也提供了對付在其有效范圍內飛行的無人機系統的能力。

表2：速射炮系統對高優先級空中威脅的有效性總結。

4.2 固定地對空導彈系統

表3顯示了2個固定式薩姆系統對各種威脅的有效性。事實證明，鐵穹等固定防空系統在擊敗火箭威脅方面非常有效。制造商拉斐爾公司聲稱，鐵穹對所有類型的RAM都有效，但還沒有公開展示過鐵穹擊敗火炮或迫擊炮彈的情況。拉斐爾公司的文獻也表明，該系統在擊敗CM威脅方面取得了一些成功，但其程度仍不清楚。此外，拉斐爾公司聲稱，鐵穹對精確制導導彈和噴氣式威脅也很有效。至于 "持久之盾"，它的最初目標是擊敗大型無人機系統和CM威脅。在最近的一次實彈射擊活動中測試了它對空中目標的有效性，但C-RAM和反CM能力仍在開發中。

表3：固定防空導彈系統對高優先級空中威脅的有效性總結。

4.3 多效應器系統

表4顯示了歐瑞康 "天盾 "C-RAM多效應器防空系統對各種威脅的有效性。Skyshield結合了速射炮系統（歐瑞康左輪槍）和固定的防空導彈系統。Skyshield的威脅交戰清單包括RAM、UAS、CM、制導導彈、智能炸彈、RW和FW。從資料上看，不清楚哪種威脅是由哪種效應器對付的。對于ASM&B，Oerlikon的交戰清單中提到了智能炸彈，但沒有提到ASM[63]。

表4：多效應器系統對高優先級空中威脅的有效性總結。

4.4 可拆卸便攜式短程攔截器（MANPADS）

表5顯示了便攜式防空系統對各種空中威脅類型的有效性。肩扛式防空系統傳統上為地面部隊提供了一種便攜式和可快速使用的解決方案，以擊敗低空飛行的FW和RW飛機。現代便攜式防空系統也可以擊敗單個低空飛行的無人機系統，但是它們在對付多個無人機系統威脅時作用有限。它們也可能有能力對付巡航導彈，但現代巡航導彈的速度可能會使其不實用。

表5：便攜式防空系統對高度優先的空中威脅的有效性總結。

4.5 車載便攜式防空系統(MANPADS)

表6總結了第4.3節中描述的各種車載便攜式防空系統的有效性。

表6：車載便攜式防空系統對高優先級空中威脅的有效性總結。

4.6 干擾和欺騙

表7顯示了各種干擾和欺騙系統對空中威脅類型的有效性總結。干擾和欺騙提供了一種擊敗無人機系統威脅的手段。雖然這里列出的各種系統針對的是相同的威脅類型，但每個系統都具有獨特的射程、傳感和射擊順序能力。有人認為，使用射頻或全球導航衛星系統的彈藥可能有可能受到干擾，導致其信號中斷并降低其精度，但現代彈藥很可能受到干擾攻擊的保護[3]。無論如何，目前沒有一家開發干擾/欺騙C-UAS系統的公司聲稱對UAS以外的威脅有任何效果。

表7：干擾和欺騙系統對高優先級空中威脅的效果總結。

4.7 基于激光的系統

表8顯示了基于激光的系統對各種威脅類型的有效性。正在開發的高功率激光系統為擊敗RAM和UAS威脅提供了一個令人感興趣的替代解決方案。功率在100千瓦以下的HEL系統目前正在由軍隊進行試驗，以便可能長期投入使用。如果有足夠高的功率，據推測大于300千瓦，這些系統也可能有能力擊敗CM威脅。預計這些系統將在未來幾年內問世。

表8：基于激光的系統對高優先級空中威脅的有效性總結。

4.8 高功率微波系統

表9提供了高功率微波系統對不同空中威脅類型的有效性總結。與干擾和欺騙一樣，高功率微波系統是一種專門針對無人機系統威脅的解決方案。有人推測，更大、更強大的HPM（如THOR和PHASER）有可能對付其他威脅，如裝有射頻尋的導彈[95]，但目前制造商的文件中沒有提到這一點。

表9：HPM系統對高優先級空中威脅的有效性總結。

4.9 地基防空系統（GBAD）有效性總結

表10提供了本報告所考慮的各種GBAD系統方案對不同空中威脅類型的有效性的總體總結。固定式防空導彈系統（如Iron Dome）將提供最全面的威脅覆蓋，但它們的成本相對較高，而且可能難以對抗多無人機系統或多火箭的威脅。具有互補效應器的防空系統（如天盾，具有速射炮系統和防空能力）將提供更多的靈活性。另外，基于高功率激光的系統正在迅速成熟，并可提供一種獨特的解決方案來擊敗各種威脅，包括RAM彈藥、UAS和CM。干擾和欺騙技術以及高功率微波系統提供了一種對抗UAS威脅的手段，但對其他類型的威脅可能沒有用處。最后，肩扛式防空系統為擊敗低空的FW和RW飛機提供了一個經過驗證的選擇，也為對付UAS和CM威脅提供了一些有限的能力。

表10：GBAD系統選項對高度優先的空中威脅的有效性的總體總結。

5 結論和建議

由于缺乏專門的戰術級GBAD能力，加拿大容易受到一些潛在的破壞性空中威脅。本報告詳細介紹了各種相關的現代空中威脅，以及目前可用的或即將開發完成的GBAD系統選項。還對每種系統方案在應對每種威脅方面的有效性進行了評估。在此分析的基礎上，提出了以下建議：

• 1. CA GBAD項目人員已經確定RAM彈藥、1級和2級UAS、ASM&B為主要威脅，FW和RW飛機、CM和BLOS ATGM為次要威脅。目前可用的或正在開發的單一系統都不能可靠地對付所有的威脅類型。一個固定的防空系統（如鐵穹）將提供最大的威脅覆蓋范圍，但無法有效地對付所有相關的威脅（如多個無人機系統的威脅）。基于激光的系統有可能提供一種擊敗RAM、UAS和CM威脅的手段，而不會產生單個導彈效應器的成本。干擾和欺騙以及基于微波的系統僅限于擊敗UAS，而便攜式防空系統將主要提供對FW和RW威脅的有效性。建議探索一種多系統分層的方法，以實現完整或接近完整的威脅覆蓋。
• 2. 戰爭游戲和計算機戰斗模擬實驗在傳統上為評估不同防御情景下的各種系統選項提供了寶貴的見解[102]。CA ORAT已經進行了戰斗模擬實驗，以評估由單個固定防空導彈、單個炮基系統和兩者組合組成的GBAD系統對RAM威脅的性能[103]。進一步的實驗可以納入更多的GBAD系統選項，并涵蓋更廣泛的空中威脅類型。作為下一步，建議進行一次戰役演習，其中包括桌面兵棋推演和研討會討論。
• 3. 一旦知道每個系統選項的成本，建議進行優化分析（例如，使用預算的最大覆蓋率算法），以確定在項目總預算下提供最佳威脅覆蓋的系統組合。這個問題可以通過給每個威脅類型分配一個加權值而得到進一步的限制，根據它是否被認為是主要或次要威脅。加拿大國防研究與發展中心（DRDC）--運營研究與分析中心開發的SPARC 2.0優化工具將允許快速進行這樣的分析，并將其可視化，以幫助采購決策。