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現代大規模作戰行動（LSCO）的特點是越來越頻繁和多樣化地使用集成到指揮、控制、計算機、通信、情報、監視和偵察（C4IRS）系統中的無人駕駛飛行器（UAV）。這些飛行器是現代 LSCO 中最重要的武器類型之一。任何人只要掌握了可以處理來自戰場的最新信息并將這些信息安全地傳遞到指揮中心的技術，就擁有了巨大的優勢，就有機會對那些以阻止進一步作戰工作為目標的單元造成巨大的破壞。重要的是，無人機必須通過選址行動、偵察和撤退路線進行一定程度的自我保護。本文介紹了在整編部隊指揮所中使用無人機執行各種任務的可能性，以及在以往現代武裝沖突中使用無人機的案例研究。

科學技術的迅猛發展，特別是第四次工業革命取得的重大成就，給社會生活領域帶來了許多變化。在國防和安全領域尤其可以凸顯出來，作戰活動有了顯著改善，科技成果的應用大大提高了單元的效率。現代作戰行動需要使用最先進的作戰資產來高效執行指定任務。無人駕駛飛行器的使用是現代作戰行動不可或缺的一部分。由于其用途廣泛，結構和作戰特點各不相同，為裝備這類作戰裝備的單元提供了廣泛的可能性。通過使用集成到 C5ISR 系統中的無人駕駛飛行器，可以實時了解戰場情況并提供網絡保護，這為決策者在作戰行動中及時有效地指揮部隊提供了可能。C5ISR 是指揮、控制、計算機、通信、網絡、情報、監視和偵察的縮寫，是 C4ISR 的升級系統，不包含網絡元素（圖 1）。在現代作戰行動中，使用了各種類型的無人機，從商用無人機到向指揮中心傳輸數據的武裝作戰無人機。無人飛行器在現代作戰行動中的使用越來越多，特別是用于偵察、監視和瞄準地面目標。無人駕駛飛行器要想在戰斗中發揮有效作用并滿足現代戰爭的要求，必須具備某些特征。

有大量論文涉及無人駕駛飛行器問題，而分析與無人駕駛飛行器集成的 C5ISR 系統應用情況的論文卻寥寥無幾。一些論文分析了無人飛行器在作戰行動中的應用。Mili? 等人分析了在城市環境作戰中使用無人機的可能性。Radovanovi? 等人描繪了在陸地安全區的保護和監測中使用民用無人機的可能性。Adamski 分析了現代武裝沖突中使用的作戰無人機的有效性。約維奇展示了無人機在反恐行動中的實戰應用。Petrovski 和 Radovanovi? 分析了針對陸軍需求與 C4IRS 系統合作使用心軸的情況。Ili? 和 Toma?evi? 分析了納戈爾諾-卡拉巴赫沖突對作戰無人機認知的影響。Bares 對集體安全系統中的 C4IRS 系統進行了互操作性建模。Radovanovic 等人分析了在迫擊炮單元實施無人機的可能性，以便通過與 C4IRS 系統合作應用火力管理系統來提高火力支援單元的效率。Petrovski 等人分析了地理信息系統與 C4IRS 系統合作在地理方面的應用，以滿足軍事需求。Cai 等人展示了小型無人機的未來發展趨勢。Horizon Global Partners 開發了支持 C2、C3、C4、C5、C6 - ISR 系統的平臺。Halkis 和 Adha 分析了面對網絡威脅的國防 C5ISR 數據鏈模型。Michaelis 分析了支持戰場上基于物聯網的 C5ISR 應用的解釋系統。Radovanovi? 等人通過應用模糊 AHP - VIKOR 多標準決策模型，分析了如何根據陸軍和警察戰術單元的需要選擇無人駕駛飛行器。Mahajan 分析了無人機在建筑中的應用。Mitka 和 Mouroutsos 根據用途對無人機進行了分類。Choi 等人在他們的作品中提出了一種由不同尺寸的發射線圈組成的多發射器系統，用于為無人機充電。Gupta 等人提出了無人駕駛飛行器的分類，并分析了無人駕駛飛行器及其組件的模型。?nidar?i? 等人展示了幾種類型的無人機和反無人機資產，以便在塞爾維亞武裝部隊單元中實施。Petrovski 和 Toshevski 展示了地理信息系統在地理偵察和 C4IS 中的軍事應用。?ársky 等人使用德爾菲法分析了捷克陸軍中多旋翼飛機的使用情況。談到作戰行動，Pytel 和 Cie?la 分析了在作戰行動中使用國土防御部隊的情況。Wrzosek 分析了現代指揮和未來軍事行動的挑戰。霍林和托馬西克根據烏克蘭沖突的經驗，分析了混合戰爭中的國土防御部隊。Selmy 分析了無人機在搜索和救援行動中的應用。Watts 等人分析了無人機在遙感和科學中的應用。Nohel 等人為捷克武裝部隊選擇了一種戰術無人駕駛飛行器。Mitrovi? 和 Bojani? 分析了俄羅斯聯邦武裝部隊營級戰術小組在現代沖突中的變化。Terzi? 等人確定了戰場的情報準備工作以及在城市環境作戰中使用部隊的模式。Ili? 等人以烏克蘭境內現代武裝沖突中的俄羅斯聯邦營戰術小組為例，分析了部隊建模。Radanovi? 等人分析了塞爾維亞陸軍行動的財務安全概念。Hlavizna 等人分析了開展電子戰以支持聯合行動的方法。

Slavkovi? 等人描述了地面部隊攻擊行動中的機動。Marinkovi? 等人定義了進攻行動中對地面部隊的空中火力支援。Hlavizna 在文章中研究了北大西洋公約組織和美國武裝部隊對電子戰（電磁環境中的軍事活動）的不同做法。

大規模作戰行動中的 C5ISR 系統

現代軍隊越來越依賴信息技術來支持任務規劃和執行。隨著對多域作戰（MDO）研究的不斷深入，預計常規任務行動將涉及網絡和物理資產之間的大量互動。在未來戰場上，這些網絡與物理的交互作用預計將由作戰環境的特征以及用于完成 C5ISR（指揮、控制、計算機、通信、網絡、情報、監視和偵察）任務的工具和技術所引入。美國陸軍 C5ISR 中心網絡安全服務提供商（CSSP）是一個全天候防御性網絡行動（DCO）組織，負責保護美國國防部和美國陸軍網絡免受敵對網絡活動的攻擊，并開發技術和能力供國防部內的 DCO 操作人員使用。

近年來，C5ISR CenterCSSP 一直在研究各種先進的數據可視化概念和策略，以提高網絡安全分析人員工作流程的速度和效率。為了實現這些目標，我們采用了虛擬和混合現實（VR/MR）工具來研究這些媒介是否能使 DCO 操作員進行有用的遠程協作，以及立體可感知的 3D 數據可視化是否能使 DCO 操作員對其數據集獲得更好的后見之明。使用聯合服務 C5I-ISR 和 C2（指揮與控制）集成，實現新的全域作戰聯合作戰概念。

要在傳統戰爭領域取得成功，就必須了解信息環境，包括頻譜、空間、網絡領域以及它們之間流動的數據。信息時代的戰爭就是根據精確的數據做出決策并取得成功。快速分析環境和對手以做出更快決策的能力是成功的關鍵。有效溝通的能力是任何現代軍事行動取得成功的關鍵。

這適用于每一個軍種、任務和訓練項目。現在，戰斗力與有效的情報收集和傳播在整個國防范圍內同時使用，以決定任何沖突的結果。C5ISR 技術有助于識別和應對各種事件。由人工智能和云技術驅動的現代 C5ISR 系統有助于為前線人員提供關鍵數據。

武裝部隊希望在復雜、有爭議和密集的城市環境中，以及在沒有內置平民人口和基礎設施的開放環境沖突中，能夠在決策方面優于對手。因此，C5ISR 系統擁有各種工具，可提供必要的信息，以便在空中、陸地、海上和網絡空間的復雜作戰場景中開展指揮和控制行動。

圖 4：不同環境下的 C5ISR，包括海、空、陸、賽博

C5ISR 系統整合作戰層面接收到的信息，生成作戰態勢，管理計劃、命令、報告，并在各級指揮部門之間傳播信息。作戰態勢感知是所有現代大規模作戰行動的基石。C5ISR 系統可無縫整合來自多個來源和傳感器的大量信息，并在此基礎上生成戰場態勢總覽，以便及時做出正確決策。

圖 5：各種作戰場景中的 C5ISR 接口示例

C5ISR 可在戰場上提供各種能力，對當前行動的結果產生積極影響。

表 4：C5ISR 系統支持作戰行動的能力

C5ISR 系統除了具備各種能力外，還有許多在戰場上有用的功能。C5ISR 系統通過其工具不斷收集和分類數據，以便在整個行動期間進行決策。它還包含用于戰略決策過程的工具，可以生成 “作戰命令”（戰斗/行動命令），并生成命令，確定要采取的行動、采取所有行動的時間以及采取這些行動的活動地理區域。除這些功能外，它還具有模擬和預測敵軍可能做出的反應并提供應對提示的功能。

無人機集成 C5ISR 系統

Svendsen 在他的章節中提到了更廣泛的目標獲取和指揮、控制、通信和計算機以及網絡方面的考慮--將其對 ISR 的評估擴展到了 ISTAR 和 C4ISR 企業。ISR 的領域在不斷擴大和延伸，特別是在結構和文化上都出現了更大的創新運動，從單純的 TPED（任務分配、處理、利用和傳播）活動轉向更多的以計算機速度實時執行的 “高科技情報企業”。

由于現在的技術飛躍越來越多地以商業市場的需求為基礎，軍事系統發現自己處于兩種截然不同的技術適應速度中。然而，軍事技術需要高性能的系統，因此必須將最新的高端技術集成到用于軍事目的的技術和系統中。然而，開發、實施和維護這類系統的成本很高，但現代世界的軍事行動卻越來越廣泛。這就需要一種防御能力更強的更現代化的通信系統，而 ISR 系統很容易提供這種能力。有鑒于此，設計、開發和實施 ISR 系統的初始成本較高，很可能會影響這些技術的進步和發展。因此，目前正在利用最先進的人工智能（AI）和云技術，專門開發符合上述條件的新一代 C5ISR 系統。先進的人工智能可以無休止地過濾海量數據，發現人類操作員可能忽略的趨勢。

C5ISR 技術正在進行重大改革，有望提高檢測率并縮短響應時間。借助人工智能的力量，指揮中心將能夠處理比以往更多的信息。相應地，機器學習功能也得到了開發，可在大型異構數據集中發現模式，并提高指揮官在作戰環境中使用的數據驅動決策工具的速度和準確性。此外，操作人員將能夠專注于指導有效的事件響應，而不是識別不同的趨勢，而現場團隊也將能夠借助改進的領域更輕松、更安全地應對事件。

基于以上所述，C5ISR 系統正常運行所需的物理世界相關數據（如地形、天氣、彈藥、敵軍兵力、網絡可用性等）可以通過使用無人飛行器以最簡便的方式獲取。此外，C5ISR 系統中與實際執行作戰行動有關的關鍵要素也借助與無人飛行器的集成來執行，除了上述戰場偵察外，還包括在無人飛行器上集成射擊和導彈系統、通信和 C5ISR 系統正常運行所需的其他傳感器。

圖 6：C5ISR 無人機向地面單元提供實時反饋

C5ISR 系統集成了眾多無人駕駛飛行器，從第一組的小型戰術無人駕駛飛行器到第五組的大型無人駕駛飛行器，這取決于系統本身、目的和執行的作戰任務類型。不過，大多數無人機的飛行速度相對較低，但 C5ISR 系統要求無人機長期運行，這樣可以提高效率，加強對戰場的控制，使系統有能力以最高水平完成所有任務。因此，必須根據系統和執行的任務，精心選擇無人駕駛飛行器的技術和戰術特點。

與 C5ISR 系統集成的無人飛行器使用推進器，有多種配置選項，包括集成武器和空對地導彈，用于火力支援或摧毀關鍵通信。此外，它們還必須支持 EO/IR 攝像機、合成孔徑雷達設備等，以便成功偵察和監測作戰行動過程，并收集必要信息，使 C5ISR 系統能夠最有效地運作。雖然 C5ISR 系統依賴于衛星通信系統和衛星支持以及通信支持，但大多數納入 C5ISR 系統的無人駕駛飛行器都配有通信中繼包，以方便在為支持 C5ISR 系統而開展作戰行動的戰場上進行控制和通信。

無人駕駛飛行器（UAV）又稱無人機，它的發展給航空業帶來了革命性的變化，并已成為現代戰爭的一部分。無人機最初是為軍隊開發的，用于執行對人類來說 "枯燥、骯臟或危險 "的任務，如今，無人機已被用于支持大量非軍事任務，如治安和監視、航空攝影、包裹遞送、森林火災監測和撲救、農業、基礎設施檢查和科學工作等。無人機的軍事用途始于越南戰爭，但在伊拉克沖突以及后來的阿富汗沖突中都有廣泛使用。最近，在阿塞拜疆與亞美尼亞的沖突中，智能無人機的使用使阿塞拜疆明顯占了上風。土耳其的 TB-2 無人機被烏克蘭非常有效地用于收集情報，以對付強大得多的俄羅斯。顯然，無人駕駛飛機技術現已成為增強戰斗力的手段。

大多數無人機都有一名操控員，他從遠程位置駕駛無人機，通過安全的通信鏈路控制無人機的使用。人工智能（IA）和機器學習（ML）以及高速機載計算的進步使無人機能夠自主運行。在大多數空中任務中，無人機正在迅速取代人類。無人機被用于空中加油，無人駕駛旋翼機在移動的船只上自主著陸，無人機利用太陽能執行長時間飛行任務，還有無人駕駛或可選擇有人駕駛的戰斗機。無人機正在成千上萬地組成完全協調的飛行群。有人機-無人機空中編隊，即一架有人機控制一組無人機。這種編隊將利用兩種類型的優勢。作戰無人機正被用于情報、監視和偵察（ISR）、電子戰、地面打擊任務和空中作戰。大型無人機執行貨運任務的工作已經開始。實際上，有朝一日無人機將執行所有類型的空中任務。

無人機的尺寸和重量多種多樣。無人機的分類還與其最大工作高度和航程有關。無人機可以小到昆蟲，也可以大到客機。飛行高度帶可以與有人駕駛飛機一樣高。如果人類不在平臺上，續航時間甚至可以長達數月。同樣，無人機在進行高 "g "機動時也不再受人類生理機能的限制。無人機可以以超音速飛行，以后甚至可以以高超音速飛行。太空已經被無人系統所占據，因此，航空航天領域未來也會有更多的無人系統。

實際上，世界上所有重要的空軍部隊都擁有無人機。許多國家都在制造無人機和小型無人機。美國、以色列和中國在無人機制造領域處于全球領先地位。土耳其也正在成為一個重要的出口國。數以百萬計的業余無人機在全球各地飛行。四旋翼無人機是業余無線電遙控飛機和玩具廣泛流行的例證。

無人駕駛航空通勤飛行器已經過測試，很快就會出現在空中。這需要國際民用航空組織（ICAO）的規定，包括空中規則。還有適航認證問題。無人機遙控駕駛員需要進行分類，并獲得有效期為 10 年的遙控駕駛員培訓組織（RPTO）認證。必須為市內通勤指定特定的城市空中走廊。空中交通管理將面臨新的動態。無人機銷售也需要通過獨特的識別號碼和許可證進行監管。

戰斗無人機擁有更大的自主權，可以在沒有決策干預的情況下自由攻擊和殺害人類，這涉及倫理和法律問題，需要加以解決。在無人機中，人類仍將以某種形式處于環路中，即使這意味著決定算法并擁有一定的優先權或否決權。設計板上的大多數高端未來飛機仍以飛行員為中心。因此，盡管無人駕駛飛行器取得了進步，但飛行員仍需要一些年才能看到空中的彩虹和高空的日落。

在伊拉克、阿富汗和伊朗等國，無人機曾被用來追蹤和殺害人類。最近，一個配備致命武器的自主殺人機器人在利比亞襲擊人類。無人機正被用于定點清除重要人物。2020 年 1 月 3 日，伊朗少將卡西姆-蘇萊曼尼在巴格達國際機場被美軍無人機擊斃。2022 年 5 月初，911 襲擊的實施者之一艾曼-扎瓦希里（Ayman al-Zawahiri）在喀布爾的一次超視距無人機襲擊行動中喪生，當時他作為塔利班的客人居住在喀布爾。

無人機已被用于走私武器和毒品。恐怖分子可以利用無人機攻擊目標，甚至擊落飛機。攜帶小型手榴彈的無人機群可以神風特攻隊的方式飛入大型集會，制造混亂。

由于無人機已成為一種強大的空中武器平臺，使用反無人駕駛航空系統使其失效就變得非常重要。由于無人機體積小、特征低，探測總是會延遲。先進的雷達和光電探測手段正在不斷發展。可以通過動能手段使用硬殺傷武器擊落無人機，也可以使用電子戰技術使其失效，或發射一張網纏住旋翼。

反無人機系統（C-UAS）技術的興起主要是由于在民用和戰時環境中不斷擴大使用無人機（體積小、價格低的系統）所帶來的新威脅。與探測系統一樣，沒有一種攔截系統是完全有效的。由于無人機技術的擴散，反無人機系統將不可避免地成為未來所有沖突中無處不在的武器。這些反無人機系統必須足夠靈活，能夠探測到各種形狀和大小的無人機并使其失效。

本專著試圖對無人機和反無人機技術在軍事和民用領域的發展進行環境掃描，以及這些技術如何試圖改變現代戰爭的性質，從低強度沖突到全面戰爭。

該專著分為三個部分，首先從歷史角度介紹了無人機作為空中力量的一個要素是如何演變的。

第一部分用六章介紹了無人機技術，涉及無人機的組件、操作、技術進步以及影響其操作的法律問題等各個方面。

第二部分有兩章，涉及與反無人機系統有關的操作和技術方面。

第三部分有兩章，總結了目前使用這些系統的啟示，以及在塑造這兩種系統未來發展方向方面的經驗教訓。最后一章總結了無人機和反無人機的主題。

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。

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。

無人駕駛飛行器（UAV）俗稱無人機，目前被廣泛用于邊境監控、空中偵察、交通管制和武裝沖突中的軍事干預等行動。盡管人的因素在編程和控制方面仍起著至關重要的作用，但這些飛行器有望成為可靠、自動、有時甚至自主的機器。無人機在誕生之初，結構復雜，體積龐大，只屬于技術先進的軍事強國的專屬俱樂部。它們往往用于對付技術薄弱的軍事目標定位。現在，無人機在價格、尺寸和先進性方面的發展使幾乎任何人都能購買無人機。這些當代機器通常體積較小，而且隨著人工智能（AI）的使用越來越多，其成本和使用范圍幾乎可以覆蓋所有作戰人員。因此，有必要重新思考使用它們的戰略和戰術。這些 "微型無人機 "很少具備 "傳統 "無人機的復雜性和能力，但它們確實有能力提供大量資產，并不斷增強能力。雖然它們可能不具備大型無人機的起重能力，但它們可以經濟地大規模使用，因此可以產生不同但同樣有效的結果。本文研究了蜂群及其相關能力，它們不僅能壓倒戰斗機，還能通過遍布蜂群的額外傳感器帶來額外功能。因此，復雜的人工智能為無人機群提供了各種類型的功能：例如，假人/曳光無人機、動能和非動能攻擊無人機、監視無人機，以及可配備無線接入點并部署為特設飛行網絡的無人機。本文還探討了無人機/無人駕駛飛機的類別和自主性，以及如何利用自主性和蜂群智能（SI）為各種作戰概念創造效率。

無人機蜂群

目前正在考慮采用各種類型的制空系統，使軍事力量能夠從空中（以及海上、地面和太空）長時間控制一個地區，并阻止敵人的移動和機動。無人作戰飛機按其運行模式可分為兩類：巡飛型和蜂群型。

目前正在考慮的系統是標準的武器化無人機系統或裝有成像傳感器的小型消耗性巡飛武器，如低成本自主攻擊系統（LOCAAS）。低成本自主攻擊系統以 "智能彈藥 "武器群的形式運行，可自主搜索和摧毀關鍵的移動目標，同時瞄準廣闊的作戰區域。除了傳感器的自主性，蜂群無人機還需要具備自我導航和自我定位的能力，以便有效地收集圖像和信號。

正如廣泛記載的那樣，巡飛彈藥是一種武器系統類別，彈藥在目標區域周圍巡飛一段時間，搜索目標，一旦發現目標就發動攻擊。對于短時間內出現的隱蔽或隱藏目標，巡飛彈藥可以實現更快的反應時間，而無需將高價值平臺置于目標區域附近，并且由于可以中止實際攻擊任務，因此可以實現更有選擇性的目標定位。巡飛彈藥介于巡航導彈和無人戰斗飛行器之間，具有兩者的共同特點。它們與巡航導彈的不同之處在于，巡航導彈被設計為在目標區域周圍相對較長時間的巡飛，而巡飛彈藥與無人戰斗飛行器的不同之處在于，巡飛彈藥的目的是在攻擊中使用，并帶有內置彈頭。

無人機在世界各地的廣泛使用是顯而易見的，但如果能夠使用這些系統組成的蜂群協同作戰以實現共同目標，將對國防和安全大有裨益。蜂群技術是指協調使用不同類型、不同 "智能"、不同大小和不同能力的無人機，使其能夠統一行動。使用蜂群技術，將眾多無人機用于一個目的，越來越受到人們的關注。蜂群可以降低運營成本，提高系統效率，并增強許多領域的復原力。

無人機蜂群有額外的通信需求。有效的分布式行動需要一個戰場網絡，用于無人機之間的通信，以分配傳感器目標和優先級，并將飛機定位到需要的位置。雖然操作員需要看到傳感器和飛機群，但必須將對許多在戰斗中作業的無人機的人為監督減少到最低限度，以執行電子戰。自動目標定位將把主動權移交給自主無人機，而一個強大的抗干擾通信網絡可以防止敵方干擾、捕獲和篡改數據，是無人機蜂群作戰的重要推動因素。

美國國防大學的 Kallenborn（2018）將無人機蜂群技術定義為無人機根據共享信息自主決策的能力。這有可能徹底改變沖突的態勢。事實上，無人機蜂群在國家和國土安全的幾乎每個領域都有重要應用。無人機蜂群可以在海洋中搜索敵方潛艇，也可以分散在大片區域，識別并消滅敵方地對空導彈和其他防空系統。無人機群甚至有可能成為新型導彈防御系統，攔截來襲的高超音速導彈。在國土安全方面，配備有化學、生物、輻射和核（CBRN）探測器、面部識別、反無人機武器和其他功能的安全蜂群可抵御一系列威脅。此外，它們還可在攻擊模式下用作其中某些場景的載體。

McMullan（2019）認為，蜂群無人機有不同的形狀和大小。例如，美國國防部高級研究計劃局（DARPA）一直在開展一項名為 "小精靈"（Gremlins）的計劃；這種微型無人機的大小和形狀與導彈相當，可從飛機上投放，在廣闊的區域內執行偵察任務。另一類是較大型的 XQ-58 Valkyrie 無人機（長 8.8 米）。

圣迭戈的一家名為 Kratos Defense & Security Solutions 的公司生產兩種噴氣式自主無人機：UTAP-22 Mako 和 XQ-58 Valkyrie，它們將與有人駕駛戰斗機合作，成為人類飛行員的 "忠實僚機"。它們可以攜帶精確制導炸彈和監視設備。

DARPA 于 2016 年啟動的 OFFSET-計劃（OFFensive Swarm-Enabled Tactics）設想未來的小單元步兵部隊使用由多達 250 個以上的小型無人機系統（UAS）和/或小型無人地面系統（UGS）組成的蜂群，在復雜的城市環境中完成各種任務。通過利用和結合蜂群自主和人-蜂群協同的新興技術，該計劃旨在實現突破性能力的快速開發和部署。OFFSET 的目標是提供快速生成蜂群戰術的工具，評估這些蜂群戰術的有效性，并將最佳蜂群戰術整合到實戰行動中。OFFSET 將開發一個積極的蜂群戰術開發生態系統和支持性開放系統架構，包括

• 先進的人類-蜂群界面，使用戶能夠同時實時監控和指揮數百個無人平臺。

• 支持基于物理的蜂群戰術游戲的實時網絡虛擬環境。

• 社區驅動的蜂群戰術交流。(Chung, 2016）

目前，機載無人機的飛行路線、傳感器有效載荷和武器系統均由地面控制站協調。然而，自主或半自主僚機的概念正以比預期更快的速度出現。未來的戰斗機將能夠為無人機提供任務和目標，管理傳感器有效載荷，并從空中指導飛行路線。

在OFFSET計劃中，通過利用和結合蜂群自主和人機協同的新興技術，該計劃旨在實現突破性能力的快速開發和部署。該計劃包括五個研究和實驗領域：蜂群技術、人-蜂群團隊合作、蜂群感知、蜂群網絡和蜂群物流。圖 1 展示了自主蜂群能力開發 OFFSET 計劃。

圖 1：OFFSET 計劃中的自主蜂群能力開發

2019 年 8 月，DARPA 進行了一次 OFFSET 測試，使用自主無人機蜂群和地面機器人協助執行軍事任務。DARPA 展示了其機器人如何分析兩個城市街區，尋找、包圍并保護一座模擬城市建筑。

芬蘭國防部（2015 年）指出，在某些情況下，無人機可以比有人駕駛飛機更好、更便宜地執行任務。難以探測的微型飛行器（MAV）的廣泛擴散即將給防空帶來極大挑戰。即使是最小的無人機也適用于情報和精確制導彈藥（PGM）目標定位。此外，它們還可以作為武器，甚至在建筑物內使用。最激進的概念側重于取代 "情報-目標定位-發射 "鏈；其目標是通過協調使用蜂群式無人飛行器來實現快速武器效果。這就要求無人機具有足夠的生存能力和成本效益，以便使防御達到飽和。

Haberl 和 Huemer（2019 年）在他們的會議論文中描述了無人機蜂群攻擊。2018 年，俄羅斯國防部宣布，13 架安裝了小型炸彈的無人機成功襲擊了俄羅斯在敘利亞的基地。這種無人機旨在在撞擊時爆炸，需要經過改裝才能攜帶炸藥，不難想象3D打印技術如何在這方面派上用場，尤其是無人機能夠在不需要任何額外基礎設施或設備的情況下躲避導彈預警系統。

在蜂群行動中，相互連接、相互協作的無人機能夠智能地協同工作。蜂群智能是自然或人工的分散、自組織系統的集體行為（Beni& Wang，1993 年）。一般來說，在處理與安全相關的行為時，有兩個主要重點：壓倒性武力和欺騙。 小型無人機的成本不斷降低（Hambling，2015 年），再加上蜂群的內在冗余性，使得使用眾多無人機進行攻擊更具吸引力，因為這往往會壓倒針對它們的任何反制措施，此外，這也會使欺騙變得更加困難，因為一些無人機被禁用后仍會留下其他無人機執行任務。

目前，這些 "蜂群無人機系統 "被用于和考慮用于在水下保護潛艇等貴重資產，在空中保護有人駕駛飛機，以低廉的成本為軍事單位提供監視。最初使用的 "系留 "無人機與 "母艦 "相連，為控制飛行器及其機組人員提供保護，反過來，"母艦 "通過為中央控制功能提供犧牲無人機，提供額外的監視設施、火力和掩護。這一概念發展到自主式無人機，每架無人機都是獨立的，但與其他無人機保持通信，就像鳥群一樣團結一致，這種實現方式賦予了群體更大的力量，除非其要素始終非常簡單，否則更難欺騙。然而，簡單的自組織蜂群可以在不損失太多功能的情況下失去一些成員--欺騙和/或摧毀蜂群要比欺騙個體難得多。不過，由于蜂群需要相互聯系，因此更容易受到惡意軟件的感染，而具有諷刺意味的是，這可能是蜂群的一個弱點。

水下無人機確實存在通信問題，尤其是在沒有與 "母艦"連接的情況下，因為通信信號會被水介質衰減。信號是通過無線電、聲波或光線（迄今為止一直使用藍色）發送的。不過，通過將每架無人機排列成線，并將信號從一架傳到另一架，從而像傳統網絡技術那樣擴大范圍，已經部分克服了這一問題。

無人機蜂群的概念源于尋找非對稱方法來發展恐怖主義和叛亂戰爭的需要。從美國的角度來看，與常規部隊相比，21 世紀初的敵人往往是相對分散的小團體。雖然這些戰術并不新鮮（Arquilla 和 Ronfeldt，2000 年），但似乎確實需要這些戰術來彌補大型、等級森嚴的部隊的不足，因為事實證明這些部隊不如這些小團體靈活、迅速。隨著軍用無人機的發展和不斷進步，技術上有能力生產出更小更靈活的無人機。隨著技術的發展，通信和人工智能技術的提高使這些機器的潛力不斷增加，從而發展出無人機蜂群。網絡理論的擴展使智能蜂群得以發展，從廣義上講，智能蜂群可以是分層的，也可以是網絡化的（在組織意義上）。

無人機蜂群的設計可以使無人機蜂群系統的每個元素都能獨立工作，并在需要時匯聚成群，這樣無人機群就可以隨著所處理問題的不同而擴大或縮小。因此，不同能力、功能和形態的無人機可以根據需要進行協調。這種能力非常強大，需要對手在群體層面開展工作，而不是針對單個無人機（盡管精心選擇的目標定位無人機可能會產生預期的影響，但這取決于網絡的架構）。

結論

蜂群理念從本質上推動了無人機向自主化方向發展。智能無人機群技術可對軍事能力的各個領域產生重大影響，包括加強供應鏈、C5ISR 和投送動能彈藥。能迷惑和壓制防空系統的小型攻擊無人機群很快就會成為現代軍事武器庫的重要組成部分，這將標志著機器人戰爭的重大發展。

計算機能力、處理速度和人工智能的進步正在迅速改變平臺無需人工干預就能執行任務的范圍。目前，控制一架無人機往往需要多人，而提高無人機自主性的新算法可能會大大改變這一比例。

無人機蜂群的各個組成部分可以相互通信，這使得無人機群不同于單個無人機群。智能通信和自主性使蜂群能夠根據實時信息調整行為。裝有攝像頭和其他環境傳感器的無人機（傳感器無人機）可以識別潛在的目標定位、環境危害或防御措施，并將這些信息傳遞給蜂群的其他成員。然后，蜂群可進行機動以避開危險或防御，或者由配備武器的無人機（攻擊無人機）對目標或防御進行攻擊。實時信息收集使無人機群非常適合在軍事或民事行動中在廣闊區域搜索移動或其他難以發現的單元。

雖然單個無人機可能很有用，但無人機群更難被消滅。在復雜的環境中，如城市或覆蓋地形，很難看到長距離，無人機群將會有所幫助。與單個無人機相比，一大群無人機可以提供更好的態勢感知。

根據 Kallenborn（2018 年）的說法，未來的無人機群不需要由相同類型和大小的無人機組成，而是要結合配備不同有效載荷的大型和小型無人機。將不同類型的無人機組合在一起，就能形成一個比單個部分能力更強的整體。單個無人機群甚至可以跨域行動，由海底和水面無人機或地面和空中無人機協調行動。如上文所述，信息主導權是留給有遠見的軍事規劃者的，他們要在戰爭中接受 "系統的系統"（system-of-systems），即有人和無人平臺、武器、傳感器和電子戰系統相互影響的網絡。

除其他弊端外，必須承認蜂群作戰也增加了新的脆弱性。無人機群尤其容易受到電子戰攻擊。由于無人機群依賴于無人機之間的通信，破壞這種信號也會破壞無人機群。隨著無人機群變得越來越復雜，它們也更容易受到網絡攻擊。對手可能會通過向蜂群提供虛假信息、黑客攻擊或產生操縱性環境信號等手段，試圖劫持蜂群。

自 20 世紀 30 年代末以來，國際情報界就一直在關注這一問題。根據洛斯阿拉莫斯實驗室解密的美國情報記錄，這種無人機可能只是在 1944 年德國設計的無人駕駛飛行器（UAV）基礎上進行了修改，目的是散播致命的空中生物活性物質。

如何抵御無人機蜂群攻擊？美國空軍最近為此推出了一種新工具：名為 "戰術高功率微波作戰應答器"（THOR）的高功率微波系統，旨在保護基地免受無人機群的攻擊。據美國空軍稱，該系統可一次性擊毀大量無人機，射程比子彈或網更遠。

無人機技術的最新發展導致了無人駕駛飛行器（UAV）的廣泛使用。特別是，無人飛行器經常用于偵察，以探測大面積區域內的失蹤人員等物體。然而，傳統系統僅使用一架無人飛行器在大面積區域內搜尋失蹤人員。此外，由于探測需要較高的計算能力，因此需要在飛行后或手動進行物體探測。本文提出了一種使用多架無人機的無人機偵察系統。所提議的多無人機偵察系統在每個無人機上執行實時目標檢測。地面控制系統（GCS）接收每架無人機的實時目標檢測結果，并對圖像進行拼接。為了實現單個無人機的實時目標檢測，YOLOv5 模型采用了濾波器剪枝方法，與現有的基線模型相比，該模型使用的參數減少了 40%。輕量級 YOLOv5 模型在使用任務計算機的 Jetson Xaiver NX 上實現了約 11.73 FPS 的速度。此外，所提出的圖像拼接方法可利用無人機生成的附加信息有效匹配特征，從而實現圖像拼接。無人機飛行測試表明，擬議的偵察系統可以在大面積區域內實時監控和檢測目標。

隨著近年來無人機技術的發展，無人機現已被廣泛應用于各種領域，例如人類難以直接搜索和分析的大型危險區域的偵察系統。人工智能的進步極大地提高了物體探測技術，可以發現人或汽車。然而，由于大多數任務都是由單架無人機執行，因此作業范圍和時間都受到限制。此外，由于無人駕駛飛行器（UAV）的性能限制，很難實時探測物體，因此無法立即做出反應。這些限制激發了對使用多架無人機進行蜂群飛行的研究，通過劃分大面積區域來執行任務，并通過為無人機分配不同的任務來實現合作。

蜂群偵察系統需要一個能同時控制和管理多架無人機的蜂群操作系統。在該系統的基礎上，還需要一種圖像拼接算法，將無人機接收到的圖像進行同步處理，并合并成一張匹配的圖像。整合后的圖像可幫助用戶有效了解整體情況并做出決策。然后，需要一種實時物體檢測算法來檢測失蹤人員或入侵者。在物體檢測方面，已經使用了深度學習算法。然而，由于其計算成本較高，處理過程需要在無人機外部進行或作為后處理。

本文提出了一種基于數據分布服務的蜂群偵察無人機系統，如圖 1 所示，該系統使用安全的集成指令同時控制和操作多架無人機。所提出的系統接收來自每架無人機的獨立圖像，并對圖像進行拼接，同時實時檢測無人機內的物體。因此，地面控制系統（GCS）可實時提供全面的態勢感知。通過基于無人機獲取的拼接圖像的目標檢測測試，對所提出的系統進行了驗證。

本文的主要貢獻可歸納如下：

1. 提出了一種基于無人機圖像的實時目標檢測方法。以每秒處理 10 幀（fps）為目標，設計了一個擬議的蜂群偵察無人機系統，用于執行實時目標檢測。為了在無人機使用的 Jetson Xavier NX 系統中達到 10 幀/秒的要求，提出了針對輕量級網絡的濾波器剪枝方法，以實現物體檢測性能。

2. 為蜂群無人機系統提出了實時圖像拼接方法。提出的圖像拼接方法利用無人機產生的附加信息有效地匹配特征。

3. 對無人機進行飛行實驗，以驗證所提方法的可行性。

本文其余部分的結構如下。第二節介紹了無人機群系統和無人機圖像目標檢測的相關研究。第三節介紹了擬議的具有空中圖像拼接和實時目標檢測功能的蜂群偵察無人機系統的總體結構。第四節簡要介紹了實驗裝置和結果。第五節討論本文的結論。

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。

對使用無人駕駛飛行器（UAV），即無人機，在不同的應用中，如包裹遞送、交通監測、搜索和救援行動以及軍事戰斗交戰，有越來越多的需求。在所有這些應用中，無人機被用來自主導航環境--沒有人的互動，執行特定的任務和避免障礙。自主的無人機導航通常是通過強化學習（RL）完成的，智能體作為一個領域的專家，在避開障礙物的同時導航環境。了解導航環境和算法限制在選擇適當的RL算法以有效解決導航問題中起著至關重要的作用。因此，本研究首先確定了主要的無人機導航任務并討論了導航框架和仿真軟件。接下來，根據環境、算法特點、能力和在不同無人機導航問題中的應用，對RL算法進行了分類和討論，這將有助于從業人員和研究人員為他們的無人機導航用例選擇合適的RL算法。此外，確定的差距和機會將推動無人機導航研究。

引言

自主系統（AS）是能夠在沒有人類干擾的情況下執行所需任務的系統，如機器人在沒有人類參與的情況下執行任務、自動駕駛汽車和無人機送貨。自主系統正在侵入不同的領域，以使操作更加有效，并減少人為因素產生的成本和風險。

無人駕駛航空器（UAV）是一種沒有人類飛行員的飛機，主要被稱為無人機。自主無人機由于其多樣化的應用而受到越來越多的關注，如向客戶交付包裹、應對交通事故以滿足傷員的醫療需求、追蹤軍事目標、協助搜索和救援行動，以及許多其他應用。

通常情況下，無人機配備有攝像頭和其他傳感器，可以收集周圍環境的信息，使無人機能夠自主地導航該環境。無人機導航訓練通常是在虛擬的三維環境中進行的，因為無人機的計算資源和電源有限，而且由于墜毀而更換無人機部件可能很昂貴。

不同的強化學習（RL）算法被用來訓練無人機自主導航的環境。強化學習可以解決各種問題，在這些問題中，代理人就像該領域的人類專家一樣。代理人通過處理環境的狀態與環境互動，用行動作出回應，并獲得獎勵。無人機相機和傳感器從環境中捕捉信息，用于表示狀態。代理人處理捕捉到的狀態并輸出一個行動，決定無人機的運動方向或控制螺旋槳的推力，如圖1所示。

圖1：使用深度強化智能體的無人機訓練

研究界對不同的無人機導航問題進行了回顧，如視覺無人機導航[1, 2]、無人機植群[3]和路徑規劃[4]。然而，據作者所知，目前還沒有與RL在無人機導航中的應用有關的調查。因此，本文旨在對各種RL算法在不同無人機自主導航問題上的應用進行全面系統的回顧。這項調查有以下貢獻：

• 幫助從業人員和研究人員根據應用領域和環境類型，選擇正確的算法來解決手頭的問題。
• 解釋各種RL算法的主要原理和特點，確定它們之間的關系，并根據環境類型對它們進行分類。
• 根據問題領域，討論和分類不同的RL無人機導航框架。
• 認識用于解決不同無人機自主導航問題的各種技術和用于執行無人機導航任務的不同仿真工具。

本文的其余部分組織如下： 第2節介紹了系統回顧過程，第3節介紹了RL，第4節全面回顧了各種RL算法和技術在無人機自主導航中的應用，第5節討論了無人機導航框架和仿真軟件，第6節對RL算法進行分類并討論了最突出的算法，第7節解釋了RL算法的選擇過程，第8節指出了挑戰和研究機會。最后，第9節對本文進行了總結。

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。

• 1 美國陸軍MUM-T
  • 旋翼系統
  • 推進能力建設
  • 下一代有人-無人編隊步驟
  • 韓國
• 2 美國空軍MUM-T
  • 美國空軍SKYBORG
  • SKYBORG 路線圖
  • 朝記錄項目發展
  • ATS/忠誠僚機
  • 英國皇家空軍“蚊子（MOSQUITO）”
  • FCAS - 未來戰斗航空系統
  • FCAS - 法國PANG
• 3 美國海軍MUM-T
  • 美國海軍MQ-25 STINGRAY加油機
  • 無人駕駛型F/A-18測試
  • 美國海軍的下一代空中優勢
• 4 其他國家發展狀況

無人駕駛飛行器（UAVs）或 "無人機 "在軍事方面的使用在過去20年里急劇增加，任務范圍從監視、偵察和情報到戰斗支持。技術的進步一方面導致了無人機能力和可靠性的提高，另一方面也降低了生產成本。此外，無人機的可用性也急劇增加，曾經是少數國家專屬的設備現在可以被所有國家的武裝部隊獲得，而且，正如最近的攻擊所證明的那樣，非官方部隊也可以獲得。在這種情況下，無人機可以成為任何沖突的一部分，軍事戰略家們必須將對無人機和潛在的無人機群的反應納入其作戰方案。因此，對無人機的防御必須成為任何成熟的軍事戰略的一個組成部分。本分析探討了無人機的大規模出現給軍隊帶來的概念和行動上的變化，包括與訓練和實施具體的反無人機部隊有關的理論和實際挑戰。首先，我們確定了與無人機和無人機群有關的威脅的演變。然后，我們總結了不同的可能反措施。最后，我們提出了部署這些對策的實際解決方案，特別是通過探索發展和部署專門的反無人機部隊的可能性，以及研究與高科技無人機敵人作戰而不是在傳統戰場上與士兵作戰相關的一些挑戰。

1 簡介

無人機--無人駕駛飛行器（UAVs）的俗稱--不再只出現在科幻小說和預測性小說中。事實上，它們正成為現代城市景觀中越來越常見的組成部分。由于它們的多功能性和可及性，民用無人機在用戶數量和用途的多樣性方面都在不斷增長。無人機的使用正被推廣到研究（Coops, Goodbody & Cao 2019）或應急響應（He, Chan & Guizani 2017）等不同領域。

民用無人機的這種能見度不應掩蓋無人機最初由軍方開發、用于軍事目的的事實。無人機的軍事應用很多，從與民用無人機類似的任務（如監視和偵察，但針對軍事或情報目標）到與UCAVs--無人駕駛戰斗飛行器的戰斗情況（Lucas 2014）。在不到二十年的時間里，無人機已經在支持美國在伊拉克和阿富汗的行動中發揮了重要作用（Sharkey 2011）。2019年9月14日對沙特阿拉伯Abqaiq和Khurais的國有石油設施的襲擊，使無人機在戰爭中的使用更進一步（Hubbard, Karasz & Reed 2019）。事實上，與以往無人機的軍事用途相比，這些攻擊并非由官方武裝部隊公開發起。盡管胡塞武裝運動（一個以也門為基地的伊斯蘭武裝運動）聲稱這次襲擊，但美國當局斷言，襲擊源自伊朗（Said, Malsin & Donati 2019）。Abqaiq-Khurais襲擊事件背后的真正主謀問題在這里并不重要；重要的是，最近在沙特阿拉伯發生的事件是一個縮影，即無人機不再是僅由少數國家掌握的獨家技術。無人機現在不僅可以被合法的武裝部隊用于軍事目的，而且還可以被無數其他國家使用，包括恐怖分子或其他非國家行為者。生產成本更低、更容易和更快的無人機的擴散，不僅重塑了設計和執行監視或偵察的方式，而且還提供了困擾或恐嚇潛在對手的新方法。此外，這種廉價和容易的無人駕駛裝置的擴散顯然提高了世界各地的沖突螺旋的風險（Boyle 2015）。無人機自主程度的提高也在質疑國防軍的反應。事實上，無人機可以從非自主性（需要人類飛行員的持續控制）到完全自主性（一旦發射，被編程為執行其任務而無需任何進一步的人類干預）。值得注意的是，在這個連續體的兩端之間可以存在所有可能的中間水平的自主性。此外，自主權可以通過預編程（從而限制了無人機發射后的適應可能性）或通過使用人工智能（AI）模塊來提供，為無人機提供更多的適應性。除了通過獲得專門的無人機機隊來提高自身能力外，開發反制措施對軍隊來說也是至關重要的。因此，在不久的將來，獲得適當的反無人機反應單位可能是軍事領導人的重點之一。

對無人機的防御必須成為任何全面的、長期的軍事動態的一部分。因此，武裝部隊將不得不適應這一新興的現實。應對無人駕駛威脅所需的變化并不純粹是概念性的；它們將必須轉化為行動上的變化。這些變化不僅必須發生在防御無人機的常規部隊（特別是在陸地/海洋界面）和準備反擊無人機的無人機部署部隊層面，而且還必須發生在軍事參謀的指揮和戰略層面。此外，由于無人機防御問題影響到所有軍種，因此陸軍、海軍和空軍參謀部都需要進行反思。從這個角度來看，本文將在分析這個問題的同時牢記三個操作性挑戰：分析背景和確定威脅，實施有效的反措施，并以適當的軍事人員部署這些反措施--特別是通過探索與發展、部署和維護專門的反無人機部隊有關的可能性和挑戰。

2.反制措施

2.1. 被動反制措施：保護和探測

在某種程度上，針對無人機的被動保護可以由物理基礎設施的設計和建造方式或其位置來提供。事實上，無人機是飛機。就像任何空中進攻一樣，無人機的目標需要從上面進入才能到達。地下設施和重度屏蔽的目標，用無人機可以攜帶的彈頭類型來摧毀更具挑戰性。敏感的軍事基礎設施曾經被建在偏遠地區。然而，這種被動的戰略不再那么有意義了。事實上，通過現代天基地球圖像，地球上幾乎沒有一個地方可以真正被認為是 "偏遠"。由于有了衛星圖像，如今相信一個潛在的結構性目標可以不被定位，或者軍事單位的行動可以不被注意，已經是烏托邦了。作為無人駕駛車輛，無人機嚴重依賴地理定位系統從其發射基地導航到其目標。因此，無人機很容易受到技術惡化的GPS信號，特別是GPS欺騙和GPS干擾的影響。然而，純被動的基礎設施保護所能做到的是有限的，而且在大多數情況下，這些限制已經達到了。事實上，像軍用SAASM（選擇性可用性反欺騙模塊）這樣的系統可以減輕美國軍隊產生的GPS欺騙的影響。還可以開發其他系統，使GPS接收機能夠檢測到欺騙或干擾的企圖。一旦檢測到GPS欺騙或干擾，無人機就有可能切換到其他的導航模式。事實上，無人機可以使用其他各種傳感器方法在GPS屏蔽的環境中進行導航，從視覺模式、紅外線、雷達、聲納（用于水下無人機）、電子/電磁探測到任何這些方法的組合。即使僅僅依靠衛星發出的信號，也可以開發出解決方案。事實上，使用非軍事級別的技術和算法的民間研究人員已經能夠獲得完整和動態的地理定位特征，盡管處于軍事GPS的拒絕區域，實際上打敗了美國軍隊的GPS信號改變系統（Voosen 2019）。將類似的方法應用于無人機導航，基本上可以使它們對GPS欺騙和GPS干擾免疫。

探測無人機是一項相當具有挑戰性的任務。由于大多數無人機體積小，無人機的雷達信號與鳥類的雷達信號沒有區別。此外，一些無人機具有隱身特性，要么是隱身配置（如美國制造的Kratos QX-222 Valkyrie），要么是涂層，旨在減少其雷達信號。因此，由于僅僅依靠雷達不是一個可行的選擇，必須設計出替代方法來探測接近的無人機。由于其搭載的系統和對無線或衛星信號的使用，無人機產生特定的、有時是重要的電子信號。然而，法拉第籠可以減少電子噪音。此外，如果無人機切換到其他引導模式，在接近目標時可以關閉無線或衛星通信--特別是對于不需要與人類操作員保持聯系的完全自主的無人機。視覺識別（例如，使用特定任務的人工智能或深度學習策略）可用于識別無人機。然而，它們的特征可以被設計成使模式識別具有挑戰性，特別是因為無人機通常處于運動狀態。

進行空中機動的無人機會產生噪音，它們的聲學特征因此可以暴露出來。目前正在開發各種音頻處理方法來解決無人機的定位問題（Rascon, Ruiz-Espitia & Martinez-Carranza 2019）。然而，幾個重要的問題限制了現實生活中的無人機聲學探測。事實上，無人機產生的噪聲是動態的，因為無人機通常處于運動狀態。此外，無人機產生的噪聲通常具有很低的信噪比。換句話說，在嘈雜的環境中探測無人機是相當困難的。因此，就其他探測策略而言，在聲學方法可以作為無人機探測的可靠來源之前，還必須做更多的研究。就像被動保護一樣，無人機探測也有其局限性。一旦在限制區或潛在目標附近探測到無人機，無人機防御戰略的下一步就是摧毀敵方單位。這就是接下來的章節將探討的內容。

2.2. 主動反制措施：破壞

無人機并非沒有弱點。士兵們可以使用一些策略來禁用或摧毀敵方的無人機。然而，沒有任何解決方案是完美的，而且可以開發出反措施來對付這些反措施。因此，最佳的反無人機戰略應該結合幾種方法，以確保反無人機部隊的最大效率（表1）。

• 直接射擊 直接射擊通常是對UCAV攻擊的主要反應類型。值得注意的是，直接射擊可以由人類射手或通過自動反空防系統進行。不過，這種解決方案有幾個限制。首先，無人機可能相對較小，而目標的大小可能是一個射擊技巧的挑戰。第二，直接射擊可能會受到能見度不足的阻礙（由于日/夜周期，視線中的障礙物，或大氣條件）。第三，直接射擊很容易被無人機群的攻擊所淹沒。

• 狩獵型無人機 防御者可以使用無人機來獵殺敵方的無人機。在這種情況下，防守方在操作無人機時有幾個主要優勢。由于防守方的無人機通常在離發射點很近的地方操作，所以自主性不是問題--與攻擊方的無人機相比，攻擊方的無人機在到達目標之前必須覆蓋更遠的距離。此外，如果配備了適當的武器，防衛型無人機可以用作飛行射擊平臺，它也可以用于 "自殺模式"，旨在通過直接碰撞摧毀攻擊型無人機。最后，防御型無人機對與制導和導航有關的問題的脆弱性大大降低。事實上，一架無人機可以在大約245米的直視范圍內進行視覺操作（Li等人，2019）。這個距離--取決于人的特征而不是無人機的類型--對于對抗配備了相對較小的彈頭的無人機的攻擊仍然是合理的。不過，這種策略仍然有幾個限制。所有與直接射擊有關的限制都適用于狩獵型無人機。此外，獵殺型無人機具有無人機的通常弱點（包括其搭載的電子系統容易被破壞或被劫持）。此外，部署狩獵無人機所需的時間可能使它們在敵方UCAVs的突然襲擊中難以及時使用。

• 導彈 導彈和其他自主彈頭可以用來摧毀無人機。導彈的速度和精度足以摧毀無人機。然而，這簡直就像用錘子打死一只蒼蠅。雖然理論上是可行的，但使用自主導彈來摧毀無人機并不是一個具有成本效益的解決方案。雖然無人機越來越便宜，但與導彈有關的成本仍然很重要。自主導彈是一次性使用的武器這一事實也有助于使這一解決方案過于昂貴，無法現實地大規模部署。

• 激光武器 激光武器是以激光為基礎的定向能量武器，即以窄光束的形式連貫地發射電磁輻射--放大的光的系統。當到達目標時，激光束會向目標傳遞相當大的能量，使其燃燒，或以其他方式引發重大損害（Coffey 2014）。跟蹤目標運動的可能性（"跟蹤 "目標）和光束達到最大強度的聚焦區域使激光武器完全適合于小型移動目標，如無人機。因此，目前全世界正在開發幾種反無人機的激光武器也就不足為奇了。然而，由于激光武器是基于光束，它們對大氣條件和煙幕非常敏感。此外，如果光被反射到遠離目標的地方，激光的影響就會大大降低。因此，在無人機上涂抹燒蝕材料或用鏡子覆蓋可以有效地對抗大多數激光武器，或至少大大降低其效率（Hambling 2016）。

• 微波武器 無人機的運作依賴于大量的搭載系統的工作，從傳感器到自主處理系統。摧毀搭載的電子設備就等于讓無人機失效。微波武器的目的就是要做到這一點。與激光武器一樣，微波武器是定向能量武器。然而，雖然一些激光武器已經投入使用，但微波武器目前仍主要是實驗性的。此外，使用法拉第籠來保護登船的電子系統（這一點已經可以實現，甚至使用3D打印機技術）可能代表了對這種類型的武器的強有力的反制措施。

• 電子和通信系統的弱點 與其試圖使用微波武器等手段破壞搭載的電子系統，另一種反無人機戰略是利用這些系統及其固有的連接性。即使是最自主的無人機也需要訪問外部資源，如用于導航的GPS信號。因此，無人機通過Wi-Fi、GPS、無線電波等連接。- 這些通信渠道中的每一個都是進入其內部系統的潛在入口。即使沒有軍事級別的技術，也很容易利用傳輸協議，然后利用其硬件/軟件的漏洞（Dey等人，2018）。無人機很容易受到GPS欺騙、GPS攻擊、干擾、無人機特定的惡意軟件（"maldrones"）和無線攻擊（Kerns等人，2014）。盡管軍用無人機系統通常比民用無人機受到更多的保護（例如，通過使用加密的GPS信號進行導航），但它們遠不是不受黑客攻擊的。對無人機的電子系統或功能的攻擊可能有各種目的。1）向無人機的導航系統提供錯誤的信息，誘發無人機的 "失明 "和迷失方向，導致改道或墜機，2）入侵無人機系統，破壞硬件/軟件系統或獲取信息或數據，或3）控制無人機。讓無人機墜毀而不是簡單地摧毀它可能有好處，例如恢復與無人機的導航、傳感器或武器系統有關的部件或信息（特別是通過反向工程）。劫持是通過斷開無人機與初始控制器的連接并替換這種連接來實現的。值得注意的是，無人機劫持可以用另一架無人機作為平臺來完成。劫持的無人機將控制附近的無人機，同時在它們之間飛行，形成一個被奴役的無人機艦隊。然而，利用無人機電子系統的弱點來破壞無人機的企圖也可以被反擊。至于基于微波的攻擊，可以通過將無人機的電子部件固定在法拉第籠（旨在阻擋電磁場的結構）中來對抗專注于電子的方法。網絡安全和基于軟件的技術也可以實施，以使無人機系統更難被黑客攻擊，包括使用加密來保護庫文件，使用混淆器來防止反編譯，檢查GPS延遲和子幀數據，保護Wi-Fi和開放端口，或改善無線電通信安全（Dey等人，2018）。

• 防御性無人機群 上面提到的方法都不足以應對無人機群的攻擊。事實上，無論選擇何種系統，防御性能力都會被數量龐大的自主攻擊單元所淹沒。在這里，一個有趣的應對策略可能是部署另一個無人機群，即有大量的無人機準備在攻擊時起飛。防守的無人機不一定需要協調。事實上，雖然不協調的、自主的或半自主的無人機顯然會錯過一些目標，或使兄弟無人機（即屬于同一蜂群的無人機）陷入 "友軍火力"，但蜂群潛在目標數量的增加，加上防御無人機數量的增加，會使相當一部分攻擊無人機被摧毀的概率足夠高，從而導致攻擊蜂群的重大破壞。盡管使用無人機群來對抗另一個無人機群是一個有效的策略，但這不會導致攻擊機群的完全毀滅。因此，這種方法很可能需要與其他方法（通常是直接射擊）相結合，以消除蜂群的殘余。然而，如果進攻的無人機數量最初被防守的蜂群大幅減少，直接開火的效率就會大大增加。也就是說，兩個蜂群的碰撞可能會產生額外的煙幕和某種程度的混亂，這反過來可能會降低射手消滅最后的攻擊者的能力。與單個防衛無人機一樣，為作戰目的部署的防衛無人機群可能面臨無人機部署速度的問題。在決定UCAV儲存區和發射平臺的位置時，應牢記這一點。

3.發展一支特殊的隊伍

從作戰的角度來看，應對軍事戰場上目前和未來無人機的增加，需要發展和部署專門的反無人機部隊。作為這些部隊成員的士兵將面臨與其他士兵不同的現實；與高科技無人駕駛的敵人作戰與在常規戰場上與士兵作戰是不同的。

3.1. 技術專長

即使反無人機部隊在武裝部隊中仍然有限，其成員的培訓也將面臨重要挑戰。事實上，反無人機部隊的成員必須展示大量的技術專長，不僅與無人機有關，而且在操作和維護特定的反無人機設備方面也是如此，這對常規部隊來說是非常規的（例如，激光武器或微波系統）。因此，從訓練的角度來看，反無人機部隊的成員必須同時接受戰斗訓練和技術訓練。雖然作戰專業知識在軍隊和軍事教育和培訓基礎設施中顯然很普遍，但科學和技術的情況并非如此。重要的是要注意到，傳統的戰斗技能和新興技術的專業知識之間的這些問題性互動--以及在這兩個領域培訓人員的相關問題--并不是作戰軍事單位所特有的。這確實是現代安全的一個更具全球性的問題，與建立一支具有生物技術專業知識、能夠應對當前國際威脅的情報和反情報工作隊伍有關的戰略和實際挑戰就是例證（Guitton 2020）。因此，確保士兵能夠獲得特定科學和技術知識的解決方案不一定在單一單位的獨家培訓中找到。相反，從本質上講，該解決方案是多學科的。因此，小型專業單位的培訓可以在不同的軍事專業中共享。就反無人機部隊而言，士兵應該掌握的一些具體技術知識可能與專門從事遠程探測的偵察部隊相似或至少有些相似。對于一個特定的國家來說，找到足夠多的專業部隊進行共享或跨學科的訓練，肯定有助于減少與組建有關的成本，有助于建立更大的人力資源基礎以進行招募，從而為反無人機部隊提供更強大的勞動力。

3.2. 隱身訓練

與任何旨在對抗特定類型敵人的特種部隊一樣，反無人機士兵的訓練需要考慮到其目標的特點。無人機的主要特征之一是其非常高的機動性。由于其小尺寸和自主性，UCAVs可以極快地部署，并在被發現之前深入到先進的防線中。因此，為了消滅UCAVs，反無人機部隊也需要具有極高的機動性。反無人機部隊必須能夠迅速與他們的目標作戰。然而，鑒于無人機的多功能性，他們也需要能夠迅速脫離，從一個戰場轉移到另一個戰場。此外，無人機在所有類型的戰場上都能發揮作用，包括高密度的城市地區，甚至是水陸交接地區。不過，反無人機部隊的機動性不應簡單理解為空間上的機動性，也應理解為概念上的機動性。事實上，反無人機部隊需要能夠從一種戰斗模式切換到另一種模式，這取決于他們所針對的UCAVs的具體阻力。

無人機的另一個特點是它們大量使用各種傳感器。因此，反無人機部隊的機動性應伴隨著一定程度的隱蔽性。反無人機部隊應該能夠快速移動，并且在這樣做的同時盡可能不被注意。這種 "隱蔽性 "也應該延伸到戰場之外。事實上，無人機戰爭是一種嚴重基于信息的戰爭。由于無人機通常是部分自主的，指揮無人機至少需要對敵人的防御系統有一定程度的了解。雖然反無人機部隊的存在可以產生有效的勸阻作用，但這種部隊應該對其確切的設備和部署信息保持盡可能的保密，因為這將使他們更難以反擊--如果面對敵人的UCAVs，這將有助于他們達到最大的效果。值得注意的是，戰場上的隱身和戰場外的謹慎之間的這種關系并不是什么新鮮事。事實上，在歷史上，它已經在信息收集至關重要的沖突中被概念化。例如，Hensōjutsu，將日本封建武士的偽裝技術組合在一起，是Jintonpō的一部分，即 "獲得隱形的方法"。在數字時代，隱身術更進了一步。反無人機部隊的成員在使用虛擬空間時應保持謹慎，避免公開明智的內容或發布可能提供直接或間接信息的項目。如果被發現，反無人機部隊的成員可能會成為外國情報機構操縱的特權目標（Guitton 2019）。

3.3. 心理支持

無人駕駛戰斗的出現為所有接觸無人機的人創造了新形式的戰斗壓力--包括士兵和平民。軍事無人機飛行員已經多次被報道在戰斗事件中經歷了重要的心理壓力（Sharkey 2011）。鑒于反無人機部隊，顧名思義，主要是向無人機而非人類開火，這似乎與防衛無人機的操作者不太相關。然而，通過UCAVs進行打擊的方式是發生心理壓力的一個突出因素（Sharkey 2011），無論目標是否為人類，這使得防衛性無人機飛行員遭受類似結果的風險成為現實。雖然創傷后應激障礙（PTSD）通常被視為無人機飛行員心理健康問題的旗幟，但UCAV操作員報告了廣泛的心理健康問題，包括危險的酒精使用、抑郁癥、中度或嚴重的焦慮，以及亞臨床PTSD癥狀（Chappelle等人，2014；Phillips等人，2019）。雖然在美國空軍UCAV飛行員通常遠程操作無人機，即從美國境內的安全地帶而不是直接在戰場上操作，但這一人群中PTSD的發生率很高，盡管低于從部署中返回的軍事人員（Chappelle等人，2014）。與其他士兵相比，UCAV操作員的心理健康問題風險不一定增加，然而，較高比例的無人機飛行員患有與心理健康有關的重大功能障礙（菲利普斯等人，2019年）。

除了與工作時間和軍事與民用領域之間的困難定位有關的因素外，基于美國空軍經驗的研究--可以說代表了最大的作戰UCAV操作員群體--表明，UCAV操作員感到對旁人的傷害或死亡負有共同責任的戰斗相關事件的數量是發生PTSD癥狀的重要預測因素（Chappelle等人，2019）。特別是在無人機群的背景下，一些無人機可能成功穿越目標的防御。因此，防衛無人機的操作者，或者，專門負責防衛無人機的士兵，很可能會暴露在關于對旁觀者（在這種情況下，他們負責保護無人機攻擊的士兵或平民）的潛在傷害的類似情況下，對他們的心理健康有潛在的類似結果。除了這種增加的風險因素外，其他因素也可能增強反無人機部隊士兵的心理脆弱性。這主要是指高度的壓力，與普通部隊相比，反無人機部隊的壓力更大，這主要是由于對無人機攻擊的反應時間（從發現無人機到做出反應的時間）比大多數常規軍事部隊要短。

最后，在無人機將發揮重要作用的戰斗背景下，反無人機部隊可能很快成為優先目標，從而為其成員帶來更多壓力。因此，希望發展反無人機部隊的軍隊必須考慮到這些因素，并實施強有力的心理健康監測計劃，以確定潛在的脆弱士兵，并在需要時部署強有力的心理和精神醫療支持。

結論

無人機曾經局限于少數國家的武裝部隊，現在已經很普及了。隨著任務范圍的擴大，從監視和情報到戰斗，無人機在城市和非城市環境中的作戰能力，以及它們越來越多的可用性，無人機在作戰領域的存在在不久的將來只會增加。新興技術正在使無人機變得越來越可靠，越來越難以對付。

隨著無人機變得越來越普遍，各國都加大了在該領域的研究力度。這場捉迷藏游戲的馬達是技術。然而，贏得與無人機開發商的軍備競賽是一場永無止境的游戲。事實上，對于我們仍然可以控制的少數元素，技術的發展可能會使目前的防御措施大量過時。然而，反無人機防御不僅僅是技術問題，也是人和組織問題。因此，解決方案不能在純粹的技術方面找到，而必須包括人的層面。反無人機的最佳戰略將依賴于小型的、專業的、在技術和戰斗技能方面具有混合專長的單位，具有高度的機動性，并能快速應對危機。這樣的單位應該能夠快速部署在戰場上。這不僅會提高反應的效率，而且還能實現重大的規模經濟--因為部署一支專門的部隊比動員一個龐大但不專業的營隊更有成本優勢。能夠部署反無人機的多模式反應，并獲得這樣做的人力專長，對任何國家來說都是至關重要的，不論其規模和相對軍事力量如何。較小的國家在這樣做時甚至可能比最大的軍事力量有更多的相對優勢。

我們在過去幾十年中所看到的只是冰山一角。我們正處于技術引起的大規模社會變革的黎明。技術將大規模地改變戰爭。人工智能和戰斗機器人很快就會出現在戰場上。在這種情況下，反無人機部隊可能是我們從作戰角度對未來戰爭的第一瞥。因此，反無人機部隊很可能成為未來戰爭部隊的組織、訓練和實施的模板。