The following article is from 候知健 Author 候知健

图:RQ-170,洛马公司研发
在飞行器自动驾驶技术、火控自动化技术已经高度成熟的今天,尚未有真正实用化的无人战斗机型号服役。最主要的原因之一,就是现阶段无人机还不足以实现与载人相近的战场可靠性,以及失去通信和外部导航能力以后的导航 / 决策自主性。
现阶段的实战经验证明,一旦遭遇高强度的通讯和导航电子战,无人机的人工智能非常容易退化为人工智障,并在对方的诱拐手段下叛变投敌。从廉价航模式的手持无人机,再到最尖端的无人战斗机,都尚未真正克服这一困境。
相较于 RQ-20 的被俘获,更具备说服力的案例,是美国 RQ-170 这样价值更高,技术更敏感的尖端型号,如何在战场上落入敌方之手的——甚至是伊朗这样的低技术水平敌人之手。

2011 年 12 月 5 日,一架洛马研制的 RQ-170 无人机,在执行 CIA 入侵伊朗境内对核设施进行侦察的任务时,被伊朗军队基本完整的捕获。和 RQ-20 不同,RQ-170 是一种体型要大得多的侦察无人机,由美国空军为 CIA 提供运营服务。
它上面安装了包括无线通信截获监听设备,对特定放射性同位素和化学物质的高灵敏度传感器,光电 / 红外传感器等昂贵复杂的机载系统。无论从飞机本身的价值,还是它在任务用途上的高度敏感性,都决定 RQ-170 会在通信和导航上采用等级非常高的加密和抗干扰设计。
伊朗和美国都没有在官方层面上披露 RQ-170 被俘获的经过。综合各种报道和分析,较为接近真相的事件经历可能是这样的:
美国长期使用无人机对伊朗的核设施进行侵入式侦察,因此伊朗在更早的时候就开始研究如何反制美国无人机,并一直与俄罗斯等国保持密切合作。

在 2007 年,伊朗的相关工作形成了系统化的无人机监视项目,并在随后不断加强。在 RQ-170 捕获事件之前,伊朗已经陆续击落了几架非隐身设计的常规无人机,并从机体残骸内获取了机载通讯导航设备的样品。针对这些机载设备样品的分析研究,成为后来诱捕 RQ-170 的关键技术基础。
2009 年 RQ-170 被首次部署在阿富汗,并在随后从阿富汗基地起飞入侵伊朗境内进行侦察。2011 年,伊朗成功的实施通讯干扰使 RQ-170 失去了与后方的通讯联络,迫使 RQ-170 进入自动返航模式。同时伊朗向 RQ-170 所在区域实施了大范围的 GPS 欺骗,将伊朗境内的某地伪装成 RQ-170 在阿富汗的部署基地,诱导 RQ-170 降落在错误地点。
由于该地点的真实海拔高度要高一些,因此 RQ-170 的着地速度和高度下降率都超出正常水平,重着陆导致飞机结构损坏。
根据公开信息,RQ-170 与后方的通讯本身应该没有被破解,薄弱环节来自 GPS 导航系统。GPS 信号的功率很微弱,信噪比上天然处于劣势,非常容易被功率更强大的本地干扰信号覆盖。而且由于 GPS 导航系统在全球范围内的高度普及,针对 GPS 的欺骗算法研究非常容易展开和进行验证。

图:GPS 干扰欺骗设备目前已经十分成熟和普及,甚至被养猪场大量使用,以对抗竞争对手通过民 / 商用无人机投放扩散猪瘟的污染物
通过向目标无人机发送错误的伪装 PGS 信号,使其不能获得自身的真实位置,逐渐被引导偏离到错误目的地,从而实现 " 无缝接管 ",在技术上是完全可行的,并在包括美国在内的多国范围内获得了成功的试验结果。
补注:GPS 欺骗如果过于粗暴离谱,比如飞机一秒内瞬移几十公里,其导航信息会被识别出错误,从而被更基础的惯性导航系统否决。这种情况下,虽然可以大概率阻止无人机继续完成任务,但很难实施更精细的诱骗俘虏操作
GPS 在抗干扰能力上较弱,本身并不是秘密。美国在 90 年代中期之后就已经相当重视相关领域的问题,历年以来美国装备发展规划中,强化装备武器在所谓 " 导航通讯拒止环境 " 下的使用能力,都是非常受重视的关键点。
但是建设完善 GPS 系统和机载导航设备的成本和难度,远比发现和寻找它的漏洞要大得多,特别是涉及到硬件改进的部分。这导致已服役装备的 GPS 抗干扰水平,即使是不考虑成本和保密因素带来的限制,和前沿技术研究成果之间也会存在一个较大的时间差。
而对于伊朗这样的攻击方,借助互联网和全球化的时代背景,他们能很容易获得研究 GPS 干扰所需的电子专业人材、各种商业现货元器件甚至成品设备。虽然在技术水平上不如美国的洛斯阿拉莫斯等机构,但有能力发现和利用一些尚未在现役装备上得到有效修正的缺陷和漏洞。
RQ-170 和 RQ-20 被捕获,乃至俄军被迫击落失控 S-70 无人机的一系列失控事件,都反复展示了无人机在现阶段面临的最严重挑战:如何保持通讯与导航能力在强干扰环境下的强健性,在失去通讯和外部辅助导航的情况下,又该如何怎样保持良好的自主决策能力。
这一问题如果不能得到良好的解决,大型复杂战机的全面无人化就始终不能真正实现推广。


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