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抗干擾!無人機如何完成戰場狙擊協同任務

   

作者:歐敏銓

 

在當代高強度的電子作戰環境下,一場精確的打擊行動往往始於無人機的無聲偵查。

上文《Shield AI:用 AI 驅動無人機重新定義前線》提到Shield AI在烏克蘭戰役中的一個成功案例:在俄羅斯部署了強力「波里(Pole-21)」干擾器的地區,傳統無人機幾乎一靠近就墜毀。面對此局,烏克蘭軍方採用了Shield AI 的 V-BAT 無人機,憑藉其強大的抗干擾能力,能深入敵後複雜的電磁屏蔽區,利用 AI 視覺即時識別目標(ViDAR)並回傳精確座標。

這些關鍵數據會迅速彙整至指揮官手中的 Commander 介面,在數位化地圖上完成最後的目標確認與戰術決策。一旦攻擊指令下達,後方的 海馬斯(HIMARS) 多管火箭系統便進入自動化發射程序:發射車接收到數位指令後精準校對仰角,火箭彈隨即噴火升空。

HIMARS M142高機動性多管火箭系統(source)

在巡航階段,火箭彈穿梭至大氣層邊緣,透過衛星 GPS 與內部慣性導航(IMU)持續修正飛行軌跡,確保航向精準無誤。最終,在接近目標上空時,火箭彈前端的控制翼會根據導引訊號即時微調,引導彈頭以近乎垂直的角度高速砸向目標,以外科手術般的精準度實現毀滅性的打擊效果。

這種協同打擊模式摧毀了多處俄軍自以為處於「電戰保護傘」下的後勤節點,進而證實了:只要無人機能偵測到目標物的座標,海馬斯就能打到那裡。本文且來剖析介紹其中的關鍵技術。

一、ViDAR光學雷達

ViDAR(全稱為 Visual Detection and Ranging,視覺偵測與測距)是一項革命性的光學感測技術,被譽為「光學雷達」。它由澳洲公司 Sentient Vision Systems 開發,並在 2024 年被 Shield AI 收購後,成為 V-BAT 等自主無人機實現廣域搜索的核心武裝。

技術原理:視覺版「雷達」

傳統的無人機攝影機像「吸管」,視野狹窄(Narrow Field of View),必須由人工不斷縮放與掃描才能發現目標。而 ViDAR 則像一個「廣角警報器」:

  • 自主廣域掃描: ViDAR 利用多個高解析度攝影機組成陣列,像雷達掃描一樣持續覆蓋大面積海面或陸地(視野可達 180 度甚至更高)。

  • 像素級變動偵測(VMD): 它的核心演算法能偵測背景中「極其微小」的像素變化。例如在波濤洶湧的大海中,即便只是一個露出水面的潛望鏡、救生圈或僅有幾個像素大小的小船,ViDAR 都能在毫秒內捕捉到。

  • 自動提示與鎖定: 一旦發現異常點,系統會自動在縮圖中標記,並引導主攝影機(如光電/紅外線轉塔)自動轉向該處進行特寫識別。

為何它是戰場上的遊戲規則改變者?

ViDAR 解決了長久以來「大海撈針」的難題:

  • 搜索效率提升 30 倍: 在海上搜索任務中,搭載 ViDAR 的 V-BAT 無人機搜索覆蓋面積比傳統人工操作的無人機高出 30 到 80 倍。

  • 靜默偵測: 不同於主動雷達會發射電磁波(容易被敵方電戰系統定位),ViDAR 是被動式光學感測,完全不發射訊號,讓無人機能在「隱身」狀態下進行偵察。

  • 取代昂貴載具: 過去這種等級的偵巡任務需要出動昂貴的 P-8 海神式巡邏機,現在只需一架具備 ViDAR 的小型 V-BAT 即可達成。

二、BLOS 超視距通訊

在 Shield AI 的 V-BAT 改良版本中,超視距(Beyond Line-of-Sight, BLOS) 通訊能力的導入,標誌著這款戰術無人機從「近程偵察」轉變為「全球化作戰工具」。以下是 BLOS 技術的詳細介紹,以及 V-BAT 如何在降低成本的同時實現這一尖端功能:

什麼是 BLOS(超視距通訊)?

傳統的無人機通常使用視距(Line-of-Sight, LOS) 通訊,這依賴無線電波在地面站與飛機之間的直接直線傳輸。其缺點顯而易見:一旦無人機飛過地平線、進入山谷或距離超過 50-100 公里,訊號就會因為地球曲率或地形阻擋而斷絕。

BLOS(超視距) 則是突破地理限制的技術,主要透過以下兩種方式實現:

  • 衛星通訊(SATCOM): 訊號先打到太空中的衛星,再折射回地面。這讓操作員可以在美國本土,即時操控遠在烏克蘭或太平洋海域的無人機。

  • 空中中繼(Aerial Relay): 利用另一架高空無人機作為「信號轉發器」,將訊號跨越地平線傳遞。

特性 視距通訊 (LOS) 超視距通訊 (BLOS)
通訊距離 約 100 – 180 公里(受地平線限制) 全球(受衛星覆蓋範圍限制)
隱蔽性 較差(必須在戰場附近部署控制車) 極高(控制中心可設在安全的後方基地)
抗地形干擾 弱(躲進山谷即斷訊) 強(只要能看到天空即可通訊)
任務類型 短程戰術監視 深遠後方滲透、長途海上監控

V-BAT 如何落實 BLOS 技術?

Shield AI 在 2024 年發布的 V-BAT Block 升級中,正式整合了高頻頻寬的衛星終端。其核心優勢在於:

1. 全球化指揮與控制 (C2)

透過整合的 SATCOM 模組,V-BAT 不再受限於地面站的 100 公里半徑。只要有無人機的地方,後方的指揮中心就能透過衛星獲取即時的 EO/IR(光電/紅外線)影像。這對於長達 11 小時以上航程的 V-BAT 來說,是發揮其長程偵察潛力的關鍵。

2. 「廉價」衛星通訊的祕密:商業星鏈技術與相控陣天線

傳統軍用衛星通訊(如高軌道的窄頻衛星)設備昂貴且傳輸速度極慢。V-BAT 能夠降低成本,主要來自以下突破:

  • 低軌衛星網路(LEO): 藉由整合類似於 Starshield(軍用版星鏈) 的低軌衛星服務。LEO 衛星距離地面近,延遲極低,且頻寬遠大於傳統軍用衛星。

  • 軟體定義無線電: 利用 Hivemind 系統自動調節數據流。當鏈路不穩定時,AI 會自動壓縮非必要影像,僅保留關鍵的座標與遙測數據,降低昂貴的頻寬消耗。

三、抗干擾窄頻鏈路

在電子作戰(EW)極其激烈的戰場上,「抗干擾窄頻鏈路(Anti-jamming Narrowband Link)」 是無人機能夠穿透敵方干擾、將珍貴的座標資訊回傳給後方火砲部隊的關鍵。簡單來說,這是一種「縮小目標、隱藏行蹤、強化力量」的通訊策略。

什麼是窄頻技術?為何能抗干擾?

傳統無人機通常使用「寬頻(Wideband)」傳輸影像,這就像一條寬闊的高速公路,雖然載客量大,但非常容易被敵軍發現並用大量的「障礙物(干擾信號)」封鎖。

窄頻技術則反其道而行:

  • 能量集中: 將發射功率壓縮在極窄的頻率範圍內。想像將同樣的電量噴射在一根針尖上,這比分散在一片區域更有穿透力,能硬生生擠過敵軍的電磁干擾。
  • 信噪比(SNR)極高: 接收端只需要監聽一小段頻率。即使戰場充斥著雜訊,接收端也能輕易從窄小的窗口中識別出這組強烈的訊號。

如何做到抗干擾遠程傳送?

這不僅是頻寬的問題,還結合了多種底層通訊黑科技:

1.跳頻擴頻 (FHSS, Frequency Hopping Spread Spectrum)

無人機不在固定的頻道停留,而是每秒跳動數百甚至數千次(Shield AI 聲稱可達每秒 2,000 跳)。FHSS說穿了是一種躲貓貓原理 當敵方的干擾機捕捉到你的頻率並準備蓋台時,你已經跳到了另一個頻段。除非敵方能同時覆蓋所有頻率(這需要天文數字般的能量),否則無法完全阻斷通訊。

2.認知無線電 (Cognitive Radio)

這是一種「有大腦的無線電」,透過主動偵測, 無人機板載的 AI 會持續監控電磁頻譜。如果發現某個頻段有俄軍的干擾信號,它會自動避開,尋找乾淨的「縫隙」進行傳輸。

3.零陷天線技術 (Null-steering / CRPA)

這是硬體層面的抗干擾,採用了定向遮蔽技術:透過多陣列天線,AI 可以計算出干擾源的方向,並在天線接收圖樣中產生一個「零點(Null)」。這相當於在耳邊放一個消音屏障,擋住敵方的噪聲,只接收來自基地台方向的指令。

V-BAT 的具體做法:只傳最重要的

在極端環境下,V-BAT 會自動調整數據優先級:

  • 影像暫存,數據優先: 當干擾過強無法傳輸 4K 影片時,Hivemind AI 會自動切換到「純數據模式」。
  • 精簡封包: AI 在本地端識別出坦克座標後,將其轉換為極短的加密代碼(可能僅幾百個位元組)。這種微小的數據包只需極短的「窄頻窗口」就能傳送出去,讓敵方的寬頻干擾機「抓不住也擋不住」。

四、精確飛彈導引狙擊

當 Shield AI 的 V-BAT 無人機在電戰干擾下依然鎖定目標,並透過窄頻鏈路將那一串神祕的座標傳回後方時,接下來上演的就是現代砲兵如「外科手術」般的精準射擊,這是如何做到的呢?技術實現的過程如下:

1.座標的「翻譯」:從無人機到發射車

當 V-BAT 的 Hivemind AI 識別出目標(例如一台 S-400 雷達車)後,它傳回的並非影像,而是精確的數位座標:

  • 目標捕獲 (Targeting) 無人機透過其機載的鐳射測距儀與高精度慣性導航,計算出目標相對於自己的經緯度與海拔。
  • 數位鏈路傳輸: 這組數據透過前述的抗干擾鏈路傳送到海馬斯發射車的 FCS(火控系統)
  • 自動裝訂 (Data Loading) 海馬斯的電腦會自動將這些座標透過電訊號「裝訂」到火箭彈彈頭的電腦中。火箭在起飛前就已經知道自己要去哪裡。

2.火箭彈的「大腦」:GPS + IMU 雙重導引

「海馬斯」原文是「高機動性多管火箭系統」(High Mobility Artillery Rocket System, HIMARS)– 顧名思義這是「多管火箭系統」(Multiple Launch Rocket Systems, MLRS) 中的一款火箭/飛彈發射系統。海馬斯使用的 GMLRS(導引多管火箭系統),本質上是一枚「具備飛行能力的精確導引飛彈」。其核心導引系統包含兩部分:

  • GPS 衛星定位: 在正常情況下,火箭透過衛星信號持續修正誤差,讓精度達到 5 公尺 以內。
  • IMU 慣性測量單元(防干擾備案): 考慮到敵方會干擾 GPS,火箭內部裝有高精度的陀螺儀和加速度計。一旦衛星信號遺失,它會立刻切換到慣性導引,根據起飛時的速度與方向自主推算路徑。
  • 技術出處: 這被稱為「複合式導引(Hybrid Guidance)」,即便在電子戰環境下,也能確保火箭彈不會偏離目標太遠。
特性 傳統無導引砲彈 海馬斯 + AI 無人機
精度 (CEP) 50 ~ 200 公尺(靠數量覆蓋) < 5 公尺(一發致命)
反應時間 需人工校射、觀測、修正 自動座標轉譯,即刻打擊
彈藥消耗 極多(形成彈幕) 極少(精確點殺)
抗干擾能力 無(肉眼觀測) 極強(AI 邊緣運算 + 慣性導引)

3.精準修正的「推手」:氣動控制翼

海馬斯火箭彈的最前端有四片小型的前置控制翼 (Canards),能做到:

  • 動態修正: 在飛行過程中,導引電腦會以每秒數百次的速度監測實際軌跡與預設座標的偏差。
  • 氣動舵調整: 就像飛行員調整機翼一樣,這四片小翼會根據指令微幅偏轉,利用空氣動力來修正火箭的飛行路徑。
  • 「狙擊手」效果: 這讓它獲得了「70 公里狙擊手」的稱號,能夠在高速下精準擊中一棟建築物或是一台特定的車輛。

結論

從本文的剖析可以看出,科技在今日戰場上的份量愈來愈重,而無人載具的自主執行任務更是重中之重,甚至可說是實現以小搏大、不對稱作戰的最大功臣,顯然正是我們提升國防實力不可或缺的布署方向。

owenou
Shield AI:用 AI 驅動無人機重新定義前線

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Author: owenou

歐敏銓(Owen)曾投身IT、電子科技媒體報導十多年,因認同Maker運動的創新實作精神,創立MakerPRO社群媒體平台,致力結合媒體、產業與PRO Maker、開發者的社群力量,共同推展科技創造力。

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