烏克蘭6月1日對(duì)多個(gè)俄羅斯軍事基地的襲擊摧毀或損壞了多達(dá)41架俄羅斯飛機(jī)，其中包括該國(guó)一些最先進(jìn)的轟炸機(jī)。據(jù)估計(jì)，損失總額從 20 億美元到 70 億美元不等。據(jù)稱，烏克蘭的行動(dòng)計(jì)劃了一年半，但其復(fù)雜性異常特殊：據(jù)報(bào)道，烏克蘭特工通過(guò)卡車將數(shù)十架第一人稱攻擊無(wú)人機(jī)走私到俄羅斯，將它們放置在目標(biāo)飛機(jī)在停機(jī)坪上容易受到攻擊的空軍基地附近。這些基地包括一個(gè)位于距離烏克蘭 4,300 公里的伊爾庫(kù)茨克，另一個(gè)位于距離烏克蘭 1,800 公里的摩爾曼斯克南部。烏克蘭的遠(yuǎn)程飛行員隨后同時(shí)發(fā)射了殺手級(jí)無(wú)人機(jī)。這場(chǎng)影響深遠(yuǎn)的行動(dòng)被譽(yù)為迄今為止戰(zhàn)爭(zhēng)中最有創(chuàng)意和最大膽的行動(dòng)。事實(shí)上，IEEE Spectrum 一直在定期報(bào)道烏克蘭軍用無(wú)人機(jī)計(jì)劃的進(jìn)展，包括進(jìn)攻和防御，以及空中、海洋和陸地任務(wù)。在這篇文章中，最初發(fā)布于 4 月 6 日，我們描述了另一項(xiàng)大膽的烏克蘭無(wú)人機(jī)計(jì)劃，該計(jì)劃正在應(yīng)用基于人工智能的導(dǎo)航軟件，使殺手級(jí)無(wú)人機(jī)即使在存在嚴(yán)重干擾的情況下也能導(dǎo)航到目標(biāo)。

愛(ài)沙尼亞初創(chuàng)公司 KrattWorks 于 2022 年年中向?yàn)蹩颂m派遣了第一批 Ghost Dragon ISR 四軸飛行器后，該公司的官員認(rèn)為他們可能有六個(gè)月左右的時(shí)間需要重新構(gòu)思無(wú)人機(jī)以應(yīng)對(duì)新的戰(zhàn)場(chǎng)現(xiàn)實(shí)。46 厘米寬的飛行器比后來(lái)定義對(duì)俄羅斯無(wú)人機(jī)戰(zhàn)爭(zhēng)早期的業(yè)余愛(ài)好者級(jí)無(wú)人機(jī)要堅(jiān)固得多。但在短短的三個(gè)月內(nèi)，愛(ài)沙尼亞團(tuán)隊(duì)意識(shí)到他們精心調(diào)整的設(shè)備已經(jīng)過(guò)時(shí)了。

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干擾和欺騙是抵御無(wú)人機(jī)攻擊的唯一有效防御措施，干擾和欺騙的快速發(fā)展使該團(tuán)隊(duì)踏上了一場(chǎng)永無(wú)止境的創(chuàng)新馬拉松。它的最新技術(shù)是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)的光學(xué)導(dǎo)航系統(tǒng)，即使所有無(wú)線電和衛(wèi)星導(dǎo)航鏈路都受到干擾，無(wú)人機(jī)也能繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)。它于 12 月開(kāi)始在烏克蘭進(jìn)行測(cè)試，這是抗干擾、自主 UAV（無(wú)人駕駛飛行器）趨勢(shì)的一部分。這些新飛行員預(yù)示著無(wú)人機(jī)與電子戰(zhàn)的干擾和欺騙的無(wú)休止斗爭(zhēng)的另一個(gè)階段，電子戰(zhàn)旨在切斷無(wú)人機(jī)與其作員之間的聯(lián)系?，F(xiàn)在有數(shù)以萬(wàn)計(jì)的干擾器橫跨戰(zhàn)爭(zhēng)的前線，抵御無(wú)人機(jī)，這些無(wú)人機(jī)不僅會(huì)殺死士兵，還會(huì)摧毀裝甲車、其他無(wú)人機(jī)、工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施，甚至坦克。

在 2024 年烏克蘭基輔附近的測(cè)試期間，一名技術(shù)人員準(zhǔn)備發(fā)布配備 Auterion 軟件的無(wú)人機(jī)。 賈斯蒂娜·米爾尼凱維奇

“電子戰(zhàn)的情況發(fā)展得非?？?，”KrattWorks 的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席運(yùn)營(yíng)官 Martin Karmin 說(shuō)。“我們必須不斷迭代。這就像一場(chǎng)貓捉老鼠的游戲。

我在愛(ài)沙尼亞首都塔林郊區(qū)的公司總部見(jiàn)到了 Karmin。向東僅幾百公里處是這個(gè)小國(guó)與俄羅斯的邊界，俄羅斯是它的前壓迫者。38 歲的 Karmin 還不到記得俄羅斯統(tǒng)治下的生活是什么樣子的年紀(jì)，但他聽(tīng)說(shuō)過(guò)很多。他和他的同事們，其中大多數(shù)是愛(ài)沙尼亞國(guó)防聯(lián)盟（Estonian Defense League）的志愿者成員，他們對(duì)俄羅斯“不抱任何幻想”，他聳聳肩說(shuō)。

他承認(rèn)，他的公司既是幫助烏克蘭，也是武裝愛(ài)沙尼亞。當(dāng)然，愛(ài)沙尼亞并未正式與俄羅斯交戰(zhàn)，但多年來(lái)，兩國(guó)邊境附近地區(qū)一直受到衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（如歐盟伽利略衛(wèi)星）的持續(xù)干擾，迫使塔爾圖機(jī)場(chǎng)偶爾取消航班。11 月，衛(wèi)星圖像顯示，俄羅斯正在波羅的海國(guó)家邊境擴(kuò)建其軍事基地。

“我們是一個(gè)小國(guó)家，”Karmin 說(shuō)。“創(chuàng)新是我們唯一的機(jī)會(huì)。”

通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航

在 KrattWorks 寬敞的白墻車間里，幾名工程師正在測(cè)試軟件。在占據(jù)房間的大型赭石桌上，展示了 KrattWorks 的精選設(shè)備，包括幾架用作空中誘餌的固定翼煙色無(wú)人機(jī)，以及該公司的旗艦產(chǎn)品 Ghost Dragon ISR 四軸飛行器。

現(xiàn)在是第三代，Ghost Dragon 自 2022 年以來(lái)已經(jīng)走過(guò)了漫長(zhǎng)的道路。它最初的命令和控制頻段無(wú)線電很快被智能跳頻系統(tǒng)所取代，該系統(tǒng)不斷掃描可用頻譜，尋找沒(méi)有干擾的頻段。它允許作員在六個(gè)無(wú)線電頻段之間切換以保持控制，即使在面對(duì)敵對(duì)干擾時(shí)也能發(fā)回視頻。

Krattworks 的 Ghost Dragon 偵察無(wú)人機(jī)可以通過(guò)檢測(cè)飛過(guò)的地標(biāo)來(lái)自主導(dǎo)航。 克拉特工廠

無(wú)人機(jī)的雙頻衛(wèi)星導(dǎo)航接收器可以在四種主要衛(wèi)星定位服務(wù)之間切換：GPS、Galileo、中國(guó)的北斗和俄羅斯的 GLONASS。它通過(guò)防欺騙算法進(jìn)行了增強(qiáng)，該算法將衛(wèi)星導(dǎo)航輸入與來(lái)自機(jī)載傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。該系統(tǒng)提供保護(hù)，防止復(fù)雜的欺騙攻擊，這些攻擊試圖通過(guò)說(shuō)服無(wú)人機(jī)飛行的高度比實(shí)際高度高得多來(lái)誘騙無(wú)人機(jī)自毀。

四軸飛行器啞光灰色機(jī)身的核心是一臺(tái)支持機(jī)器視覺(jué)的計(jì)算機(jī)，運(yùn)行 1 GHz Arm 處理器，為 Ghost Dragon 提供了最新的超能力：無(wú)需訪問(wèn)任何全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng) （GNSS） 即可自主導(dǎo)航的能力。為此，計(jì)算機(jī)運(yùn)行一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)就像老式旅行者一樣，將地標(biāo)的視圖與地圖上的位置進(jìn)行比較，以確定其位置。更準(zhǔn)確地說(shuō)，無(wú)人機(jī)使用來(lái)自向下光學(xué)相機(jī)的實(shí)時(shí)視圖，將它們與存儲(chǔ)的衛(wèi)星圖像進(jìn)行比較，以確定其位置。

“即使它迷路了，它也可以識(shí)別一些模式，比如十字路口，并更新它的位置，”Karmin 說(shuō)。“它可以在某種程度上做出自己的決定，要么返回家園，要么飛過(guò)干擾氣泡，直到它能夠再次重建 GNSS 鏈接?！?/p>

設(shè)計(jì)具有高單位成本殺傷力的無(wú)人機(jī)

正如機(jī)槍和坦克定義了第一次世界大戰(zhàn)一樣，無(wú)人機(jī)已成為烏克蘭對(duì)抗俄羅斯的象征。正是被圍困的烏克蘭首次顛覆了軍用無(wú)人機(jī)的概念。烏克蘭開(kāi)始購(gòu)買大量?jī)r(jià)值幾百美元的現(xiàn)成傳單——電影制作人和愛(ài)好者使用的那種——并將它們變成高度致命的武器，而不是每個(gè)價(jià)值數(shù)千萬(wàn)美元的捕食者和收割者。《紐約時(shí)報(bào)》最近的一項(xiàng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在持續(xù)的沖突中，無(wú)人機(jī)占死傷人數(shù)的 70%。

“我們的火炮比俄羅斯少得多，所以我們不得不用無(wú)人機(jī)來(lái)補(bǔ)償，”總部位于基輔的電子戰(zhàn)公司 Kvertus 的商務(wù)總監(jiān) Serhii Skoryk 說(shuō)?！耙幻秾?dǎo)彈可能價(jià)值 100 萬(wàn)美元，可能殺死 12 或 20 人。但花 100 萬(wàn)美元，你可以買 10,000 架無(wú)人機(jī)，每架無(wú)人機(jī)上放四枚手榴彈，它們會(huì)殺死 1,000 甚至 2,000 人或摧毀 200 輛坦克。

在哈爾科夫州的俄羅斯邊境附近，一名烏克蘭士兵為 2025 年 1 月 16 日的襲擊準(zhǔn)備第一人稱視角無(wú)人機(jī)。何塞·科隆/阿納多盧/蓋蒂圖片社

干擾和欺騙等電子戰(zhàn)技術(shù)旨在消除無(wú)人機(jī)威脅。如果無(wú)人機(jī)被卡住并與飛行員失去聯(lián)系，并且還失去了空間方位，那么它要么墜毀，要么隨機(jī)飛走，直到電池耗盡。根據(jù)英國(guó)國(guó)防智庫(kù)皇家聯(lián)合軍種研究所的數(shù)據(jù)，烏克蘭每月可能損失約 10,000 架無(wú)人機(jī)，主要是由于干擾。這個(gè)數(shù)字包括無(wú)法到達(dá)目標(biāo)的裝滿爆炸物的神風(fēng)敢死隊(duì)無(wú)人機(jī)，以及像 KrattWorks 的 Ghost Dragon 這樣的監(jiān)視和偵察無(wú)人機(jī)，旨在延長(zhǎng)服役時(shí)間。

“無(wú)人機(jī)已經(jīng)成為一種消耗品，”Karmin 說(shuō)。“你可能會(huì)從偵察無(wú)人機(jī)中獲得 10 到 15 個(gè)任務(wù)，然后它必須已經(jīng)得到回報(bào)，因?yàn)槟氵t早會(huì)失去它。”

俄羅斯在 2024 年夏天邁出了意想不到的一步，放棄了復(fù)雜的無(wú)線控制，轉(zhuǎn)而使用配備光纖線軸的硬接線無(wú)人機(jī)。

因此，沖突雙方的技術(shù)人才一直在努力規(guī)避電子防御。從 2024 年初開(kāi)始，俄羅斯采取了意想不到的一步，部署了裝有光纖線軸的硬接線無(wú)人機(jī)。就像兒童風(fēng)箏上的扭曲變體一樣，致命的無(wú)人機(jī)可以在距離控制器 20 公里或更遠(yuǎn)的地方冒險(xiǎn)，細(xì)如發(fā)絲的光纖漂浮在它們身后，提供不受干擾的連接。

“目前，沒(méi)有針對(duì)光纖無(wú)人機(jī)的保護(hù)措施，”烏克蘭無(wú)人機(jī)初創(chuàng)公司 Huless 的聯(lián)合創(chuàng)始人 Vadym Burukin 告訴 IEEE Spectrum?！岸砹_斯人很快就擴(kuò)展了這個(gè)解決方案，現(xiàn)在他們正在用這些無(wú)人機(jī)使戰(zhàn)線飽和。這對(duì)烏克蘭來(lái)說(shuō)是一個(gè)巨大的問(wèn)題。

無(wú)人機(jī)作員擊敗電子干擾的一種方法是通過(guò)光纖線路與無(wú)人機(jī)通信，該光纖線路在無(wú)人機(jī)飛行時(shí)從線軸中支付。這是俄羅斯部隊(duì)喜歡的一種策略，盡管這架特殊的第一人稱視角無(wú)人機(jī)是烏克蘭的。它于 2025 年 1 月 29 日在基輔附近進(jìn)行了演示。埃弗雷姆·盧卡茨基/美聯(lián)社

烏克蘭也嘗試了光纖，但這項(xiàng)技術(shù)并沒(méi)有像現(xiàn)在這樣起飛?！肮饫w的成本從 500 美元起，在許多情況下，這比無(wú)人機(jī)本身還要高，”Burukin 說(shuō)。“如果你在攜帶炸藥的無(wú)人機(jī)中使用它，你會(huì)失去一些容量，因?yàn)槟阌须娎|的重量。”額外的重量也意味著偵察無(wú)人機(jī)中質(zhì)量更好的相機(jī)、傳感器和計(jì)算機(jī)的容量會(huì)減少。

小型無(wú)人機(jī)可能很快就會(huì)做出殺或不殺的決定

相反，烏克蘭看到了自主導(dǎo)航的未來(lái)。今年 7 月，美國(guó)供應(yīng)商 Auterion 配備自主導(dǎo)航系統(tǒng)的神風(fēng)敢死隊(duì)無(wú)人機(jī)摧毀了一列裝有干擾裝置的俄羅斯坦克。

“打擊這些坦克真的很難，因?yàn)樗鼈儠?huì)堵塞所有東西，”Burukin 說(shuō)?！皫в凶詣?dòng)駕駛儀的無(wú)人機(jī)是唯一可以阻止他們的設(shè)備?！?/p>

Auterion 的“終端制導(dǎo)”系統(tǒng)使用已知的地標(biāo)來(lái)定位無(wú)人機(jī)，因?yàn)樗趯ふ夷繕?biāo)。 奧特里昂

Auterion 首席執(zhí)行官 Lorenz Meier 表示，用于打擊這些坦克的技術(shù)稱為終端制導(dǎo)，是邁向智能、完全自主無(wú)人機(jī)的第一步。該系統(tǒng)允許無(wú)人機(jī)直接克服干擾，無(wú)論受保護(hù)的目標(biāo)是坦克、戰(zhàn)壕還是軍用機(jī)場(chǎng)。

“如果你在一公里外鎖定目標(biāo)，并且在接近目標(biāo)時(shí)被卡住，那沒(méi)關(guān)系，”Meier 在接受采訪時(shí)說(shuō)?！澳悴粫?huì)像手動(dòng)作員那樣失去目標(biāo)?！?/p>

KrattWorks 試用的視覺(jué)導(dǎo)航技術(shù)是下一步，也是一項(xiàng)今年才進(jìn)入戰(zhàn)場(chǎng)的創(chuàng)新。Meier 預(yù)計(jì)，到 2025 年底，包括他自己的公司將推出完全自主的解決方案，包括視覺(jué)導(dǎo)航以克服 GPS 干擾，以及終端引導(dǎo)和智能目標(biāo)識(shí)別。

“作員只會(huì)決定打擊的區(qū)域，但關(guān)于目標(biāo)的決定是由無(wú)人機(jī)做出的，”Meier 解釋說(shuō)?！八呀?jīng)用制導(dǎo)炮彈完成了，但有了無(wú)人機(jī)，你可以在大規(guī)模和更遠(yuǎn)的距離上做到這一點(diǎn)?！?/p>

Auterion 成立于 2017 年，旨在為雜貨配送等民用應(yīng)用生產(chǎn)無(wú)人機(jī)軟件，并于 2024 年初投身戰(zhàn)爭(zhēng)，其動(dòng)機(jī)是為民主國(guó)家配備技術(shù)，幫助他們抵御專制政權(quán)。從那時(shí)起，該公司與烏克蘭無(wú)人機(jī)制造商和部隊(duì)密切合作，取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。

“一枚價(jià)值 100 萬(wàn)美元的導(dǎo)彈可能殺死 12 或 20 人。但花 100 萬(wàn)美元，你可以買 10,000 架無(wú)人機(jī)，每架無(wú)人機(jī)上放四枚手榴彈，它們會(huì)殺死 1,000 甚至 2,000 人或摧毀 200 輛坦克?！猄erhii Skoryk，Kvertus

但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，烏克蘭無(wú)法承受購(gòu)買西方設(shè)備的費(fèi)用，該國(guó)的人均 GDP 為 5,760 美元，遠(yuǎn)低于歐洲 38,270 美元的平均水平。幸運(yùn)的是，烏克蘭可以利用其工程勞動(dòng)力，這是歐洲最大的勞動(dòng)力之一。戰(zhàn)前，烏克蘭是希望建立 IT 和軟件開(kāi)發(fā)中心的西方公司的首選之地。這些工人中的許多人后來(lái)加入了烏克蘭的 DIY 軍事技術(shù)員 （“miltech”） 發(fā)展運(yùn)動(dòng)。

一家生產(chǎn)遠(yuǎn)程神風(fēng)敢死隊(duì)無(wú)人機(jī)的烏克蘭初創(chuàng)公司的一名工程師和創(chuàng)始人出于安全考慮不愿透露姓名，他告訴 Spectrum，該公司開(kāi)始開(kāi)發(fā)自己的計(jì)算機(jī)和自主導(dǎo)航軟件，用于目標(biāo)跟蹤，“只是為了降低價(jià)格”。這位工程師表示，烏克蘭初創(chuàng)公司提供先進(jìn)的軍用無(wú)人機(jī)技術(shù)，而價(jià)格只是西方老牌競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手收費(fèi)的一小部分。

在 2022 年 2 月俄羅斯入侵烏克蘭后的三年內(nèi)，烏克蘭產(chǎn)生了一個(gè)世界級(jí)的國(guó)防技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)，不僅吸引了西方創(chuàng)新者加入，而且經(jīng)常超越他們。烏克蘭成功的關(guān)鍵是快速迭代和與前線部隊(duì)的密切合作。這個(gè)公式也適用于 Auterion?！叭绻阆氪蛟煲豢铑I(lǐng)先的產(chǎn)品，你需要在最需要產(chǎn)品的地方，”Meier 說(shuō)?！斑@就是我們?cè)跒蹩颂m的原因?！?/p>

來(lái)自烏克蘭初創(chuàng)公司 Huless 的 Burukin 認(rèn)為，自主性在未來(lái)的無(wú)人機(jī)戰(zhàn)爭(zhēng)中將發(fā)揮比俄羅斯光纖更大的作用。自主無(wú)人機(jī)不僅可以逃避干擾，而且它們的航程僅受電池存儲(chǔ)的限制。與有線無(wú)人機(jī)相比，它們還可以攜帶更多的炸藥或更好的攝像頭和傳感器。最重要的是，他們對(duì)作員的要求不高。

“在理想情況下，無(wú)人機(jī)應(yīng)該起飛、飛行、找到目標(biāo)、打擊目標(biāo)并報(bào)告任務(wù)，”Burukin 說(shuō)?！斑@就是發(fā)展的方向?！?/p>

貓捉老鼠的游戲遠(yuǎn)未結(jié)束。包括 KrattWorks 在內(nèi)的公司已經(jīng)在考慮下一項(xiàng)創(chuàng)新，這將使無(wú)人機(jī)戰(zhàn)更便宜、更具殺傷力。例如，通過(guò)創(chuàng)建無(wú)人機(jī)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，他們可以派遣一架復(fù)雜的情報(bào)、監(jiān)視和偵察無(wú)人機(jī)，然后是一群更簡(jiǎn)單的神風(fēng)敢死隊(duì)無(wú)人機(jī)，以使用視覺(jué)導(dǎo)航來(lái)查找和攻擊目標(biāo)。

“你可以發(fā)送 10 架無(wú)人機(jī)，但因?yàn)樗鼈兛梢宰约猴w行，所以你不需要一個(gè)超級(jí)熟練的作員來(lái)控制每架無(wú)人機(jī)，”KrattWorks 的 Karmin 指出，他密切關(guān)注烏克蘭的技術(shù)發(fā)展，同時(shí)具有專業(yè)興趣、個(gè)人同理心和不祥的預(yù)感。他很少有一天不考慮俄羅斯在愛(ài)沙尼亞?wèn)|部邊境附近不斷擴(kuò)大的軍事存在。

“我們?cè)趷?ài)沙尼亞的人不多，”他說(shuō)?！拔覀冇肋h(yuǎn)不會(huì)有足夠的熟練無(wú)人機(jī)飛行員。我們必須找到另一種方法。