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文章阐述了复杂电磁环境下，无人机作战面临的新挑战。针对敌方干扰对无人机系统的影响，从通信链路、工程设计、战术运用等三个方面研究了无人机抗干扰技术和方法。
无人机是典型的无人化装备。作为新型装备之一，无人机拥有诸多优点：一是无人机能长时间工作，尤其可以执行一些枯燥无味、有放射性侵害和其它危险任务；二是无人机不需要设计驾驶员座舱，飞机采用非常规气动布局，隐身效果好，作战性能高；三是无人机环境适应性高，可以在各种恶劣条件下工作。另外，无人机还具有机动灵活、制造成本低、作战损失小等优点。白海湾战争以来，无人机已成为各国竞相发展的空中新宠。现代化战场中，大量电子设备广泛应用，导致电磁环境异常复杂。除了敌我共存的自然因素和人为无意干扰外，敌方针对性电磁干扰已经成为无人机作战的最大障碍。
复杂电磁环境下无人机作战新挑战
与有人机相比，无人机没有飞行员本地操作，所有作战行动均需要通过导航系统和遥测遥控系统远程实现。而无人机通信链路都是由各个电子设备组成，将不可避免的产生大量电磁辐射，从而被敌方发现甚至控制。伴随电子对抗技术的不断进步，无人机系统面临的挑战也越来越多。
通信链路受扰，测控手段失效
复杂电磁环境下，测控链路背景噪声大，信噪比降低，加之敌方有意电磁干扰，传输信道数据误码率增高，影响测控距离，导致无人机可控范围和作战半径下降，甚至导致通信中断，无人机与控制站失去联系。2012年，伊朗宣布捕获美军RQ-170“哨兵”无人机及“扫描鹰”无人机，就是通过入侵其控制链路实现的。链路受挫，情报信息失真
在复杂电磁环境下，无人机通信链路建立容易受到干扰，无人机可能会检测不到上行指令而拒绝执行任务，或接收错误指令而执行错误任务，也有可能在目标判断中出现虚警或漏报，致使下行情报信息失真，无法完成既定任务。导航受限，参照坐标失准
无人机的起降、巡航和遂行任务都离不开导航系统提供精确的坐标。复杂电磁环境中尤其是战时，卫星、陆基导航系统等有可能被干扰，而仅依靠惯性导航等自主导航方式，无法提供精确的定位数据，也不能修正巡航路线。伊拉克战争中，伊拉克采用全球定位系统（GPS）干扰机对付全球定位系统导航系统，致使多起美军无人机迷航，飞到土耳其和伊朗境内。
复杂电磁环境下无人机抗干扰技术
通信链路抗干扰技术
（1）扩频和信道编码抗干扰技术
扩频信号的信息隐蔽性好、抗干扰能力强，具有低截获、难破译等特点。目前无人机测控系统多采用直接序列扩频。测控信号经过伪随机码扩频扩展后，以较低能量的宽带信号在信道中传输，在接收端可以滤除大部分干扰，然后使用相同的伪码解扩，提取信噪比较高的有用信号。
在无人机测控系统数字化发展的过程中，为了有效的提高系统抗干扰性能，信源和信道编码技术是最常用技术。信源编码是在射频信号带宽和传输质量一定的情况下，通过降低基带信号速率提高抗截获能力，信道编码是通过纠错编码技术提高通信系统的抗干扰性能。
（2）自适应干扰抑制技术
自适应干扰抑制技术通过连续地测量跟踪信号和系统特性的变化，自动地改变系统结构和参数，保护系统尽可能地消除干扰影响。无人机通信、测控频段主要为L、C/X和Ku/Ka波段，该波段频率较高、方向性强，采用自适应调零天线收发信息可以从一定程度上抑制指向性瞄准式干扰，无人机自适应抗干扰系统原理如图1所示。
（3）导航系统抗干扰技术
无人机接收机的灵敏度非常高，而接收天线附近工作的设备又极容易造成环境电平上升，对导航系统造成干扰。一般情况下，可通过合理布局接收天线位置、加入滤波器或衰减器等技术降低干扰。
另外，为了保证无人机导航系统的实时定位精度，单独使用任何一种导航系统，都不能确保万无一失。从技术防御准备角度，应综合考虑多种导航技术，增强精确导航能力。尤其值得关注的是，为克服全球定位系统等国外定位技术存在的受制于人、易受干扰等问题，要积极开发利用中国自主研发的北斗卫星导航定位系统。目前，二代北斗卫星的性能已经接近全球定位系统，一旦部署完成，将大幅提高我军的精准打击能力，保证我军战时无人机导航系统的稳定和安全。
（4）控制系统抗干扰技术
1）数据通道抗干扰
无人机控制系统中，遥控输入指令最易受到干扰，电磁干扰信号多呈毛刺状、作用时间短，在无人机控制系统设计中可以对输入信号进行有效电平宽度检测来消除干扰，一般电磁干扰波的尖峰宽度为0.015ms。当设定指令检测脉宽为0.2时，可以有效抑制部分干扰信号。
2）系统运行监控
控制系统可以采用独立的“看门狗”程序实现对系统运行状态的监控。其基本原理如图2所示。
3）控制系统自诊断与自修复
测控链路的干扰信号能够破坏RAM区数据，系统必须随时校验数据正确性，由于RAM区数据量较大，逐一校验需要大量时间，也没有必要，可以仅针对当前飞行状态和飞控系统输出关键数据进行校验。
当软件检测到故障后，系统可以调用一定的模式进行故障规避。一般情况下，遇到故障后，无论故障的性质如何，均强制导入错误处理模块，软件重新初始化中断和硬件工作状态并清空任务队列。
工程设计上的抗干扰技术
为提高无人机的隐身效果，无人机表面可以采用复合材料构造，并涂覆雷达吸波材料。例如美军“捕食者”无人机的机身除了主梁以外，全部采用能降低反射雷达信号波能量的石墨合成材料，并对发动机进出气口和卫星通信天线做了特殊设计，其雷达信号特征只有0.1㎡，对雷达、红外和声传感器都有很强的隐身能力。此外，在无人机表面涂能吸收红外光的特制漆，在发动机燃料中注入防红外辐射的化学制剂，也可有效增大雷达和目视侦察难度。美军还研制了一种新的表面涂层材料：充电表面涂层。充电表面涂层具有可变色特性，表面颜色随背景的變化而变化。从地面往上看，无人机呈现与天空一样的蓝色，从空中往下看，无人机将呈现出与大地一样的颜色。根据美军试验结果表明，充电表面涂层可使雷达探测距离减小40%～50%。 （2）改进机体外形和机构设计
无人机可尽量采用减小电磁波反射的机身构造，采用新工艺将无人机各部件无缝连接，在机身各部分的连接处进行光滑处理，避免形成角度增强反射，并在凹口处采取相应的隐身措施。比如外机头采用碟式圆弧平面外形，可以有效缩小雷达反射面。
战术运用上的抗干扰手段
（1）多机多频齐飞，高中低空立体布放
通常情况下，敌方干扰是配合其作战意图而实施的，其干扰有一定的规律性可循。因此，在我无人机频率资源允许情况下，应区分平时、战时、备用，分配不同频段的频率，并且在受扰后能够自动更新切换，防敌侦察受扰。此外，还可以根据我方作战需要，用多架无人机编组成批次飞行，分别使用不同的频段，从高、中、低空立体布放。这样，在某一地域、某一时段、某一频段，只要部分无人机能保持通信，就可以一定程度地完成相应的任务[5]。
（2）电子对抗协同，海陆空基攻防配合
电子对抗中，无人机可以用作干扰机、电子对抗诱饵或反辐射攻击。战术运用中，无人机在空中比地面电子对抗的效果能提高70%～80%，电子对抗无人机可配合海基、陆基和空基电子对抗手段，对敌实施压制性的反干扰措施，攻防配合、形成干扰与反干扰、对抗与反对抗、压制与反压制的作战态势，配合我方的作战行动。
（3）实时监测电磁环境，适时待机协同作战
无人机一旦被干扰，导致测控失效时，可考虑使用长航时隐形低辐射无人机侦察，进入敌干扰区域后遥控关闭发射机，实时监测电磁环境。由于其只收不发，很难被地面敌方雷达跟踪探测，通过机载处理机自动判断电磁态势，一旦出现有利于我的电磁态势，则自动开启遥控发射机，传回相关信息，再由地面控制中心根据我方作战意图来决策无人机升空的时机、场合、数量，以及如何与其它作战分队协同作战。这样，可最低限度地减少无人机受扰的程度，最大程度地发挥无人机的效能。
结束语
未来信息化战场上，电子对抗贯穿于战争始终。一方面，无人机将在未来电子对抗中发挥重要作用，其作战效能将直接决定作战区域的防空警戒系统、武器控制系统能够发挥作用；另一方面，无人机对电磁环境的依赖性，又决定了它必须要想方设法克服复杂电磁环境对其作用效能的影响。因此，我们必须加速发展无人机对抗技術，研究新的抗干扰手段，提高无人机在复杂电磁环境下的生存能力。
无人机是典型的无人化装备。作为新型装备之一，无人机拥有诸多优点：一是无人机能长时间工作，尤其可以执行一些枯燥无味、有放射性侵害和其它危险任务；二是无人机不需要设计驾驶员座舱，飞机采用非常规气动布局，隐身效果好，作战性能高；三是无人机环境适应性高，可以在各种恶劣条件下工作。另外，无人机还具有机动灵活、制造成本低、作战损失小等优点。白海湾战争以来，无人机已成为各国竞相发展的空中新宠。现代化战场中，大量电子设备广泛应用，导致电磁环境异常复杂。除了敌我共存的自然因素和人为无意干扰外，敌方针对性电磁干扰已经成为无人机作战的最大障碍。
复杂电磁环境下无人机作战新挑战
与有人机相比，无人机没有飞行员本地操作，所有作战行动均需要通过导航系统和遥测遥控系统远程实现。而无人机通信链路都是由各个电子设备组成，将不可避免的产生大量电磁辐射，从而被敌方发现甚至控制。伴随电子对抗技术的不断进步，无人机系统面临的挑战也越来越多。
通信链路受扰，测控手段失效
复杂电磁环境下，测控链路背景噪声大，信噪比降低，加之敌方有意电磁干扰，传输信道数据误码率增高，影响测控距离，导致无人机可控范围和作战半径下降，甚至导致通信中断，无人机与控制站失去联系。2012年，伊朗宣布捕获美军RQ-170“哨兵”无人机及“扫描鹰”无人机，就是通过入侵其控制链路实现的。链路受挫，情报信息失真
在复杂电磁环境下，无人机通信链路建立容易受到干扰，无人机可能会检测不到上行指令而拒绝执行任务，或接收错误指令而执行错误任务，也有可能在目标判断中出现虚警或漏报，致使下行情报信息失真，无法完成既定任务。导航受限，参照坐标失准
无人机的起降、巡航和遂行任务都离不开导航系统提供精确的坐标。复杂电磁环境中尤其是战时，卫星、陆基导航系统等有可能被干扰，而仅依靠惯性导航等自主导航方式，无法提供精确的定位数据，也不能修正巡航路线。伊拉克战争中，伊拉克采用全球定位系统（GPS）干扰机对付全球定位系统导航系统，致使多起美军无人机迷航，飞到土耳其和伊朗境内。
复杂电磁环境下无人机抗干扰技术
通信链路抗干扰技术
（1）扩频和信道编码抗干扰技术
扩频信号的信息隐蔽性好、抗干扰能力强，具有低截获、难破译等特点。目前无人机测控系统多采用直接序列扩频。测控信号经过伪随机码扩频扩展后，以较低能量的宽带信号在信道中传输，在接收端可以滤除大部分干扰，然后使用相同的伪码解扩，提取信噪比较高的有用信号。
在无人机测控系统数字化发展的过程中，为了有效的提高系统抗干扰性能，信源和信道编码技术是最常用技术。信源编码是在射频信号带宽和传输质量一定的情况下，通过降低基带信号速率提高抗截获能力，信道编码是通过纠错编码技术提高通信系统的抗干扰性能。
（2）自适应干扰抑制技术
自适应干扰抑制技术通过连续地测量跟踪信号和系统特性的变化，自动地改变系统结构和参数，保护系统尽可能地消除干扰影响。无人机通信、测控频段主要为L、C/X和Ku/Ka波段，该波段频率较高、方向性强，采用自适应调零天线收发信息可以从一定程度上抑制指向性瞄准式干扰，无人机自适应抗干扰系统原理如图1所示。
（3）导航系统抗干扰技术
无人机接收机的灵敏度非常高，而接收天线附近工作的设备又极容易造成环境电平上升，对导航系统造成干扰。一般情况下，可通过合理布局接收天线位置、加入滤波器或衰减器等技术降低干扰。
另外，为了保证无人机导航系统的实时定位精度，单独使用任何一种导航系统，都不能确保万无一失。从技术防御准备角度，应综合考虑多种导航技术，增强精确导航能力。尤其值得关注的是，为克服全球定位系统等国外定位技术存在的受制于人、易受干扰等问题，要积极开发利用中国自主研发的北斗卫星导航定位系统。目前，二代北斗卫星的性能已经接近全球定位系统，一旦部署完成，将大幅提高我军的精准打击能力，保证我军战时无人机导航系统的稳定和安全。
（4）控制系统抗干扰技术
1）数据通道抗干扰
无人机控制系统中，遥控输入指令最易受到干扰，电磁干扰信号多呈毛刺状、作用时间短，在无人机控制系统设计中可以对输入信号进行有效电平宽度检测来消除干扰，一般电磁干扰波的尖峰宽度为0.015ms。当设定指令检测脉宽为0.2时，可以有效抑制部分干扰信号。
2）系统运行监控
控制系统可以采用独立的“看门狗”程序实现对系统运行状态的监控。其基本原理如图2所示。
3）控制系统自诊断与自修复
测控链路的干扰信号能够破坏RAM区数据，系统必须随时校验数据正确性，由于RAM区数据量较大，逐一校验需要大量时间，也没有必要，可以仅针对当前飞行状态和飞控系统输出关键数据进行校验。
当软件检测到故障后，系统可以调用一定的模式进行故障规避。一般情况下，遇到故障后，无论故障的性质如何，均强制导入错误处理模块，软件重新初始化中断和硬件工作状态并清空任务队列。
工程设计上的抗干扰技术
为提高无人机的隐身效果，无人机表面可以采用复合材料构造，并涂覆雷达吸波材料。例如美军“捕食者”无人机的机身除了主梁以外，全部采用能降低反射雷达信号波能量的石墨合成材料，并对发动机进出气口和卫星通信天线做了特殊设计，其雷达信号特征只有0.1㎡，对雷达、红外和声传感器都有很强的隐身能力。此外，在无人机表面涂能吸收红外光的特制漆，在发动机燃料中注入防红外辐射的化学制剂，也可有效增大雷达和目视侦察难度。美军还研制了一种新的表面涂层材料：充电表面涂层。充电表面涂层具有可变色特性，表面颜色随背景的變化而变化。从地面往上看，无人机呈现与天空一样的蓝色，从空中往下看，无人机将呈现出与大地一样的颜色。根据美军试验结果表明，充电表面涂层可使雷达探测距离减小40%～50%。 （2）改进机体外形和机构设计
无人机可尽量采用减小电磁波反射的机身构造，采用新工艺将无人机各部件无缝连接，在机身各部分的连接处进行光滑处理，避免形成角度增强反射，并在凹口处采取相应的隐身措施。比如外机头采用碟式圆弧平面外形，可以有效缩小雷达反射面。
战术运用上的抗干扰手段
（1）多机多频齐飞，高中低空立体布放
通常情况下，敌方干扰是配合其作战意图而实施的，其干扰有一定的规律性可循。因此，在我无人机频率资源允许情况下，应区分平时、战时、备用，分配不同频段的频率，并且在受扰后能够自动更新切换，防敌侦察受扰。此外，还可以根据我方作战需要，用多架无人机编组成批次飞行，分别使用不同的频段，从高、中、低空立体布放。这样，在某一地域、某一时段、某一频段，只要部分无人机能保持通信，就可以一定程度地完成相应的任务[5]。
（2）电子对抗协同，海陆空基攻防配合
电子对抗中，无人机可以用作干扰机、电子对抗诱饵或反辐射攻击。战术运用中，无人机在空中比地面电子对抗的效果能提高70%～80%，电子对抗无人机可配合海基、陆基和空基电子对抗手段，对敌实施压制性的反干扰措施，攻防配合、形成干扰与反干扰、对抗与反对抗、压制与反压制的作战态势，配合我方的作战行动。
（3）实时监测电磁环境，适时待机协同作战
无人机一旦被干扰，导致测控失效时，可考虑使用长航时隐形低辐射无人机侦察，进入敌干扰区域后遥控关闭发射机，实时监测电磁环境。由于其只收不发，很难被地面敌方雷达跟踪探测，通过机载处理机自动判断电磁态势，一旦出现有利于我的电磁态势，则自动开启遥控发射机，传回相关信息，再由地面控制中心根据我方作战意图来决策无人机升空的时机、场合、数量，以及如何与其它作战分队协同作战。这样，可最低限度地减少无人机受扰的程度，最大程度地发挥无人机的效能。
结束语
未来信息化战场上，电子对抗贯穿于战争始终。一方面，无人机将在未来电子对抗中发挥重要作用，其作战效能将直接决定作战区域的防空警戒系统、武器控制系统能够发挥作用；另一方面，无人机对电磁环境的依赖性，又决定了它必须要想方设法克服复杂电磁环境对其作用效能的影响。因此，我们必须加速发展无人机对抗技術，研究新的抗干扰手段，提高无人机在复杂电磁环境下的生存能力。