Die Weiterentwicklung der Technologie der künstlichen Intelligenz hat zur Entstehung des verteilten Drohnenschwarmkampfs als einer neuen Form der Kriegsführung geführt. Angesichts der erheblichen Bedrohung durch Schwarmoperationen und der aktuellen Herausforderungen hinsichtlich Kosteneffizienz und Wirksamkeit bei der Bekämpfung von UAV-Schwärmen untersucht diese Studie Gegenmaßnahmen zur Täuschung der Navigation durch verteilte UAV-Schwärme. Das Papier bietet einen Überblick über den Entwicklungsstand verteilter UAV-Schwärme, analysiert die intelligenten Verhaltensmerkmale solcher Schwärme, untersucht den Täuschungsmechanismus der verteilten UAV-Schwarmnavigation und schlägt einen Entwurf für Gegenmaßnahmen zur Täuschungstäuschung der verteilten UAV-Schwarmnavigation vor. Darüber hinaus untersucht die Studie die Kontrollmethoden und prognostiziert die zukünftigen Trends bei Gegenmaßnahmen zur Täuschung der UAV-Schwarmnavigation mit dem Ziel, Erkenntnisse für den Umgang mit verteilten UAV-Schwarmbedrohungen in der Zukunft zu liefern.
Mit Fortschritten in der Schwarmintelligenz, Systemintegration, Netzwerkkommunikation und kollaborativen Steuerungstechnologien haben sich die Autonomie und Intelligenz von UAV-Schwärmen rasch weiterentwickelt. Die verteilte UAV-Schwarmtechnologie, die auf einer verteilten Architektur basiert, hat in verschiedenen Bereichen wie Wirtschaft, Lebensunterhalt, Militär und Landesverteidigung große Aufmerksamkeit erregt. In einem verteilten UAV-Schwarm sind halbautonome oder autonome einzelne UAVs über ein Netzwerk miteinander verbunden und bilden ein komplexes System. Jede einzelne Drohne verfügt über Erfassungs-, Rechen-, Kommunikations-, Entscheidungs- und Ausführungsfähigkeiten. Der verteilte UAV-Schwarm weist funktionale Verteilung, Dezentralisierung, Rekonfigurierbarkeit, starke Unverwundbarkeit, hohe Flexibilität und robuste Selbstheilung auf. Aufgrund ihrer geringen Größe, geringen Kosten, großen Anzahl, vielfältigen Funktionen und verteilten Koordination bieten verteilte Drohnenschwärme breite Anwendungsperspektiven und praktischen Wert, was sie zu einem Schwerpunkt der Forschung im Bereich der Schwarmintelligenz macht. Der beste Drohnen-Störsender.
Der Missbrauch der Schwarmtechnologie hat jedoch zu zunehmenden Risiken und Sicherheitsbedrohungen im Zusammenhang mit verteilten Drohnenschwärmen geführt und stellt erhebliche Gefahren für wichtiges Personal, sensible Bereiche und kritische Einrichtungen dar. Um dieser Bedrohung zu begegnen, können aktuelle Gegenmaßnahmen in drei Gruppen eingeteilt werden: Schwarm-zu-Schwarm, harte Gegenmaßnahmen und weiche Gegenmaßnahmen. Bei Swarm-to-Swarm werden Drohnenschwärme eingesetzt, um feindliche Schwärme zu bekämpfen. Zu den harten Gegenmaßnahmen gehören Abfangwaffen wie Phalanx-Systeme, gezielte Energiewaffen, elektromagnetische Railguns und Abfangvorhänge. Zu den sanften Gegenmaßnahmen gehören Funkunterdrückung, Funkblockierung und die Übernahme des Fernsteuerungsprotokolls. Diese Gegenmaßnahmen zielen hauptsächlich auf das gesamte Schwarmsystem ab, indem sie Brandschäden und Kommunikationsstörungen einzelner UAVs verursachen. Sie unterliegen jedoch Einschränkungen wie geringer Schadenswahrscheinlichkeit, hoher Kosteneffizienz und begrenzter Wirksamkeit.
Im Gegensatz dazu dient die Navigationstäuschung als kontrollierbare sanfte Gegenmaßnahme. Durch die Entwicklung simulierter Täuschungssignale für das UAV-Satellitennavigationsmodul ist es möglich, den Schwarm zu täuschen und sicher und kontrollierbar in ein bestimmtes Gebiet zu leiten und gleichzeitig Kollateralschäden zu vermeiden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, feindliche Drohnenschwärme einzufangen. Vor dem Hintergrund dieser Überlegungen untersucht diese Studie verteilte UAV-Schwarmnavigations- und Gegenmaßnahmenmethoden, um eine solide Unterstützung für die zukünftige Entwicklung verteilter UAV-Schwarm-Gegenmaßnahmentechnologie zu bieten und sich an den praktischen Anforderungen der Bekämpfung von UAV-Schwärmen auszurichten.
Analyse des aktuellen Status verteilter Drohnenschwärme
Verteilte UAV-Schwärme arbeiten auf einer verteilten Architektur und nutzen lokale Interaktionen zwischen Maschinen, um durch unabhängige Entscheidungsfindung und Informationsaustausch kollektive Intelligenz zu generieren. Dies ermöglicht es ihnen, durch gemeinsame Anstrengungen die Zielerkennung und die Treffergenauigkeit zu verbessern und Kampfeinsätze effizient durchzuführen. Im Gegensatz zu Pseudoschwärmen und zentralisierten UAV-Schwärmen verfügen verteilte Schwärme über Netzwerkkommunikationsfähigkeiten an jedem Knoten innerhalb des Netzwerks, sodass keine zentrale Steuerung durch einen zentralen Knoten erforderlich ist. Dadurch entstehen durch einfache Interaktionen zwischen Maschinen fortgeschrittene Gruppenintelligenz wie Selbstorganisation und kooperatives Verhalten. In den letzten Jahren hat sich in verschiedenen Ländern der Forschungsschwerpunkt hin zu verteilten Drohnenschwärmen verlagert.
Im Jahr 2016 führten die Vereinigten Staaten erfolgreich den „Partridge“-UAV-Schwarmflugtest durch, wie in Abbildung 2 dargestellt. Der Test umfasste den Einsatz eines Schwarms von „Partridge“-Mikro-UAVs von bemannten Flugplattformen wie der F-16 ohne vordefinierte Verfahren. Durch Informationsaustausch und koordinierte Entscheidungsfindung zwischen den Maschinen erreichte der Schwarm erfolgreich seinen vorgesehenen Zielort und führte Aufgaben zur Situationserkennung aus. Im Jahr 2019 starteten die Houthi-Streitkräfte im Jemen einen Schwarm von zehn Drohnen, um die Abqaiq-Raffinerie und das Khurais-Ölfeld in Saudi-Arabien anzugreifen. Im selben Jahr veranstaltete China die „Changlianzhisheng“ Unmanned Bee Swarm Joint Action Challenge, die sich auf die verteilte autonome Zusammenarbeit von Bienenschwärmen, die automatisierte Aufgabenplanung und -zuweisung, die dynamische Rekonstruktion von Schwarmnetzwerken, die domänenübergreifende gemeinsame Zusammenarbeit unbemannter Plattformen usw. konzentrierte Integration und Innovation von Taktiken mit Technologie. Diese Beispiele verdeutlichen das wachsende Interesse und die Fortschritte an verteilten Drohnenschwarmfähigkeiten.
