“击落”RQ-170 的可能方法

目前，采用何种干扰方式“击落”RQ-170众说纷纭。伊朗方面说“破解数据链，输入引导数据致其迫降”。这一说法被理解为采用类似“黑客”攻击的方式实施了网络攻击，但被大多数军事专家所否定。因为这个难度太大，而且是碰运气。其“击落”点深入伊朗境内225千米，因此采用卫星数据链的可能性较大。卫星数据链天线方向通常向上，且波束较窄，被电子侦察到是有可能的，但得到稳定的可破译信号的难度较大。因此通过破译而进入飞机内部数据链系统的可能性不大。最有可能的是采用GPS信号欺骗的方式，并辅助有其它多种干扰方式。

可能的电子干扰方式针对无人机的无线电干扰通常有阻塞式干扰和瞄准式干扰，以及欺骗式干扰。阻塞式干扰频带宽，但能量分散且敌我不分。瞄准式干扰能量较为集中，但需要掌握敌方工作频率。欺骗式干扰则是要破解或复制敌方信号，与被干扰对象形成应答关系。这几种方式在对GPS卫星信号的干扰上都存在。

阻塞式和瞄准式干扰是通过发射干扰信号压制GPS卫星信号，使GPS接收机接收不到信号而无法定位，达到干扰目的。这种干扰技术门槛比较低，易于推广。目前市场上就有商用干扰器，可以屏蔽数米范围内的GPS信号，使汽车或商品上的GPS跟踪器失效。俄罗斯设计的廉价GPS干扰机现在到处可以买到，甚至可通过因特网采购到。这种干扰机重3~10千克（不含电池），价格低于5万美元，能对美国现有GPS系统的四个频段实施有效干扰，但作用距离有限。

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▶无人机的地面控制站，不仅可以接收无人机侦察到的信息，还可控制无人机的飞行

欺骗式干扰是发射与GPS信号具有相同参数（只有信息码不同）的假信号，干扰GPS接收机，使其产生错误的定位信息，这使其所需功率大为降低。研究表明，输出100毫瓦的全向天线干扰机就可能对16千米范围内使用GPS制导的导弹和炸弹造成严重干扰；输出100瓦的全向天线干扰机，可使1 000千米范围内该种武器的GPS受到干扰。这使美军担忧“只要敌方装备了简易的干扰机，就很容易破坏美军利用精确制导武器进行外科手术式打击的能力”。俄罗斯在1999年研制出一种便携式干扰机，干扰功率为8瓦，可以对美国GPS卫星使用的两个频段进行干扰，也可以干扰GLONASS的两个波段。这种欺骗式干扰原先只是为降低GPS制导武器的打击精度，但只要巧妙利用，就可以发展成更新的欺骗模式，实现“俘获”RQ-170的目的。这很可能就是伊朗使用的导航系统虚拟技术。

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▶被伊朗“俘获”的RQ-170，其翼身结合部的两个隆起里面可能装有平板相控阵卫星天线

虚拟导航系统构建这种方式实际是利用各种方法虚拟构建一个无线电导航环境，其频率和编码均与某个异地实际GPS信号相同，GPS接收机就会接收这个异地位置坐标信息，从而达到欺骗无人机的目的。这一方法最早是美国为对抗GPS干扰而开发的。美国国防预研局（DARPA）为对付敌方干扰机对GPS的干扰，研究了一种与以往完全不同的技术途径，即GPS伪星座方案。该方案是利用装载在无人机或地面上的转发器，在战场上空构成一个伪GPS星座，由它以高功率播发经放大的加密GPS信号，以压制敌方干扰信号，为己方或盟友提供精确导航信号。由于使用真正的GPS星座导航时，GPS接收机开始必须知道卫星的位置信息，因此GPS伪卫星将使用低数据速率信息，将4 颗移动的伪卫星的位置告诉接收机。按照机载伪卫星方案，无人机必须不断地播放它们的位置信息。与使用真实卫星星座相比，GPS定位精度的总误差将增加约20%。美国国防预研局在7 600米高的“军刀”运输机和3 000米高的“猎人”无人机测试的伪卫星表明：使用机载伪卫星，定位精度降低到了4.3米，而使用真实卫星的定位精度是2.7米。为了提高定位精度，4颗伪卫星不必都安装到无人机上，可以组合使用地面站和无人机，缺点是覆盖区域将减小。如果伪卫星发射100瓦的信号，地面接收机接收的信号强度将比使用真实卫星时提高45分贝，从而避免敌方的干扰。美国已在由3个飞行中的伪卫星和一个地面站组成的伪星座上对这一能力进行过测试。

虽然这一技术是为对抗GPS干扰而开发的，但如果无人机或地面站转发的是加入一定距离差的信号，那么较强的转发信号就会淹没真正的卫星信号，从而使接收机接收到加入误差的数据，使无人机或制导武器上的制导系统偏离实际位置一定距离。例如，如果在转发信号中都加入50千米误差，则制导炸弹只会打击50千米外的虚拟目标，飞机可能也会认为自己在50千米外的某个位置飞行。如果加入的是RQ-170驻阿富汗某地的机场与伊朗某机场的方位差，RQ-170就会把伊朗某机场误认为是阿富汗某地的机场。这一技术的关键是要对GPS信号迅速解码，并成功将误差信号加入接收到的GPS信号中，然后转发出去。

实际上还有一种简单的、无需解码破译的虚拟导航系统构建方法，就是目前许多国家开发的“镜像”干扰技术。这是运用通信中继原理，把一个地方接收到的GPS信号通过中继通信链路传送到另外一个地方放大转播，从而回避了解码难题。这种方式只要掌握卫星的下行频率，运用解调方式将一地的位置信息调制成电信号，再利用无线电台、有线网络、民用移动通信网络等方式中继传送到异地，并运用与卫星相同的下行频率以大功率放送出去，就可在异地一定范围内构建一个新的导航系统。例如，如果把上海某机场的GPS信号通过网络实时传送到北京机场，并通过转发器在GPS频点上放大播放，即可压制实际GPS卫星信号，在北京机场一定范围内构建一个上海机场的“克隆”导航环境，这个范围内的GPS接收机将显示上海某机场的信息。

早在2011年9月，伊朗革命卫队防空总部负责电子战的副司令格利扎德将军，就向伊朗波斯新闻通讯社描述了伊朗如何改变GPS制导导弹的弹道——这一战术更容易应用到飞行速度低的无人机上。其称：“我们手上有现成的计划，它比通信阻塞先进一个层次，即‘欺骗’入侵系统。我们能够为它设定我们想要的参数，这样导弹的飞行路径就会指向我们想要的目的地。”格利扎德说“所有敌方无人机的运动轨迹”都被监控，而“阻断”它们的工作“一直都在我们的日程之上”。据称，这次采访很快从波斯新闻通讯社的波斯语网站上被撤掉，并且这位还比较年轻的将军很快被宣告死于心脏病。

“击落”过程分析虽然构建虚拟导航环境可以欺骗无人机，但要俘获它仍需要运用多种技术。国外媒体援引一位参与破解RQ-170的伊朗工程师的说法称，伊朗电子战专家切断了RQ-170的通信链接，然后使用从先前坠毁的美国无人机上获取的知识，再加上2011年9月伊朗司令官宣布拥有的技术，重新设置了无人机的GPS参数，使其误认为它是在阿富汗的基地降落，而实际上它在伊朗境内着陆。他称：“通过在通信中设置噪音（阻塞），迫使它进入自动驾驶状态，”然后使用“欺骗”技术——设定精确的着陆高度以及经纬度数据——使这个无人机“按照我们预想的地方自动着陆”。这种“电子埋伏”方法的可行性被包括美国在内的众多国家的军事专家所肯定。

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▶RQ-170的三面图，外形与B-2有几分相似，体现了隐身设计

从伊朗工程师的叙述可以对伊朗的“击落”过程进行一定程度的还原。伊朗工程技术人员在对以前击落或坠毁在伊朗境内的美国无人机的研究中发现了美无人机的GPS型号或核心芯片类型，以及自动驾驶仪的工作原理。由于美国无人机等军用产品为降低成本，大量采用了商业技术标准和商用部件，使保密程度大为降低，伊朗有可能对其工作机制和保密方式进行破解。即使没有破解，也可以大致了解工作原理。

据此，伊朗利用“汽车场”电子对抗系统和部署在境内的大量无线电转发器，在RQ-170飞行航线的必经之路设置埋伏。当RQ-170进入设伏地区，“汽车场”系统在先前侦察到的若干个无人机数据链频段实施阻塞式电子干扰，切断其与中继卫星或地面站的联系，迫使无人机转入自动驾驶状态。一旦进入自动驾驶，机上导航系统将搜寻GPS卫星信号以修正惯性导航系统参数。但侦察数据无法回传，也得不到具体操作指令，这种状态持续一定时间后，机上自动驾驶装置将不得不进入自动返航模式。此时，等待已久的大量GPS转发器开始工作，其将接收到的GPS信号传送到中心解算站，利用大型计算机解算，然后叠加入早已计算出阿富汗境内RQ-170的母机场与伊朗设伏机场的方位差信号，再通过境内微波线路或网络将新的GPS信号发送到设伏地域内的各转发器，从而构建一个虚拟的卫星导航环境。在RQ-170再次接收GPS信号时，它会自动跳转到应该在数十分钟后的返航线路点上。也就是说，RQ-170实际在伊朗境内，而自己却认为已经返回到了阿富汗境内的母机场附近。机上自动驾驶仪控制飞机在虚拟的母机场上自动降落。

从伊朗在国家电视台展示的RQ-170看，其左翼有一个凹陷，起落架和着陆装置被两面反美的条幅所掩盖。这很可能如伊朗工程师解释：“如果你比较一下我们让它着陆的地方和它在基地着陆的地方，两地几乎是相同的海拔。但是，它们还是有几米的高度差，而无人机还是按照原设定的高度着陆，所以它的腹部就在着陆时受损了。这就是它为什么在视频中被蒙住腹部的原因。”

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▶利用甚高频广播系统构建的虚拟定位系统示意图

这种虚拟构建技术从天方夜谭已经走进了战争现实，其所构建的新导航环境就如美国好莱坞名片《楚门的世界》。电影讲述某电视机构为满足人们的好奇心，为一个名叫楚门的人营造了一个小镇。他在这里从幼儿长大，这里有他的亲人、工作、初恋等等，但周围这些全都是电影演员，他的一举一动都被实况转播，成为电视台的名牌节目。而楚门自己却快乐地生活在这个虚拟的世界中，直到一个同情他的女演员暗示他，他才发现了周围世界的虚假。不过，美国的“坎大哈怪兽”直到降落也不会明白自己是怎么成为伊朗人的猎物的。

值得总结的经验

这次事件既可以看出伊朗工程技术人员的聪明才智，也可看出现代无人机技术和卫星导航系统存在的种种隐忧。

导航方式切换存在漏洞从RQ-170工作原理可以看出，它在遭遇干扰而导致数据链中断后，会迅速切换到自动模式，并依据卫星定位信号修正导航系统。在这一过程中无人机导航系统并没有发现航迹的突然跳转，也就是其飞行航迹在被欺骗后，迅速跨越了数十、甚至数百千米的不合理情况并没有引起飞机导航主计算机的警惕，而按照新的坐标和高度数据飞行。但如果无人机发现了问题，而拒绝修正，就只能依靠惯性导航来返回数百千米外的母机场。这种方式的飞行误差非常大，这无疑成为设计者的两难选择。

飞行线路固定不变这次伊朗之所以一举完成“俘获”，需要长期、大量的情报积累。不但需要积累大量的数据链信号以供破译分析，还要研究其频率特征、开关机规律；不但要统计分析前期无人机侦察飞行航线规律、出现时间，还要部署大量信号转发器，并设计开关机、发送信号的战术。伊朗能有条不紊地完成前期准备，与美国无人机侦察飞行航线长期固定不变有关。2011年1月，伊朗军方就宣称，其已经打下两架常规（非隐身）无人机；7月，伊朗向俄罗斯专家展示了几种美国无人机，包括那架曾经侦察过弗多地下铀浓缩工厂的无人机。正是这种长期跟踪和严密观察，才使伊朗掌握了美国无人机的飞行规律，为最终“俘获”奠定了基础。

卫星导航技术存在安全漏洞这次事件也再次为GPS的安全性敲响了警钟。目前，美国作战系统严重依赖GPS系统。2010年美国空军在对GPS地面控制系统升级时出现失误，导致近百种使用GPS接收机的武器和作战系统瘫痪。美军参谋长联席会议主席曾说过：“如果没有了GPS系统的支持，美国甚至连一场战斗都无法取胜，更不谈打赢一场战争了。”过去大家只认识到GPS信号弱，容易被压制，而现在来看，它不但容易被压制，更可怕的是还容易被欺骗。过去只是武器打不准，而现在可能是会被敌人欺骗而打击到己方目标。

这次事件无疑开创了世界电子战的又一先河，将电子战带到了一个更高的境界。这次RQ-170被“俘获”将成为世界电子战历史上的一个里程碑。