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防衛の最前線には最先端の妨害技術を

出典：Lila Patel/stock.adobe.com；AIで生成

電波妨害（ジャミング）とは、緻密に較正した電力レベルで不要な信号を送信あるいは変調して敵側に受信させるなどの重要な電子的対抗策です。

これらの信号は目的の信号を処理するターゲットの受信機の能力を妨害し、重要な情報へアクセスさせないようにします。

本記事では、最先端の電子妨害技術について、さらに急速に進化する電子戦対策でのその重要な役割について解説しています。

電子戦における妨害の役割

RF通信は、陸上、空中、海上、宇宙における防衛、政府、民間、産業の用途で使用される多種多様な技術です。電子戦（EW）環境における妨害については、敵のRFレーダー、センシング、および通信技術を意図的に妨害させることを意味します。レーダーシステムは、誘導兵器プラットフォームのターゲットシステムとして、従来から海上艦艇、航空機、地上移動プラットフォーム、固定設備に配備されてきました。

妨害される可能性のあるシステムの多さを考慮すると、オペレーターは戦略的に行動しなければなりません。妨害の重要な要素は、特定の感知システムや通信が脅威または戦略的な目的があるかどうかを判断することです。ほとんどの国には、電磁スペクトルを特定の用途ごとに周波数帯域に分割するスペクトル規制機関があります。特定の帯域における送信の頻度を調査することは、潜在的な脅威や標的を特定する一つの方法です。その他のパラメータには、放射持続時間、エネルギー分布、変調、および反復 行為が含まれる場合があります。妨害の対象とするべきかどうかを判断するために、これらおよびその他の要因に基づいて放射を特定する、広範なライブラリやアルゴリズムが存在します。

オペレーターが信号妨害を決定すると、システムに妨害するためのパラメータをプログラムする必要があります。これらのパラメータは、一般的に、ターゲットとなる電波、または特定のレーダー、センサ、通信システムの既知の識別情報から導き出されます。また、オペレーターは妨害システムに対するターゲットのベクトルと距離を決定する必要があります。その後、妨害システムは、妨害対象の動作を妨害する目的で、特別に設計された電波を発信して起動します。

EWの景観の進化

初期の妨害システムでは、感度の高いレーダーや通信システムの受信機に高出力の信号が向けられ、受信機がオーバーロードし、信号対雑音比（SNR）が低下するようになっていました。このような過負荷は、SNRを低下させるだけでなく、受信機を損傷させる可能性もあります。現在の妨害電波の方法は、より巧妙になっており、誤認させる特性を持つ信号を送り込むために、なりすましやその他のEW技術と併用される場合もあります。単純な妨害行為であれば、妨害電波の発生源を特定することは容易である場合が多く、妨害電波の発生源から大量の妨害電波を放射する必要があります。このアプローチでは、特定のレーダーシステムが標的を識別できなくなる可能性がありますが、敵のオペレーターはシステムが妨害されていることを知ることになります。

より高度な技術では、レーダー反射とともに信号を送信し、処理することで、レーダーのターゲットを別のものに見せかけることが可能です。例えば、スタンドオフまたは護衛中の支援妨害機は、航空機を複数の鳥または異なるスタイルの航空機のように見せるスプーフィング信号を注入することがあります。電波妨害が誤認誘導を目的として展開されることが多くなったのは、妨害技術がより洗練された電子妨害オプションを含むように進化してきたためです。

妨害電波の進化に伴い、レーダーや通信システムは妨害電波に対する耐性を高めてきました。特に妨害電波や妨害行為の影響を受けやすい受信機の通信および無線航法システムにとって、妨害電波の無効化は、最優先事項となっています。これらのシステムの受信機は、妨害電波や電波妨害の影響を特に受けやすいからです。一般的な方法のひとつは、その地域に多種多様なレーダーを多数配備することです。これにより、妨害システムがすべての脅威となり得るレーダーを特定し、標的にすることが困難になります。その他の方法としては、低検出確率（LPD）および低傍受確率（LPI）のレーダーや通信技術、例えば広帯域スペクトラム拡散や周波数ホッピングシステム（アジャイルシステム）などを使用する方法があります。現代のシステムの大部分がソフトウェア定義であることから、従来の妨害方法を回避するため、シグナリング方法は即座に変更することができます。

多くの新しいレーダー、センサ、通信システムは、極めて広い帯域幅で動作し、場合によってはスペクトルの複数のセグメントを含んでいるため、これらのシステムの識別や妨害がますます困難になっています。さらに、新しい世代のRFセンサおよび通信システムでは、機械学習（ML）や人工知能（AI）を活用したコグニティブ無線技術が採用されています。これらの新しい（そして時には追加された）システムは、干渉や妨害の脅威に驚異的なスピードで賢く対応し、各交戦から学習することができます。

その他の変化としては、紛争時に無人システムがより広く使用されるようになったことが挙げられます。 従来、主に懸念されていたのは無人航空機（UAV）すなわち無人機で、これらは一般的に大型で、従来の航空機とほぼ同様に運用されていました。現在、無人システムには陸上移動ロボット、UAV、艦船システムなど、数多くの種類が存在します。これらの新しい無人システムには、通信システムやレーダーシステムに加え、高性能な監視機器が搭載されている場合もあります。場合によっては、無人システムがメッシュネットワークや戦場通信に不可欠な通信中継システムとして使用されることもあります。敵の通信および探知能力を抑制する上で、現在、これらの分散型マルチノードシステムの無効化が主な課題および要件となっています。

多くの政府が量子レーダーや量子通信の開発と試験を行っていますが、量子技術はまだ投機的と考えられています。この技術は、量子もつれ状態にある粒子を用いて、長距離にわたって瞬時に信号を伝達します。量子レーダー、通信、航法システムには、信号を傍受したり注入したりするためのアクセス可能な送受信チャンネルが存在しないため、将来的な妨害システムにとって、打ち負かすのは非常に困難な課題となるでしょう。

最新の電子妨害技術

あらゆる軍拡競争において、競争力のある技術が開発されますと、すぐにその対策が施されます。妨害、レーダー、センサ、通信システムについても同様です。通信およびレーダーシステムの帯域幅と俊敏性が向上するにつれ、妨害システムも進化してきました。LPD/LPIシステムを無効化するために、より広い帯域幅とより高感度の検出方法を備えた妨害システムも登場しています。高度なアルゴリズムで相互通信および調整を行う分散型レーダー、センサ、通信システムに対抗するため、同じ原理で動作する妨害システムが考案されています。複数の脅威を検知し、標的を定めることができるアクティブ・スキャン・アレイ・アンテナ（AESA）、アレイアンテナ技術、および高度な妨害システムを使用することで、複数の脅威を検知し、標的を定めることができる協調プラットフォームは、最新式のメッシュレーダーおよび通信に対抗するための戦略的アプローチとして機能します。

さらに、最新の妨害システムは、より洗練されたアルゴリズムと機械学習/AI（人工知能）を使用し、妨害対象を特定して妨害を無効化します。高度な相互通信センサシステムと協調妨害システムを併用することで、探知・遮断能力が大幅に向上し、妨害効果を高めることができます。遮断信号の処理を実行するために ML/AI を組み込むことで、システムの発生信号をより迅速かつ正確に識別および分類し、どの方法が最も効果的に標的を無効化できるかを判断します。そうすることで、妨害の取り組みを支援することもできます。ML/AIを駆使して探知能力と対応能力を最適化する通信システムと妨害システムが普及する世界では、優れた適応設計と演算速度を備えたシステムが優位に立つでしょう（図1）。

さらに、防衛部隊は、群れをなす自律型ロボットシステムの調整など、こうした多くの機能を自律的に実行するML/AI技術の開発とテストを行っています。安価で入手が容易な無人ロボットや無人機が、市販の技術で簡単に兵器化できます。そのため、高度な防衛力を有する部隊にとって、このようなシステムの妨害は、非対称戦闘で優位に立つためにますます重要になっています。

図1：AIベースのEWシステムのブロック図。（出典：マウザー・エレクトロニクス）^[1]

こうした分散型の脅威に対抗するには、分散型の妨害および探知能力も必要となります。そのため、戦場に持ち運び可能な、あるいはロボット支援システムに配備可能な妨害システムの開発に取り組む防衛組織も存在します。これらは、遠隔操縦（したがって通信リンクが必要）または、妨害可能な誘導システムを搭載した自律型の安価なUAVから地上部隊や陸上移動・ロボットシステムを保護するために設計されている可能性が高いです。

量子レーダーや量子通信はまだほとんどが理論上のものなので、量子システムの妨害や無効化も理論上のものです。一部の量子レーダーは、衝突してターゲット表面に静止した絡み合った粒子を放出します。付着した粒子を干渉信号で刺激することで、これらのレーダーを無効化できる可能性があります。他の方法としては、量子チャネルそのものではなく、量子センサや通信システムのサポート用電子機器を攻撃することが考えられます。

まとめ

未来の技術だと思われていたテクノロジーが実現しようとしています。EWにおけるドローンやML/AIの広範な利用により、現代の戦場における妨害の複雑さはますます高まってきています。電子戦センサおよび通信システムは年々高度化しており、これらの新しいシステムに対抗するためには、妨害技術もさらに急速に発展する必要があります。量子レーダーや量子通信でこれが可能かどうかはまだ不明であり、多くの政府や防衛機関がこの答えを待っています。

出典

[1]https://ieeexplore.ieee.org/document/9292960