俄羅斯專利表明坦克主動防護系統(tǒng)要適應 FPV 型無人機威脅

俄羅斯已獲得一種新型主動防護系統(tǒng)方法的專利，該方法旨在對抗攻擊無人機以及導彈和射彈。該文件強調了 FPV 無人機戰(zhàn)爭如何重塑裝甲車的生存能力和未來的坦克設計。

2025 年 12 月 24 日，聯(lián)邦工業(yè)產權局 (FIPS) 發(fā)布的文件顯示，位于科洛姆納的機械工程設計局 (KBM) 已獲得主動防護系統(tǒng) (APS) 方法的專利，該方法不僅能夠攻擊導彈和射彈，還能夠攻擊無人機。這一進展是在幾年前俄羅斯坦克（包括T-90M“普羅里夫”）在烏克蘭遭受第一人稱視角（FPV）無人機和精確制導彈藥的嚴重損失之后發(fā)生的。該專利注冊號為 2853544，有效期開始日期為 2025 年 5 月 23 日，它正式確立了一種技術方法，旨在解決現(xiàn)代裝甲最關鍵的漏洞之一：在短距離內運行的非常小、速度慢且低成本的無人機。在俄羅斯不斷努力將 Arena-M APS 集成到T-72B3M和 T-90M 坦克上的背景下，該文件表明俄羅斯試圖從簡易反無人機籠轉向更加集成和算法化的反無人機保護層。

該專利首先描述了一種針對 APS 經典作用的改進方法：攔截快速來襲的導彈和射彈。在基線模式下，多普勒雷達掃描裝甲車周圍的空間，并在其穿過第一個固定“等待距離”時檢測到來襲子彈。在那一刻，系統(tǒng)測量目標的坐標、多普勒推導的徑向速度以及測量的準確時間。使用這些數(shù)據(jù)，處理器重復命令距離車輛更近的新“等待距離”，每個距離至少減少測量的多普勒速度與雷達生成新距離門所需時間的乘積。這有效地將雷達的焦點沿著預期軌跡向內移動，直到目標進入 APS“殺傷區(qū)”，定義為攔截器的破片模式可以可靠地消除傳入威脅的區(qū)域。同時，處理器運行預測算法，該算法使用連續(xù)的坐標測量、相關的多普勒速度和時間間隔來估計威脅將進入該區(qū)域的點和時刻。在此基礎上，系統(tǒng)從彈匣中選擇一顆防護彈，并命令其發(fā)射和爆炸，以便定向破片場與計算出的進入點相交。

該專利的核心創(chuàng)新是將這種邏輯擴展到處理小型多旋翼無人機，這不符合為超音速或高亞音速彈藥設計的傳統(tǒng)APS雷達的假設。在所提出的方法中，雷達定期從用于導彈的遠程等待距離切換到專用于無人機監(jiān)視的第二個較短的固定距離。在這個較近的范圍內，雷達主要不是尋找無人機的機身（其雷達橫截面可能非常?。?，而是尋找其旋轉螺旋槳產生的特征微多普勒調制。這些葉片會產生獨特的“雷達噪聲”特征，可以使其通過針對高速威脅而調整的濾波器，從而使系統(tǒng)能夠在短時間內將無人機視為一個快速物體。一旦檢測到，無人機的坐標就會隨著時間的推移被重復測量。最初，處理器假設無人機的最大技術速度，并設置新的等待距離，該距離至少減少該速度與雷達重新定時間隔的乘積。

隨著收集到更多的坐標樣本，該算法會用無人機的當前速度代替這種保守估計，該速度是通過將連續(xù)坐標點之間的距離除以測量之間的時間來計算的。從那時起，每個新的等待距離至少會減少測量速度與雷達更新時間的乘積，再次將焦點向內移動，直到無人機到達 APS 殺傷區(qū)域。僅使用這些基于坐標的速度和時間間隔來預測無人機的軌跡，明確排除多普勒參數(shù)，以避免由懸?；虿倏v多旋翼飛行器典型的低且可變徑向速度引起的錯誤。一旦知道估計的撞擊點和時間，系統(tǒng)就會再次選擇并發(fā)射適當?shù)姆雷o彈藥來攔截無人機。

在硬件方面，該專利指定了與俄羅斯現(xiàn)有概念緊密結合的 APS 架構。它包括一個多普勒雷達，連接到帶有多普勒濾波器的信號路徑，該多普勒濾波器僅通過移動速度超過約 20 m/s 的物體的回波，該閾值選擇用于在經典反導彈模式下抑制地面雜波和移動速度非常慢的物體。處理器控制距離門切換和軌跡預測，而單獨的選擇單元向布置在車輛周圍的各個防護彈藥發(fā)出命令。為無人機交戰(zhàn)引入的新元素首先是一個定時器，可以定期在遠程導彈等待距離和短程無人機距離之間切換雷達；其次，專用計算塊將測量的軌跡段長度除以相應的時間間隔，以獲得無人機基于坐標的速度。

這些新增功能使單個雷達和處理器能夠管理兩種不同的威脅類別：快速射彈和慢速無人機，而無需從根本上改變發(fā)射器硬件。實際上，該專利泛指“裝甲車主動防護系統(tǒng)”，并未提及 Arena-M 的名稱。然而，俄羅斯媒體報道明確將該專利與 Arena-M 系統(tǒng)聯(lián)系起來，并使用 Arena 操作模式的現(xiàn)有圖表對其進行說明，這意味著 KBM 打算將該方法作為該系列的演變，而不是全新的 APS。

開源提供了對 Arena-M 當前設計和部署狀態(tài)的基本了解，這對于解釋該專利的意義是必要的。 Arena系列最初是在蘇聯(lián)后期開發(fā)的，它使用安裝在車頂?shù)睦走_和炮塔周圍的一圈近場硬殺傷彈藥，通過在其路徑上引爆狹窄聚焦的碎片云來攔截短距離內來襲的反坦克制導導彈（ATGM）、火箭和高爆反坦克（HEAT）彈藥。最近的報告表明，帶有 Arena-M 的實驗批次 T-72B3M 和 T-90M 坦克已經生產并交付給俄羅斯地面部隊，但它們在前線的作戰(zhàn)用途仍不清楚且明顯有限。俄羅斯和西方的報告表明，目前實施的 Arena-M 主要覆蓋額半球和側半球，并且仍然容易受到頂部攻擊彈藥和頭頂 FPV 無人機的攻擊。 2024-2025 年初，KBM 首席設計師 Valery Kashin 公開承認正在進行的調整 Arena-M 的工作，以防止徘徊和攻擊無人機。因此，現(xiàn)有證據(jù)支持這樣的評估：該專利描述了一種以軟件和雷達為中心的增強功能，旨在對現(xiàn)有的 Arena-M 安裝進行改造，盡管法律文本本身仍然是通用的。

如果按照所描述的方式實施，該方法相對于俄羅斯現(xiàn)有的 APS 能力可以提供多種戰(zhàn)術優(yōu)勢。首先，通過利用旋轉螺旋槳的微多普勒特征，該系統(tǒng)試圖解決俄羅斯工程師強調的核心問題：使小型低速無人機對為更快目標設計的雷達“可見”。遠程和短程模式之間的定期切換允許相同的傳感器硬件發(fā)揮雙重作用，從而減少對單獨的反無人機雷達的需求。其次，無人機基于坐標的跟蹤算法旨在即使在多普勒數(shù)據(jù)不可靠或模糊的情況下也能保持魯棒性，當 FPV 無人機以小角度飛行、劇烈機動或接近地面掠過時，通常會出現(xiàn)這種情況。第三，通過依靠與導彈攔截相同的硬殺傷防護彈藥，該系統(tǒng)承諾對反坦克導彈、火箭推進式手榴彈、火炮子彈藥以及現(xiàn)在的某些類型的攻擊無人機提供共同的“最后一道防線”，從而可能降低后勤復雜性。從理論上講，這種 APS 可以在坦克周圍形成一個幾十米的半球形保護氣泡，使使用單架 FPV 無人機或試圖從低空側翼接近的小型四軸飛行器變得復雜。

然而，現(xiàn)有的開源記錄強調，將這一概念轉化為可靠的戰(zhàn)場性能在技術上具有挑戰(zhàn)性。烏克蘭和西方的報道強調，當前的 Arena-M 原型很難檢測由低能見度材料制成的微型和微型無人機，特別是當它們在非常低的高度對抗復雜的地面雜波時。該專利中描述的微多普勒方法可以在一定程度上緩解這種情況，但它也增加了誤報的風險，因為鳥類、風吹碎片和民用四軸飛行器可以產生類似的信號。高誤報率對于硬殺傷 APS 來說是一個嚴重的問題，因為每次交戰(zhàn)消耗的彈藥有限，并且會給碎片錐內的附近友軍帶來不可忽視的風險。

此外，該專利本身并不能解決幾何限制。迄今為止記錄的 Arena-M 安裝幾乎無法覆蓋炮塔正上方，而頂攻型 ATGM 和潛水 FPV 無人機經常利用這個角度。為了提高針對這些威脅的生存能力，俄羅斯部隊經常采用重型“反無人機籠”或類似棚屋的上層建筑，這些上層建筑實際上屏蔽了屋頂，但反過來又會干擾 APS 視線和碎片分散。將專利方法與此類臨時保護集成而不導致性能相互降低將是一個重要的集成問題。

除了技術領域之外，該專利還對俄羅斯和北約具有運營和戰(zhàn)略影響。對于俄羅斯來說，這種雙模式 APS 的正式化反映了一種認識，即烏克蘭坦克的主要殺手不再主要是便攜式反坦克武器，而是火炮和無人機，特別是通過商業(yè)無線電鏈路引導的廉價 FPV 系統(tǒng)。如果 KBM 能夠在 T-72B3M 和 T-90M 機群中成功實施并部署該專利方法，俄羅斯裝甲部隊就可以在一定程度上抵御單機無人機攻擊，迫使烏克蘭及其合作伙伴更加依賴飽和集群、頂部攻擊配置或替代殺傷鏈（例如，針對后勤或指揮節(jié)點）。

與此同時，工業(yè)和金融限制、制裁以及將 APS 安裝到大量坦克上的復雜性使得快速、大規(guī)模部署不太可能。對于北約來說，該文件證實，俄羅斯工業(yè)正在超越簡單的籠子，轉向綜合反無人機解決方案，即使這些解決方案仍處于實驗階段，并且未來的俄羅斯裝甲編隊可能會更好地抵御目前主導烏克蘭戰(zhàn)場的威脅類型。

從更廣泛的地緣戰(zhàn)略角度來看，該專利體現(xiàn)了進攻性無人機技術和車載防護系統(tǒng)之間新興的全球競爭。以色列的獎杯 APS 廣泛集成在美國和以色列的平臺上，已經證明了對抗反坦克導彈的有效性，但在面對徘徊彈藥和復雜的多軸攻擊時也必須不斷發(fā)展。俄羅斯按照專利 2853544 中描述的路線升級 Arena-M 的努力表明，俄羅斯正在嘗試在更受限的條件下跟上這種發(fā)展的步伐。即使俄羅斯的解決方案仍然不完善，它最終出現(xiàn)在戰(zhàn)區(qū)也將影響無人機和裝甲車之間的成本交換比，有可能推動雙方進一步創(chuàng)新：例如，更隱秘的 FPV 機身、旨在使 APS 彈匣飽和的自主集群行為，或者將無人機與電子戰(zhàn)配對以致盲或迷惑雷達的聯(lián)合武器戰(zhàn)術。對于美國及其盟國來說，這凸顯了需要將 APS 和反無人機系統(tǒng)視為集成的、軟件驅動的防御生態(tài)系統(tǒng)，而不是離散的附加套件，并預測對手在條令上的調整，而不僅僅是硬件上的調整。

新的俄羅斯專利應被視為意圖和方向的指示器，而不是完全解決工程問題的證據(jù)。它描述的方法，雙模式多普勒雷達監(jiān)視，旋翼的微多普勒檢測，以及基于坐標導出速度的軌跡預測，提供了一個連貫的概念路徑來擴展現(xiàn)有的硬殺傷APS，以對抗至少某些類別的攻擊無人機，可能在Arena-M的框架內，即使該系統(tǒng)在專利本身中沒有命名。與此同時，開源報告表明，俄羅斯工程師尚未克服雜亂環(huán)境中非常小型、低特征無人機帶來的基本傳感和算法挑戰(zhàn)，并且 Arena-M 的部署仍然有限，并且在高強度戰(zhàn)斗中未經驗證。

關鍵信息是，俄羅斯正在對其 APS 產品組合的反無人機擴展進行制度化和保護知識產權，這可能會在未來幾年轉化為硬件和軟件的迭代升級。這一進展需要對部署的車輛、測試范圍和戰(zhàn)斗報告進行密切監(jiān)控，但尚不需要從根本上重新評估俄羅斯裝甲部隊對西方提供的無人機、火炮和反坦克系統(tǒng)的脆弱性。