俄罗斯专利表明坦克主动防护系统要适应 FPV 型无人机威胁

俄罗斯已获得一种新型主动防护系统方法的专利，该方法旨在对抗攻击无人机以及导弹和射弹。该文件强调了 FPV 无人机战争如何重塑装甲车的生存能力和未来的坦克设计。

2025 年 12 月 24 日，联邦工业产权局 (FIPS) 发布的文件显示，位于科洛姆纳的机械工程设计局 (KBM) 已获得主动防护系统 (APS) 方法的专利，该方法不仅能够攻击导弹和射弹，还能够攻击无人机。这一进展是在几年前俄罗斯坦克（包括T-90M“普罗里夫”）在乌克兰遭受第一人称视角（FPV）无人机和精确制导弹药的严重损失之后发生的。该专利注册号为 2853544，有效期开始日期为 2025 年 5 月 23 日，它正式确立了一种技术方法，旨在解决现代装甲最关键的漏洞之一：在短距离内运行的非常小、速度慢且低成本的无人机。在俄罗斯不断努力将 Arena-M APS 集成到T-72B3M和 T-90M 坦克上的背景下，该文件表明俄罗斯试图从简易反无人机笼转向更加集成和算法化的反无人机保护层。

该专利首先描述了一种针对 APS 经典作用的改进方法：拦截快速来袭的导弹和射弹。在基线模式下，多普勒雷达扫描装甲车周围的空间，并在其穿过第一个固定“等待距离”时检测到来袭子弹。在那一刻，系统测量目标的坐标、多普勒推导的径向速度以及测量的准确时间。使用这些数据，处理器重复命令距离车辆更近的新“等待距离”，每个距离至少减少测量的多普勒速度与雷达生成新距离门所需时间的乘积。这有效地将雷达的焦点沿着预期轨迹向内移动，直到目标进入 APS“杀伤区”，定义为拦截器的破片模式可以可靠地消除传入威胁的区域。同时，处理器运行预测算法，该算法使用连续的坐标测量、相关的多普勒速度和时间间隔来估计威胁将进入该区域的点和时刻。在此基础上，系统从弹匣中选择一颗防护弹，并命令其发射和爆炸，以便定向破片场与计算出的进入点相交。

该专利的核心创新是将这种逻辑扩展到处理小型多旋翼无人机，这不符合为超音速或高亚音速弹药设计的传统APS雷达的假设。在所提出的方法中，雷达定期从用于导弹的远程等待距离切换到专用于无人机监视的第二个较短的固定距离。在这个较近的范围内，雷达主要不是寻找无人机的机身（其雷达横截面可能非常小），而是寻找其旋转螺旋桨产生的特征微多普勒调制。这些叶片会产生独特的“雷达噪声”特征，可以使其通过针对高速威胁而调整的滤波器，从而使系统能够在短时间内将无人机视为一个快速物体。一旦检测到，无人机的坐标就会随着时间的推移被重复测量。最初，处理器假设无人机的最大技术速度，并设置新的等待距离，该距离至少减少该速度与雷达重新定时间隔的乘积。

随着收集到更多的坐标样本，该算法会用无人机的当前速度代替这种保守估计，该速度是通过将连续坐标点之间的距离除以测量之间的时间来计算的。从那时起，每个新的等待距离至少会减少测量速度与雷达更新时间的乘积，再次将焦点向内移动，直到无人机到达 APS 杀伤区域。仅使用这些基于坐标的速度和时间间隔来预测无人机的轨迹，明确排除多普勒参数，以避免由悬停或操纵多旋翼飞行器典型的低且可变径向速度引起的错误。一旦知道估计的撞击点和时间，系统就会再次选择并发射适当的防护弹药来拦截无人机。

在硬件方面，该专利指定了与俄罗斯现有概念紧密结合的 APS 架构。它包括一个多普勒雷达，连接到带有多普勒滤波器的信号路径，该多普勒滤波器仅通过移动速度超过约 20 m/s 的物体的回波，该阈值选择用于在经典反导弹模式下抑制地面杂波和移动速度非常慢的物体。处理器控制距离门切换和轨迹预测，而单独的选择单元向布置在车辆周围的各个防护弹药发出命令。为无人机交战引入的新元素首先是一个定时器，可以定期在远程导弹等待距离和短程无人机距离之间切换雷达；其次，专用计算块将测量的轨迹段长度除以相应的时间间隔，以获得无人机基于坐标的速度。

这些新增功能使单个雷达和处理器能够管理两种不同的威胁类别：快速射弹和慢速无人机，而无需从根本上改变发射器硬件。实际上，该专利泛指“装甲车主动防护系统”，并未提及 Arena-M 的名称。然而，俄罗斯媒体报道明确将该专利与 Arena-M 系统联系起来，并使用 Arena 操作模式的现有图表对其进行说明，这意味着 KBM 打算将该方法作为该系列的演变，而不是全新的 APS。

开源提供了对 Arena-M 当前设计和部署状态的基本了解，这对于解释该专利的意义是必要的。 Arena系列最初是在苏联后期开发的，它使用安装在车顶的雷达和炮塔周围的一圈近场硬杀伤弹药，通过在其路径上引爆狭窄聚焦的碎片云来拦截短距离内来袭的反坦克制导导弹（ATGM）、火箭和高爆反坦克（HEAT）弹药。最近的报告表明，带有 Arena-M 的实验批次 T-72B3M 和 T-90M 坦克已经生产并交付给俄罗斯地面部队，但它们在前线的作战用途仍不清楚且明显有限。俄罗斯和西方的报告表明，目前实施的 Arena-M 主要覆盖额半球和侧半球，并且仍然容易受到顶部攻击弹药和头顶 FPV 无人机的攻击。 2024-2025 年初，KBM 首席设计师 Valery Kashin 公开承认正在进行的调整 Arena-M 的工作，以防止徘徊和攻击无人机。因此，现有证据支持这样的评估：该专利描述了一种以软件和雷达为中心的增强功能，旨在对现有的 Arena-M 安装进行改造，尽管法律文本本身仍然是通用的。

如果按照所描述的方式实施，该方法相对于俄罗斯现有的 APS 能力可以提供多种战术优势。首先，通过利用旋转螺旋桨的微多普勒特征，该系统试图解决俄罗斯工程师强调的核心问题：使小型低速无人机对为更快目标设计的雷达“可见”。远程和短程模式之间的定期切换允许相同的传感器硬件发挥双重作用，从而减少对单独的反无人机雷达的需求。其次，无人机基于坐标的跟踪算法旨在即使在多普勒数据不可靠或模糊的情况下也能保持鲁棒性，当 FPV 无人机以小角度飞行、剧烈机动或接近地面掠过时，通常会出现这种情况。第三，通过依靠与导弹拦截相同的硬杀伤防护弹药，该系统承诺对反坦克导弹、火箭推进式手榴弹、火炮子弹药以及现在的某些类型的攻击无人机提供共同的“最后一道防线”，从而可能降低后勤复杂性。从理论上讲，这种 APS 可以在坦克周围形成一个几十米的半球形保护气泡，使使用单架 FPV 无人机或试图从低空侧翼接近的小型四轴飞行器变得复杂。

然而，现有的开源记录强调，将这一概念转化为可靠的战场性能在技术上具有挑战性。乌克兰和西方的报道强调，当前的 Arena-M 原型很难检测由低能见度材料制成的微型和微型无人机，特别是当它们在非常低的高度对抗复杂的地面杂波时。该专利中描述的微多普勒方法可以在一定程度上缓解这种情况，但它也增加了误报的风险，因为鸟类、风吹碎片和民用四轴飞行器可以产生类似的信号。高误报率对于硬杀伤 APS 来说是一个严重的问题，因为每次交战消耗的弹药有限，并且会给碎片锥内的附近友军带来不可忽视的风险。

此外，该专利本身并不能解决几何限制。迄今为止记录的 Arena-M 安装几乎无法覆盖炮塔正上方，而顶攻型 ATGM 和潜水 FPV 无人机经常利用这个角度。为了提高针对这些威胁的生存能力，俄罗斯部队经常采用重型“反无人机笼”或类似棚屋的上层建筑，这些上层建筑实际上屏蔽了屋顶，但反过来又会干扰 APS 视线和碎片分散。将专利方法与此类临时保护集成而不导致性能相互降低将是一个重要的集成问题。

除了技术领域之外，该专利还对俄罗斯和北约具有运营和战略影响。对于俄罗斯来说，这种双模式 APS 的正式化反映了一种认识，即乌克兰坦克的主要杀手不再主要是便携式反坦克武器，而是火炮和无人机，特别是通过商业无线电链路引导的廉价 FPV 系统。如果 KBM 能够在 T-72B3M 和 T-90M 机群中成功实施并部署该专利方法，俄罗斯装甲部队就可以在一定程度上抵御单机无人机攻击，迫使乌克兰及其合作伙伴更加依赖饱和集群、顶部攻击配置或替代杀伤链（例如，针对后勤或指挥节点）。

与此同时，工业和金融限制、制裁以及将 APS 安装到大量坦克上的复杂性使得快速、大规模部署不太可能。对于北约来说，该文件证实，俄罗斯工业正在超越简单的笼子，转向综合反无人机解决方案，即使这些解决方案仍处于实验阶段，并且未来的俄罗斯装甲编队可能会更好地抵御目前主导乌克兰战场的威胁类型。

从更广泛的地缘战略角度来看，该专利体现了进攻性无人机技术和车载防护系统之间新兴的全球竞争。以色列的奖杯 APS 广泛集成在美国和以色列的平台上，已经证明了对抗反坦克导弹的有效性，但在面对徘徊弹药和复杂的多轴攻击时也必须不断发展。俄罗斯按照专利 2853544 中描述的路线升级 Arena-M 的努力表明，俄罗斯正在尝试在更受限的条件下跟上这种发展的步伐。即使俄罗斯的解决方案仍然不完善，它最终出现在战区也将影响无人机和装甲车之间的成本交换比，有可能推动双方进一步创新：例如，更隐秘的 FPV 机身、旨在使 APS 弹匣饱和的自主集群行为，或者将无人机与电子战配对以致盲或迷惑雷达的联合武器战术。对于美国及其盟国来说，这凸显了需要将 APS 和反无人机系统视为集成的、软件驱动的防御生态系统，而不是离散的附加套件，并预测对手在条令上的调整，而不仅仅是硬件上的调整。

新的俄罗斯专利应被视为意图和方向的指示器，而不是完全解决工程问题的证据。它描述的方法，双模式多普勒雷达监视，旋翼的微多普勒检测，以及基于坐标导出速度的轨迹预测，提供了一个连贯的概念路径来扩展现有的硬杀伤APS，以对抗至少某些类别的攻击无人机，可能在Arena-M的框架内，即使该系统在专利本身中没有命名。与此同时，开源报告表明，俄罗斯工程师尚未克服杂乱环境中非常小型、低特征无人机带来的基本传感和算法挑战，并且 Arena-M 的部署仍然有限，并且在高强度战斗中未经验证。

关键信息是，俄罗斯正在对其 APS 产品组合的反无人机扩展进行制度化和保护知识产权，这可能会在未来几年转化为硬件和软件的迭代升级。这一进展需要对部署的车辆、测试范围和战斗报告进行密切监控，但尚不需要从根本上重新评估俄罗斯装甲部队对西方提供的无人机、火炮和反坦克系统的脆弱性。