近日，外媒曝光，乌克兰花费相对较低的成本，结合人工智能手段，研发并部署了Zvook声学防空系统，又称“天空堡垒”，为该领域提供了全新的解决方案。各国军事研究人员认为，这预示着现代化防空系统有可能正在酝酿重大变革。

“古董”如何焕发新生

声学防空预警定位设备早在一战期间就已被大规模投入使用。不过，随着二战期间雷达“崭露头角”，这种“古董”装备逐渐被大众遗忘了。

如今，随着新型无人机与智能化导弹普及，空中威胁日益严峻。传统雷达虽然在远距离探测领域仍然占据主导地位，但易受电子干扰，对低空隐身目标的识别能力有限，加上高昂的部署成本，难以大范围无死角覆盖防区，导致传统防空系统迎来前所未有的挑战。

“天空堡垒”的声学传感器部署展示

在此背景下，乌克兰利用数千个声学传感器和人工智能技术，组建了主要应对中低空无人机、导弹威胁的“天空堡垒”，令外界耳目一新。

“天空堡垒”的核心原理是利用声波的物理特性，实现对空中目标的探测与追踪。与主动发射电磁波的雷达不同，该系统采用被动声学传感器阵列，通过捕捉飞行器产生的独特声纹信号，完成目标识别。要知道，飞行器产生的噪声主要来源于引擎振动、空气湍流以及与大气摩擦等，这些声波的频率、振幅和时域特征因目标类型、速度和高度的差异而呈现出明显不同，使声学传感器“有机可乘”。

具体来说，“天空堡垒”的传感器由大量高精度麦克风阵列、信号预处理模块和边缘计算单元构成。每个设备节点可覆盖半径约5公里的区域，通过部署在建筑物顶部、树梢或移动载具上，形成了分布式监测网络。

当目标进入监测范围时，麦克风阵列会捕获混杂环境噪声的原始声学信号。系统的第一层处理模块会执行带通滤波和频谱分析，剔除与军事目标无关的背景噪声，比如风声、民用车辆行驶声等。经过预处理的信号随后被输入深度学习模型，进行第二层处理，帮助乌克兰军方获得目标的类型、方位、运动轨迹等信息。

可以说，这个过程的关键在于人工智能算法对复杂战场环境的适应性。传统声学探测系统易受气象条件、地形反射和多路径效应干扰，而“天空堡垒”通过引入对抗性训练机制，使模型能够在不同湿度、温度及风速条件下保持稳定的识别精度。

“天空堡垒”真正的革命性突破在于将人工智能技术贯穿于防空预警全流程，实现了从原始信号处理到威胁响应的“端到端”自动化。这一过程可以分为3个关键阶段。

其一，该系统的核心是动态更新的声纹数据库，存储了超过200类空中目标的声学特征，包括固定翼战机、巡航导弹、无人机等主要威胁。通过持续接收战场实时数据，神经网络能够自主发现新型目标的声学模式。

其二，“天空堡垒”通过集成声学数据、雷达扫描结果、红外成像及电子侦察信息，构建起多层次空情态势图。

其三，“天空堡垒”引入强化学习算法，能够自主评估目标的战术价值并优化拦截资源分配。系统会根据目标速度、航向、保护区域来区分关键等级，实时计算威胁评分。

防空技术重心转移

外界认为，“天空堡垒”仍面临多重技术限制与实战挑战。比如，在城市密集建筑群中，声波反射与衰减严重，制约了系统探测效能。再比如，暴雨等恶劣天气下，雨滴撞击建筑物产生的宽频噪声有可能“淹没”无人机或导弹的信号，导致系统误报率大增。该系统对城市电网、通信基站等依赖也可能会成为致命弱点。

事实上，声学探测的有效距离较近，固有缺陷决定这类设备无法完全替代雷达，但其与光学、电磁、磁异探测等多模态传感器融合协作后，将产生“1+1>2”的效应。未来防空系统的核心竞争力将取决于整合异构数据源并提取高价值信息的速度与精度。

长期以来，传统防空体系依赖少数高价值节点，比如关键雷达站和指挥中心，一旦被摧毁或压制，就会导致区域防空网瘫痪。

“天空堡垒”的分布式传感器网络则展现出极强的抗毁性，这种“去中心化”设计更符合现代战争对体系韧性的要求。未来，防空体系有可能发展为数万个智能节点构成的“防空物联网”，每个节点均可兼顾感知、计算与通信功能，使敌人更难彻底摧毁。

从另一个角度来看，“天空堡垒”的成功应用，标志着防空博弈正在从电磁频谱争夺向多物理场感知领域拓展。为了提升拦截效率，防空系统在人工智能算法辅助下，从复杂战场背景中提取清晰信号。这意味着，防空的主动权将逐步从“硬件优势”转向“数据霸权”。

随着“天空堡垒”这类智能防空预警系统普及，攻防双方的博弈有可能从纯粹比拼硬件性能转向权衡算法优劣，利用人工智能提升系统整体效能。

更进一步，这种“算法军备竞赛”要求防空系统具备持续在线学习能力，可能会催生跨国威胁特征共享联盟，通过集体智慧应对快速进化的技术挑战。

从更广泛的视角来看，随着科技不断进步，集成人工智能的防空系统将会更广泛应用，持续提升运作效率，更会为国家和地区的稳定安全提供有效保障。

展望未来，在不久的将来，人工智能将在更多领域显著增强现代军事力量的生存和打击能力。

来源/《中国航天报·飞天科普周刊》

文/刘家辉

编辑/靳晴