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作战系统|无人化与集群作战新模式掀热潮


作战系统|无人化与集群作战新模式掀热潮
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中国自主研制的翼龙II型无人机 。 来源：新华网
技术的突破往往会导致社会生产生活、军事行动等发生变化 。 随着无人化技术的迅猛发展 ， 民用无人机的使用掀起新的浪潮 ， 广泛应用于农业、工业、服务行业等各领域 ， 同时在军事方面也催生了无人侦察、无人打击等新型作战形式 。 近来 ， 智能集群技术成为了无人机技术发展的热点 ， 直接地催生了一种作战新模式——智能无人集群作战 。
集群作战的技术基础
集群技术产生的灵感来源于自然 ， 就像飞机的灵感来自于飞鸟、雷达的灵感产生自蝙蝠 ， 集群技术产生的灵感来源于蜂群 。 蜂群内部分工明确 ， 每个个体都只进行着简单的劳动 ， 但整个蜂群却可以从事各种复杂的行为 。 从数学层次上看 ， 这是一种涌现 ， 是一种相变；个体遵循着简单的行为和逻辑规则 ， 不需要有中心的中央协调 ， 便能自发地形成一个有机的整体；例如鱼群可以用整体性对付海狮、蜂群具有比个体生命长很多的集体记忆……
智能无人集群技术不是某项单一技术 ， 而是无人控制、群体智能、人工智能、无线移动网络等多种相关技术的综合运用；其需要的关键技术主要包括：环境感知与认识、多机协同任务规划与决策、信息交互与自主控制、人机智能融合与自适应学习技术 。
首先 ， 个体需要对环境进行了解与感知 。 集群系统需要具备在各种环境 ， 特别是某些复杂、极端环境下执行任务的能力 ， 这就要求系统要对环境进行全面的感知；利用相关的光电、雷达设备收集所处环境的信息数据 ， 认识并理解目标环境态势 。
其次 ， 每个个体之间要进行信息的共享与交互 ， 并在交互后产生的大量数据基础上进行任务规划与决策 ， 从而在复杂的战场态势中完成情报、侦察、目标进攻等任务；协同任务分配的关键技术在于集群智能的算法实现 ， 如比较经典的粒子群、蚁群算法 ， 以及近几年比较新的猫群算法、蟑螂算法等 ， 集群智能具有分布式、无中心、自组织等特点 ， 使得集群具有很强的鲁棒性与自组织性 ， 不会因为几个个体的故障而导致整个集群失去战斗能力并拥有一定程度的宏观智能能力；信息交互的关键技术在于单机情报信息的稳定实时共享 ， 这是合理任务规划的基础 。
最后 ， 无人机集群受机体性能限制 ， 不具备远距离的作战任务能力 ， 因此需要人机交互与自适应学习能力来加强其作战能力；平台无人 ， 系统用人是集群作战系统的典型特征 ， 其关键技术包括人机交互、无人机自主学习等 ， 使得智能集群和有人系统之间可以进行高效协同作战 。
可以预料 ， 无人集群作战必将成为无人化、智能化作战的重要构成元素之一 ， 将会成为战争中的重要角色 。
集群作战的战术设想
不同于执行孤狼式作战任务的大型无人机单机 ， 无人集群的蜂群战术注重于利用其数量上的优势对敌方产生非对称性的局部压制 。
在作战中 ， 无人集群的不同无人单机将各司其职 ， 经过多频段、全方位的侦察 ， 并通过群间网络将战场信息在集群内传输；此时无人单机将发动攻击 。 在电子战中 ， 各单机可协作确定相对位置 ， 制定最佳攻击时刻 ， 使电磁干扰攻击波尽可能同时到达目标；而在火力毁伤中 ， 集群可以采取分散兵力 ， 集中火力的战术 ， 使敌人难以防御 ， 同时形成高强度的饱和打击 。 此外 ， 无人集群中或将出现扮演诱饵角色的无人单机 ， 通过其自杀式袭扰迫使敌人不断消耗导弹等高成本武器进行防御 。 这样会使敌人的防御力量逐渐薄弱 ， 为己方后续的攻击铺平道路 ， 也通过无人单机与敌人高端武器制造成本之间的巨大差异给敌人带来严重的经济损失 。
未来阶段 ， 无人集群与有人战机、大型无人单机等平台的协同作战也是必不可少的 。 当下各军事大国竞相设计无人集群与大型战机的协同战术 ， 其中比较流行的战术充分体现了无人集群的优势特点：在战斗中首先由无人集群对敌方阵地发动多波次的火力打击和电磁压制 ， 在敌方防御体系达到临界状态——为了防御无人集群而无法调集更多防御力量时 ， 再出动有人战机和大型无人单机进行精确的手术刀式打击 ， 从而一举击溃敌人 。 这样的战术 ， 有望在不久的将来成为现实 。
集群作战的作战潜力
以无人机为代表的无人军事装备以其优异的机动性、隐蔽性及其较低的成本备受各国军队的重视 ， 并逐渐成为战场上不可或缺的作战力量 。 但单体的无人军事装备存在着一些先天不足：例如 ， 无人机的载荷相对有限 ， 在一次作战任务中其打击能力与侦察范围与传统的战机相比略显不足；无人机在面对敌方的拦截与干扰时 ， 与传统战机相比容易被毁伤而导致任务失败 。 这些问题在无人机作战的过程中都是难以避免的 。
而无人化集群作战的产生 ， 很大程度上弥补了无人机作战存在的先天不足 。 无人集群作战又有着一个更加生动贴切的名字——蜂群战术 。 正如自然界中的蜂群 ， 集群中的个体单位小巧轻便、具有一定的攻击力 ， 因为其数量庞大 ， 使得整个集群拥有了强大的火力；是一种强有力的新型作战力量 。
体积小、质量轻、成本低 ， 这是无人机群中单个飞行器最直观的特点 。 比如美军试验中所用的郊狼无人机 ， 长约1米 ， 质量仅在6千克左右 。 这样的羽量级体积与质量使得集群中的无人机在面对敌人的电磁侦察时 ， 反射更少的电磁波 ， 降低了被敌人发现的概率 。 伴随着技术的成熟 ， 无人集群单个飞行器的经济成本也得以大幅度下降 。 经济成本的下降带来的影响是巨大的 。 对于己方而言 ， 这使得无人机能够大量生产并装备 。 在战场上 ， 无人集群具有数量上的优势 ， 形成更强烈的火力网和侦察网 。
此外 ， 数量上的优势弥补单个无人机载荷有限的短板 ， 实现数量本身就是质量的战术价值；大数量决定了无人机群中无人机功能可以趋于分化 ， 单个无人机可以携带不同的装备 ， 诸如侦察、打击、通信等不同模块 ， 使无人集群建立起完备的作战体系 。 另一方面 ， 对于敌人而言 ， 无人集群的庞大体量使其成功突防并造成有效毁伤的概率大幅提高 ， 再好的防御系统也难免会有漏网之鱼 ， 让敌人防不胜防 。 最具有说服力的例子是 ， 美海军使用装备宙斯盾系统的伯克级驱逐舰对8架无人机的集群进行多次拦截实验 ， 平均每次有2.8架无人机可以突防并造成毁伤 。 此外 ， 必须关注到的是 ， 对无人集群的成功防御反而会使敌人得不偿失 ， 因为单个无人飞行器的价格远低于某些防空武器的成本价格 ， 击落无人机的成本变得很高 ， 敌人将在持续防御中耗费大量的物力与财力 。
除了小巧尺寸、庞大数量、高性价比外 ， 无人集群最亮眼的当属其高度智能化与集成化 。 集群中单个无人机只有较为简单的智能 ， 但是集群内部可以通过有限的信息传输和简单控制 ， 使整个集群的智能大增 ， 实现1+1>2的效果 ， 即群体智能化 。 无人集群除了是空中的利刃、侦察兵 ， 还起到了重要的平台作用 ， 其搭载的多样化载荷 ， 使集群成为具有强大指挥控制能力的平台 。 比如彩虹4四机集群 ， 具有超视距飞行载荷、多路卫星通讯载荷、多机态势监测载荷及协同飞行载荷等多种载荷 ， 成为了集区域侦察、监视、打击和控制等性能于一身的空中作战平台 。
【作战系统|无人化与集群作战新模式掀热潮】科技的革命会带来战争形态上的革命；内燃机的产生拉开了机械化战争的序幕 ， 同样 ， 人工智能等技术的快速发展也会对战争的形态带来极大的改变 ， 智能化、无人化、集群化作战必将成为未来战争的主要特征 。 （郗丰毅 王劲 申起有 刘轶丹）


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