介 沖

美國(guó)參謀長(zhǎng)聯(lián)席會(huì)議發(fā)布的《聯(lián)合部隊(duì)季刊》上刊載了一篇有關(guān)對(duì)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)在城市作戰(zhàn)中應(yīng)用分析的文章，描述了無(wú)人機(jī)系統(tǒng)在城市環(huán)境中的作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)、武器性能特點(diǎn)、戰(zhàn)術(shù)使用方式、技術(shù)挑戰(zhàn)和后勤保障等內(nèi)容。

近期的研究報(bào)告表明，城市戰(zhàn)將成為21世紀(jì)一種重要的戰(zhàn)爭(zhēng)形式，在城市作戰(zhàn)環(huán)境中，敵人可使用低成本的殺傷性武器，如復(fù)雜性不斷增加的簡(jiǎn)易爆炸裝置(IED)、先進(jìn)的火箭彈、穿透性彈頭和武裝商用無(wú)人機(jī)，因此美軍將面臨許多近距離作戰(zhàn)場(chǎng)景。

無(wú)人機(jī)的作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)

無(wú)人機(jī)可在城市戰(zhàn)環(huán)境中發(fā)揮巨大作用，它可為分隊(duì)級(jí)地面部隊(duì)提供監(jiān)視能力，將地面部隊(duì)的視野由二維擴(kuò)展為三維，并提供潛在的新型戰(zhàn)術(shù)機(jī)動(dòng)能力。例如，在城市環(huán)境中如果要對(duì)相鄰街道的敵軍采取側(cè)面襲擊，地面部隊(duì)可發(fā)射無(wú)人機(jī)，從上方對(duì)敵軍進(jìn)行干擾。無(wú)人機(jī)具備的作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)如下：

速度

無(wú)人機(jī)的機(jī)動(dòng)性較強(qiáng)，且不受障礙物的影響，可快速打擊時(shí)敏目標(biāo)，如切斷敵軍的撤退路線。

集結(jié)

無(wú)人機(jī)可獨(dú)立于各種地形和地面部隊(duì)行動(dòng)，因此可讓指揮官在關(guān)鍵時(shí)刻將無(wú)人機(jī)集中部署在戰(zhàn)場(chǎng)上的關(guān)鍵地點(diǎn)。

持久性

在與地面部隊(duì)交戰(zhàn)時(shí)，無(wú)人機(jī)部隊(duì)可奪取和控制地形。在與己方地面部隊(duì)合作行動(dòng)時(shí)，無(wú)人機(jī)可降落并停留在指定的地方以占領(lǐng)目標(biāo)，并阻止敵軍接近目標(biāo)。

大規(guī)模性

無(wú)人機(jī)部隊(duì)可在空間中隨意部署，從而實(shí)現(xiàn)特有的火力集中能力。例如，可在不同高度部署不同的無(wú)人機(jī)以便同時(shí)對(duì)敵軍開展集中火力攻擊。

此外，無(wú)人機(jī)部隊(duì)編制靈活，可隨時(shí)配屬給地面部隊(duì)指揮官，以提升部隊(duì)的合成作戰(zhàn)能力。

無(wú)人機(jī)平臺(tái)的武器性能特點(diǎn)

隨著技術(shù)的進(jìn)步，無(wú)人機(jī)已經(jīng)具備了作戰(zhàn)能力，目前這些無(wú)人機(jī)武器平臺(tái)具有以下特點(diǎn)：

三軸機(jī)動(dòng)性

無(wú)人機(jī)可在幾百米的高空機(jī)動(dòng)，可沿三個(gè)空間軸機(jī)動(dòng)，也可保持靜止，其靈活性高于固定翼飛機(jī)。

小尺寸

無(wú)人機(jī)的尺寸較小，可高效地在建筑物、樹、電塔和電線間穿梭。

可用的載荷

可搭載步兵攜帶的殺傷力較強(qiáng)的武器。

控制

可裝備傳感器和通信設(shè)備以感知和報(bào)告周圍環(huán)境，并接受指揮官的指揮與控制。

自主性

具備一定的自主能力，能夠在無(wú)人員控制的情況下管理自身的穩(wěn)定性、導(dǎo)航和其他功能。能夠由一名操作員控制無(wú)人機(jī)蜂群，并以團(tuán)隊(duì)的形式協(xié)同作戰(zhàn)。

持久性

在小規(guī)模交戰(zhàn)過(guò)程中，無(wú)人機(jī)具備足夠的續(xù)航能力(最低30min)，并可及時(shí)返回后勤補(bǔ)給點(diǎn)。

當(dāng)前的大型四旋翼或六旋翼無(wú)人機(jī)是滿足城市作戰(zhàn)要求的第一代平臺(tái)，具備城市作戰(zhàn)所需的基本特征。目前美軍正在開發(fā)更多的無(wú)人機(jī)平臺(tái)，如美國(guó)陸軍研究實(shí)驗(yàn)室正在開展聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)空中補(bǔ)給平臺(tái)(JTARV)項(xiàng)目，該無(wú)人機(jī)可提供200lb(90kg)以上的運(yùn)輸能力。未來(lái)，具備不同推進(jìn)系統(tǒng)和設(shè)計(jì)特點(diǎn)的無(wú)人機(jī)平臺(tái)將提供更強(qiáng)的作戰(zhàn)能力。

無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)的基本單元

單架無(wú)人機(jī)的生存能力和殺傷力有限。由于這些無(wú)人機(jī)的體積較小，容易受到小型武器和其他直接火力的攻擊，如激光和高能微波反無(wú)人機(jī)武器，因此依賴于自身的機(jī)動(dòng)能力和受到的掩護(hù)，有時(shí)需要在非常低的高度(低于10m)飛行。這些無(wú)人機(jī)可搭載類似于單兵使用的武器，如自動(dòng)步槍和微型管射直接攻擊彈藥。因此一架無(wú)人機(jī)的作戰(zhàn)能力相當(dāng)于一個(gè)或幾個(gè)步兵。

但是，由多架無(wú)人機(jī)組成的編隊(duì)可大幅提升無(wú)人機(jī)的生存能力和殺傷力。無(wú)人機(jī)編隊(duì)損失一架無(wú)人機(jī)對(duì)整體作戰(zhàn)能力的影響很小，并且無(wú)人機(jī)編隊(duì)的整體攻擊能力非常強(qiáng)。因此，無(wú)人機(jī)編隊(duì)?wèi)?yīng)作為城市作戰(zhàn)的基本單元，一名戰(zhàn)士就可以操控一支無(wú)人機(jī)編隊(duì)。

無(wú)人機(jī)編隊(duì)的戰(zhàn)術(shù)使用

無(wú)人機(jī)編隊(duì)可配屬給連級(jí)或營(yíng)級(jí)部隊(duì)，如“斯特賴克”旅戰(zhàn)斗隊(duì)的步兵連或海軍陸戰(zhàn)隊(duì)步兵旅，這些部隊(duì)對(duì)無(wú)人機(jī)編隊(duì)的戰(zhàn)術(shù)使用方式有：

接敵運(yùn)動(dòng)

無(wú)人機(jī)編隊(duì)的機(jī)動(dòng)性較強(qiáng)，且不受地形影響，可在接敵運(yùn)動(dòng)中作為一支高效的掩護(hù)部隊(duì)，為指揮人員提供實(shí)時(shí)情報(bào)、監(jiān)視和偵察(ISR)信息。如果發(fā)生遭遇戰(zhàn)，無(wú)人機(jī)編隊(duì)的機(jī)動(dòng)能力可使其更快響應(yīng)，掌握主動(dòng)權(quán)并讓敵軍陷入困境以幫助形成更大規(guī)模的作戰(zhàn)行動(dòng)。無(wú)人機(jī)編隊(duì)的機(jī)動(dòng)性和對(duì)敵人的消耗性可使己方部隊(duì)不參與決定性交戰(zhàn)，己方部隊(duì)可隨時(shí)撤退。

形成交戰(zhàn)

在攻擊過(guò)程中，無(wú)人機(jī)編隊(duì)可先于后續(xù)部隊(duì)進(jìn)入建筑物較多的區(qū)域，以發(fā)現(xiàn)敵方的備戰(zhàn)位置并與其交戰(zhàn)。無(wú)人機(jī)可提供壓制性火力，迫使敵方離開開放區(qū)域。無(wú)人機(jī)編隊(duì)還可識(shí)別敵軍埋伏的位置并投擲煙幕。

垂直包圍

無(wú)人機(jī)編隊(duì)可為地面部隊(duì)提供垂直包圍能力，當(dāng)敵方位于遮蔽物后方或戰(zhàn)壕內(nèi)，并且沒有較強(qiáng)的空中掩護(hù)能力時(shí)，無(wú)人機(jī)編隊(duì)可開展垂直包圍行動(dòng)。與傳統(tǒng)的空中支援不同，無(wú)人機(jī)編隊(duì)可一直處于包圍的位置，對(duì)敵軍進(jìn)行定位，并對(duì)其進(jìn)行持續(xù)攻擊。

滲透和遮斷

由于不受地形限制，無(wú)人機(jī)編隊(duì)可隨意集中和分散。各無(wú)人機(jī)可單獨(dú)穿越地形對(duì)敵軍進(jìn)行滲透，在敵軍后方區(qū)域集中并開展攻擊，對(duì)敵方的補(bǔ)給進(jìn)行打擊或攻擊敵方指揮機(jī)構(gòu)。無(wú)人機(jī)編隊(duì)也可分散，撤退到己方指定位置，并等待下一次作戰(zhàn)。

決定性戰(zhàn)斗

無(wú)人機(jī)編隊(duì)可提供三維火力集中能力以提供最高的致命性。無(wú)人機(jī)編隊(duì)可形成三維戰(zhàn)術(shù)編隊(duì)，如垂直排列形成“墻”形編隊(duì)，或采用半球形組合以攻擊加固型建筑這樣的離散目標(biāo)。

區(qū)域防空

無(wú)人機(jī)編隊(duì)可降落在指定的地點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，并對(duì)該地點(diǎn)進(jìn)行防護(hù)以防止敵軍占領(lǐng)，從而為己方部隊(duì)提供防空能力。未來(lái)的無(wú)人機(jī)在降落后可改變自身形狀以便于觀測(cè)、獲取能量、實(shí)施地面機(jī)動(dòng)和部署武器。

機(jī)動(dòng)式防御和撤退

無(wú)人機(jī)編隊(duì)在進(jìn)攻性機(jī)動(dòng)行動(dòng)中提供的優(yōu)勢(shì)同樣適用于防御行動(dòng)。無(wú)人機(jī)編隊(duì)可成為地面部隊(duì)的潛在后備部隊(duì)，當(dāng)?shù)孛娌筷?duì)受到敵方攻擊時(shí)，它可提供有效的防御能力，并可在撤退行動(dòng)中為部隊(duì)提供掩護(hù)。

技術(shù)挑戰(zhàn)

為了提升無(wú)人機(jī)平臺(tái)的生存能力和殺傷力，目前還存在指揮與控制和人工智能方面的技術(shù)挑戰(zhàn)。

當(dāng)前的無(wú)人機(jī)是高價(jià)值資產(chǎn)，在使用過(guò)程中需要很多的人為干預(yù)。士兵需要向無(wú)人機(jī)發(fā)布命令、為其加油，未來(lái)的無(wú)人機(jī)應(yīng)該能夠在出現(xiàn)故障時(shí)自己修復(fù)，并在沒有監(jiān)管的情況下持續(xù)執(zhí)行一些基本職能，以下是未來(lái)需要發(fā)展的技術(shù)。

指揮、控制和通信

指揮與控制方面的挑戰(zhàn)在于士兵需要為無(wú)人機(jī)編隊(duì)內(nèi)的多架無(wú)人機(jī)提供指導(dǎo)，并需要有效控制無(wú)人機(jī)編隊(duì)。

目前的自主無(wú)人機(jī)蜂群技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，已經(jīng)不需要如全球定位系統(tǒng)這樣的外部輔助手段來(lái)支持復(fù)雜的無(wú)人機(jī)編隊(duì)行動(dòng)。無(wú)人機(jī)可使用小型照相機(jī)、雷達(dá)和輕型測(cè)距傳感器來(lái)獲取視覺和距離數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下的自主導(dǎo)航。目前，無(wú)人機(jī)可實(shí)現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境下的導(dǎo)航，能夠規(guī)避障礙物，還可在如森林這樣的室外環(huán)境下導(dǎo)航。近期交付的基于無(wú)人機(jī)編隊(duì)的應(yīng)用程序可使無(wú)人機(jī)在城市街道上方飛行并從其他車輛獲取導(dǎo)航數(shù)據(jù)。

無(wú)人機(jī)編隊(duì)必須能夠接收和解釋類似于上級(jí)發(fā)送給士兵或班組組長(zhǎng)的指令，如“向某個(gè)十字路口移動(dòng)”或“攻擊某目標(biāo)直至完成摧毀”。目前，士兵可向無(wú)人機(jī)編隊(duì)發(fā)送電子命令，可點(diǎn)擊戰(zhàn)場(chǎng)空間實(shí)時(shí)地圖上的位置和目標(biāo)來(lái)操控?zé)o人機(jī)。

人類操作員的態(tài)勢(shì)感知也需要不斷發(fā)展，目前在地面戰(zhàn)爭(zhēng)中，即使戰(zhàn)術(shù)級(jí)的士兵在做決策時(shí)也需要考慮倫理、政治甚至戰(zhàn)略影響。因此，期望無(wú)人機(jī)編隊(duì)在短期內(nèi)理解其作戰(zhàn)環(huán)境的復(fù)雜性并能應(yīng)對(duì)未預(yù)料到的障礙或情況是不切實(shí)際的。因此，最終都需要人來(lái)控制無(wú)人機(jī)編隊(duì)開展軍事任務(wù)和避免誤傷，尤其是目前的無(wú)人機(jī)都配備了武器裝備。操作員必須具備積極的態(tài)勢(shì)感知能力，并將無(wú)人機(jī)編隊(duì)作為一個(gè)整體來(lái)控制。因此，需要開發(fā)新型界面來(lái)使操作員看到無(wú)人機(jī)編隊(duì)的視野，從而向無(wú)人機(jī)編隊(duì)下達(dá)命令。操作員還需要在某些情況下快速切換不同無(wú)人機(jī)編隊(duì)的視野。

所有的指揮與控制功能都需要信息共享和數(shù)據(jù)融合。無(wú)人機(jī)編隊(duì)內(nèi)的各無(wú)人機(jī)之間也需要信息共享。無(wú)人機(jī)編隊(duì)控制員需要利用最新的態(tài)勢(shì)感知圖和無(wú)人機(jī)拍攝的最新實(shí)時(shí)信息，并利用這些信息不斷更新態(tài)勢(shì)圖。

此外，由于無(wú)人機(jī)容易受到其他無(wú)人機(jī)電子戰(zhàn)攻擊的影響，因此還要考慮安全通信的問(wèn)題。如果無(wú)人機(jī)失去了通信能力，就會(huì)自主返回回收點(diǎn)。在與地面部隊(duì)保持通信的情況下，無(wú)人機(jī)編隊(duì)可使用寬帶、低截獲概率的視距通信方法來(lái)獲取通信能力，如激光光學(xué)數(shù)據(jù)鏈。無(wú)人機(jī)編隊(duì)可能會(huì)在離基地幾千米以內(nèi)的范圍內(nèi)活動(dòng)，以保持視距通信能力。如“向某處移動(dòng)”或“摧毀某個(gè)目標(biāo)”這樣的命令可由附近的部隊(duì)使用隨時(shí)可用的激光目標(biāo)指示器，以光編碼的形式發(fā)送。在城市區(qū)域，光學(xué)數(shù)據(jù)鏈可由盤旋在十字路口角落的中繼無(wú)人機(jī)發(fā)送。

作戰(zhàn)人工智能

半自主無(wú)人機(jī)編隊(duì)的作戰(zhàn)需要特定的人工智能技術(shù)，包括：

(1)目標(biāo)接收能力。無(wú)人機(jī)系統(tǒng)需要具備自動(dòng)化目標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)，這種系統(tǒng)可基于提前定義的特征來(lái)識(shí)別潛在目標(biāo)。無(wú)人機(jī)編隊(duì)還需要能夠識(shí)別操作員指定的目標(biāo)，并理解目標(biāo)邊界和目標(biāo)包含的實(shí)體：靜態(tài)物體、靜態(tài)物體的一部分(如建筑物上的窗戶)、移動(dòng)車輛、一片區(qū)域等。

(2)目標(biāo)跟蹤能力。無(wú)人機(jī)編隊(duì)需要能夠持續(xù)跟蹤移動(dòng)目標(biāo)，并在周圍的燈光或氣象發(fā)生變化、目標(biāo)位于障礙物或煙幕后方或受火力攻擊等情況下仍保持對(duì)目標(biāo)的跟蹤。

(3)目標(biāo)評(píng)估能力。無(wú)人機(jī)在完成目標(biāo)攻擊后，需要能夠確定目標(biāo)是否被摧毀，以節(jié)約其他部隊(duì)的火力。

(4)受襲感知能力。為了在易遭受敵軍攻擊的環(huán)境下保持生存能力，無(wú)人機(jī)編隊(duì)?wèi)?yīng)在一架無(wú)人機(jī)遭受攻擊或被摧毀時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并在告知操作員的同時(shí)采取適當(dāng)?shù)姆烙袆?dòng)，如采取規(guī)避動(dòng)作。

由于敵軍也能夠部署自己的無(wú)人機(jī)編隊(duì)，作戰(zhàn)人工智能應(yīng)該融入無(wú)人機(jī)對(duì)抗推演。這比地面作戰(zhàn)部隊(duì)的推演簡(jiǎn)單，因?yàn)椴恍枰^(guò)多的人為判斷，目標(biāo)識(shí)別和評(píng)估過(guò)程也更簡(jiǎn)單。目前，學(xué)術(shù)界的研究人員已經(jīng)演示了自主無(wú)人機(jī)蜂群對(duì)抗的仿真工具。

后勤

無(wú)人機(jī)編隊(duì)在作戰(zhàn)過(guò)程中面臨油料、電力和彈藥短缺的問(wèn)題，因此需要自主作戰(zhàn)后勤，如果使用人工后勤供應(yīng)就會(huì)消耗作戰(zhàn)部隊(duì)的作戰(zhàn)精力。

無(wú)人機(jī)編隊(duì)需要有補(bǔ)給點(diǎn)，并具備自主補(bǔ)給的能力。其中一種方法是使用飛機(jī)將燃料和彈藥箱投送到作戰(zhàn)區(qū)域附件的避難所。在城市作戰(zhàn)環(huán)境中，可將補(bǔ)給投送到作戰(zhàn)后方的幾個(gè)街區(qū)或建筑物的樓頂?shù)鹊胤健?/p>

補(bǔ)給箱可由類似于當(dāng)前聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)空中補(bǔ)給平臺(tái)的飛機(jī)投放，無(wú)人機(jī)可自主導(dǎo)航到相應(yīng)的補(bǔ)給點(diǎn)，其方式是跟隨無(wú)線電射頻或紅外信號(hào)。無(wú)人機(jī)可在盤旋過(guò)程中通過(guò)無(wú)人機(jī)底部的加油管接入油料箱以完成加油，或通過(guò)丟棄用盡的彈藥箱并接入彈藥補(bǔ)給箱完成彈藥補(bǔ)給。

無(wú)人機(jī)的飛行速度約為48.28km/h，無(wú)人機(jī)可在1min內(nèi)飛躍7個(gè)街區(qū)，完成油料和彈藥補(bǔ)給后再返回戰(zhàn)場(chǎng)，因此無(wú)人機(jī)在城市作戰(zhàn)中的持續(xù)性沒有限制。

無(wú)人機(jī)自修復(fù)能力的開發(fā)難度較高，因此需要增強(qiáng)無(wú)人機(jī)的抗打擊能力。無(wú)人機(jī)需要具備較強(qiáng)的冗余性，四旋翼以上的無(wú)人機(jī)具備這種能力，如果一個(gè)旋翼?yè)p壞，則無(wú)人機(jī)還能繼續(xù)飛行。 ■