李 兵，廖志遠，滕傳福，崔金雷

（1. 四川航天系統(tǒng)工程研究所，成都610000；2. 中國人民解放軍91040部隊，青島266231）

1 引 言

近年來，科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展引發(fā)了世界軍事領(lǐng)域的重大變革。無人系統(tǒng)作為新質(zhì)作戰(zhàn)力量的重要組成部分，在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中發(fā)揮的作用日趨明顯，無人化作戰(zhàn)可能成為下一代戰(zhàn)爭的重要特征。隨著大數(shù)據(jù)、云計算、邊緣計算等技術(shù)的發(fā)展，感知與識別、信息傳遞、信息存儲與處理作為電子信息技術(shù)的核心要素，正處于重大變革發(fā)展期，無人系統(tǒng)憑借“高適應(yīng)、高機動、高效率”的優(yōu)良性能代替士兵承擔(dān)枯燥、污染和危險作戰(zhàn)任務(wù)，在科索沃、伊拉克、阿富汗等近代戰(zhàn)爭中發(fā)揮了重要作用，受到世界高度關(guān)注。

無人機大量投入常規(guī)情報搜集與實際戰(zhàn)爭并獲得極大的成功，這催生了擴展無人機能力的新需求，而無人機與有人機組成編隊協(xié)同作戰(zhàn)正是這種能力擴展的重要方面。美國國防部在最新發(fā)布的無人系統(tǒng)綜合路線圖中指出“美國軍事中心從中東轉(zhuǎn)移至亞太地區(qū)以后，有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)將成為一種基本作戰(zhàn)模式”。為了提高作戰(zhàn)任務(wù)的成功率，無人作戰(zhàn)系統(tǒng)可與有人系統(tǒng)配合，通過二者的相互支援、能力互補，形成一個有機的戰(zhàn)斗系統(tǒng)，協(xié)同執(zhí)行惡劣、危險和枯燥任務(wù)，提高作戰(zhàn)實效性，體現(xiàn)出巨大的非對稱優(yōu)勢，有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)模式將成為當(dāng)下及未來研究的重點，已經(jīng)成為世界各軍事強國競相研發(fā)的熱點。

2 有人/無人協(xié)同對艦作戰(zhàn)模式研究

本文主要研究如何利用有人/無人編隊配合反艦導(dǎo)彈對敵方小型艦艇編隊進行突防，反艦導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部威力大，命中后會對敵艦造成毀滅性的打擊，而有人/無人編隊攜帶的武器相對而言威力較小，因此有人/無人編隊主要用于干擾敵方防御性武器。由于反艦導(dǎo)彈目標(biāo)特征明顯易于被探測攔截，價格也很昂貴，利用反艦導(dǎo)彈群進行飽和打擊效費比較低。這里設(shè)想一種有人/無人集群和反艦導(dǎo)彈協(xié)同作戰(zhàn)模式，該模式最大的特點是盡力避免我方大型裝備直接與敵方接觸。首先利用遠程傳感器陣列（遠程預(yù)警雷達、偵察衛(wèi)星等）對敵方目標(biāo)粗略偵察得到敵方目標(biāo)數(shù)目，指揮中心判讀情報后由任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)根據(jù)敵編隊數(shù)量決定發(fā)射反艦導(dǎo)彈的數(shù)量和時機，選擇有人機機載武器掛載以及有人機/無人機集群起飛時刻，最后形成作戰(zhàn)指令下發(fā)到各火力單元。有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)編隊整體作為體系對抗系統(tǒng)的一個節(jié)點，受預(yù)警機或地（海）面指揮中心的統(tǒng)一指揮控制，包括整體作戰(zhàn)計劃制定、遠距占位引導(dǎo)等，同時共享整個戰(zhàn)場的態(tài)勢信息。敵方作戰(zhàn)編隊的定位與識別的任務(wù)可由上級情報支持，可以從天基預(yù)警探測系統(tǒng)中獲得。

有人/無人協(xié)同對艦作戰(zhàn)的主要流程如圖1所示。

上級指揮機關(guān)經(jīng)過情報研判，決定對敵方艦艇編隊進行打擊，為了減小傷亡，選擇有人/無人編隊和重型反艦導(dǎo)彈共同對目標(biāo)進行打擊。

任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)對作戰(zhàn)任務(wù)進行分解確定各火力單元發(fā)射彈藥數(shù)量、起飛的有人機和無人機的數(shù)量、機載彈藥攜帶數(shù)量等，并確定發(fā)射時序流程等。

各火力單元執(zhí)行各自作戰(zhàn)使命，協(xié)同對敵艦群進行攻擊。

3 有人/無人協(xié)同對小型特混編隊攻擊作戰(zhàn)的實施策略

這里考慮敵方艦艇編隊的構(gòu)成如表1所示。

表1 敵方裝備與威脅源Table 1 The enemy’s equipment and threat sources

圖1 有人/無人協(xié)同的典型作戰(zhàn)模式Fig.1 A typical manned/unmanned coordinated combat mode

圖2 小型艦艇編隊作戰(zhàn)流程Fig.2 The combat process of a small ship formation

綜合分析敵方防空系統(tǒng)威脅，我方有人/無人編隊所遭遇的威脅等級由低到高有：被搜索雷達發(fā)現(xiàn)、被搜索雷達跟蹤、被火控雷達鎖定、被電子干擾、被攔截彈鎖定、被箔條云/紅外干擾、進入近防武器防衛(wèi)范圍、被擊毀。根據(jù)威脅源的作用距離，可大致設(shè)計有人/無人協(xié)同對艦攻擊的作戰(zhàn)實施策略如圖2 所示。將直接對艦攻擊武器分為三個波次：第一波次為有人機攜帶的中程反艦導(dǎo)彈，第二波次為無人機攜帶的近程空面導(dǎo)彈，第三波次為水面支援艦艇發(fā)射的重型遠程反艦導(dǎo)彈。

（1）依據(jù)上級指揮機關(guān)的命令，在0 時刻，距離敵方特混編隊400 km 處我方水面火力單元發(fā)射若干枚亞超結(jié)合反艦導(dǎo)彈組，作戰(zhàn)飛機協(xié)同亞音速反艦導(dǎo)彈，快速降低高度貼海飛行，盡量降低被AN/SPY-1雷達發(fā)現(xiàn)的概率。

（2）在離目標(biāo)350km 時，編隊進入AN/SPY-1雷達的有效探測距離，此時應(yīng)當(dāng)采用密集編隊，盡量隱藏回波信號特征。

（3）在離目標(biāo)150km 時，編隊進入標(biāo)準(zhǔn)II 導(dǎo)彈攔截圈，此時可能已有標(biāo)準(zhǔn)II 導(dǎo)彈來襲，作戰(zhàn)飛機發(fā)射中程反艦導(dǎo)彈后在敵方攔截圈邊緣盤旋指揮無人機群。

（4）在離目標(biāo)70km 時，無人機群協(xié)同反艦導(dǎo)彈繼續(xù)在低高度飛向敵方艦艇編隊。

（5）在離目標(biāo)50km 時，編隊進入海麻雀導(dǎo)彈攔截圈，無人機群快速拉起加速，并盡可能散開。

（6）無人機群掩護反艦導(dǎo)彈向敵艦群突擊，吸引海麻雀導(dǎo)彈的火力，盡可能減小自身傷亡，在自身被擊毀前發(fā)射小型空地導(dǎo)彈。

（7）重型反艦導(dǎo)彈拋噴氣發(fā)動機，點燃助推火箭進入末制導(dǎo)，和小型空地導(dǎo)彈群協(xié)同對特混編隊內(nèi)層防御區(qū)進行突破。

（8）無人機對打擊效果進行評估并上報。

（9）根據(jù)打擊情況決定是否發(fā)動下一輪打擊。

4 有人/無人協(xié)同對艦攻擊仿真

4.1 仿真實驗

由于有人/無人協(xié)同對艦攻擊是一個體系與體系對抗的作戰(zhàn)問題，此類問題常采用裝備性能模型進行仿真研究。裝備性能模型是直接使用武器裝備在作戰(zhàn)中所表現(xiàn)出的宏觀性能指標(biāo)進行作戰(zhàn)仿真評估的一類模型。對裝備內(nèi)部的運行細節(jié)進行了大量的簡化，忽略了中間操作過程，只取裝備的運行結(jié)果，適用于體系對抗仿真模擬。

本文利用多線程技術(shù)和Agent智能體技術(shù)對第三部分所述的作戰(zhàn)實施過程進行了仿真。Agent 智能體利用有限狀態(tài)機模型實現(xiàn)，有限狀態(tài)機模型的例子如圖3 所示。作戰(zhàn)仿真的主流程如圖4 所示。為了準(zhǔn)確反應(yīng)作戰(zhàn)實施的效果，采用蒙特卡洛法進行多次仿真并取平均來對作戰(zhàn)效果進行統(tǒng)計分析。

4.1.1 敵我雙方裝備性能匯總

對于作戰(zhàn)仿真，實驗的數(shù)據(jù)輸入非常重要，由于軍事信息的敏感性，不可能準(zhǔn)確知道每一件參與作戰(zhàn)仿真實驗的裝備信息，必須利用現(xiàn)有裝備和其他信息源對輸入仿真實驗的數(shù)據(jù)進行校驗，以達到準(zhǔn)確評估作戰(zhàn)結(jié)果的目的。由于體系作戰(zhàn)仿真本身目的在于趨勢分析，只要仿真輸入數(shù)據(jù)不出現(xiàn)顛覆性的錯誤，得到的結(jié)果已足以說明問題。

圖3 反艦導(dǎo)彈的有限狀態(tài)機模型Fig.3 The finite state machine model of anti-ship missiles

以下數(shù)據(jù)均采用目前公開的數(shù)據(jù)。并根據(jù)我國海軍同類武器裝備情況進行了修正，其中艦艇、雷達、彈藥和飛機模型如表2～5所示。

4.1.2 仿真設(shè)置與結(jié)果

紅方支援火力發(fā)射重型反艦導(dǎo)彈15枚，有人機2 架，每架紅方有人機裝備亞音速反艦導(dǎo)彈8 枚，指揮10 架無人機，每架無人機裝備小型空面導(dǎo)彈10枚，紅方有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)集群采用與重型反艦導(dǎo)彈航向相差±5°，距離相差±30 km 的隨機航線接近藍方艦隊。紅方仿真結(jié)果如圖5 所示，藍方仿真結(jié)果如圖6 所示。仿真結(jié)果中橫坐標(biāo)表示仿真實驗的編號，縱坐標(biāo)表示在某次仿真實驗中，武器裝備命中或被命中的數(shù)量。藍方艦艇損失值表示紅方武器爆炸的破壞力。假設(shè)5000 破壞力能摧毀一艘驅(qū)逐艦和補給艦，10000 的破壞力能摧毀一艘巡洋艦。

圖4 仿真實驗的流程Fig.4 The simulation process

表2 艦艇模型Table 2 The ship models

表3 雷達模型Table 3 The radar models

表4 彈藥模型Table 4 The ammunition models

表5 飛機模型Table 5 The airplane models

圖5 有人/無人協(xié)同基于蒙特卡洛的紅方仿真結(jié)果Fig.5 The red party’s simulation results of the manned/unmanned coordinated attack based on the Monte Carlo method

圖6 有人/無人協(xié)同基于蒙特卡洛的藍方仿真結(jié)果Fig.6 The blue party’s simulation results of the Manned-Unmanned coordinated attack based on the Monte Carlo method

紅方戰(zhàn)果與損失統(tǒng)計結(jié)果如下：重型反艦導(dǎo)彈命中率為0.18112，亞音速反艦導(dǎo)彈命中率為0.11248，小型空面導(dǎo)彈命中率為0.022391，紅方無人機損失率為0.8699，紅方有人機損失率為0.25455。

藍方戰(zhàn)果與損失統(tǒng)計結(jié)果如下：藍方標(biāo)準(zhǔn)II 導(dǎo)彈綜合命中率為0.23887，藍方海麻雀導(dǎo)彈綜合命中率為0.64484，藍方驅(qū)逐艦平均損失1.595 艘，藍方巡洋艦平均損失0.72793 艘，藍方補給艦平均損失0.9381艘。

4.1.3 與傳統(tǒng)飽和攻擊的對比分析

將紅方所有武器換為30 枚重型反艦導(dǎo)彈重新運行仿真，紅方仿真結(jié)果如圖7 所示，藍方仿真結(jié)果如圖8所示。

紅方重型反艦導(dǎo)彈命中率為0.07175。

藍方戰(zhàn)果與損失統(tǒng)計結(jié)果如下：藍方標(biāo)準(zhǔn)II 導(dǎo)彈綜合命中率為0.26139，藍方海麻雀導(dǎo)彈綜合命中率為0.72156，藍方驅(qū)逐艦平均損失為0.5095艘，藍方巡洋艦平均損失為0.39544艘，藍方補給艦平均損失為0.1673艘。

將有人/無人協(xié)同對艦攻擊和傳統(tǒng)大規(guī)模飽和攻擊的作戰(zhàn)仿真結(jié)果對比如表6所示。

圖7 飽和攻擊基于蒙特卡洛的紅方仿真結(jié)果Fig.7 The red party’s simulation results of the saturation attack based on the Monte Carlo method

圖8 飽和攻擊基于蒙特卡洛的藍方仿真結(jié)果Fig.8 The blue party’s simulation results of the saturation attack based on the Monte Carlo method

由表6可見，有人/無人協(xié)同對艦攻擊可以有效減少有人機的損失，大大的提高了反艦導(dǎo)彈的作戰(zhàn)效能。有人/無人協(xié)同對艦攻擊，是一種較為有效的對具有嚴密防空體系艦艇編隊的攻擊方式，基本上能使一個帶宙斯盾系統(tǒng)的艦艇編隊近乎全滅。而傳統(tǒng)的大規(guī)模飽和攻擊無法有效摧毀一個帶宙斯盾系統(tǒng)的艦艇編隊。反艦導(dǎo)彈命中率下降到原來的39.6%。擊毀敵方驅(qū)逐艦的平均數(shù)量下降到原來的31.9%，擊毀敵方巡洋艦的平均數(shù)量下降到原來的54.3%，擊毀敵方補給艦的平均數(shù)量下降到原來的17.83%。

結(jié)果表明有人/無人協(xié)同攻擊相對于傳統(tǒng)的飽和打擊具有良好的打擊效果。

5 結(jié)束語

現(xiàn)階段技術(shù)水平使得有人機/無人機協(xié)同作戰(zhàn)的實施存在一定的難點與問題，距離形成新質(zhì)作戰(zhàn)能力尚有較大差距。靈活、可變、模塊化的作戰(zhàn)模式將對未來信息化條件下的作戰(zhàn)產(chǎn)生重大影響，其在指揮關(guān)系、組織、訓(xùn)練模式等方面可能跟現(xiàn)有的編制體系存在不同之處，今后仍有待進一步研究。