葉君 陳朕

無人機(jī)蜂群可廣泛應(yīng)用于對(duì)陸、對(duì)海、對(duì)空各種戰(zhàn)場環(huán)境。2021年5月6日，以色列國防軍在攻擊加沙地帶時(shí)，使用了人工智能控制的作戰(zhàn)無人機(jī)蜂群，一群小型無人機(jī)被用來定位、識(shí)別和攻擊哈馬斯，而這被認(rèn)為是無人機(jī)蜂群第一次被用于戰(zhàn)爭。

以色列的這次無人機(jī)蜂群應(yīng)用屬于對(duì)陸攻擊的城市封控與定點(diǎn)清除范疇，對(duì)無人機(jī)蜂群的技術(shù)要求較高，屬于較為復(fù)雜的一種無人機(jī)蜂群應(yīng)用。無人機(jī)蜂群需在城市環(huán)境下實(shí)現(xiàn)避障飛行控制，同時(shí)還要對(duì)指定的地面人員目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別、跟蹤與攻擊，這需要無人機(jī)蜂群具備圖像檢測(cè)與人臉識(shí)別技術(shù)。因此這次軍事應(yīng)用說明部分國家的無人機(jī)蜂群技術(shù)已經(jīng)發(fā)展至實(shí)戰(zhàn)運(yùn)用階段。

在無人機(jī)蜂群領(lǐng)域，美國軍方很早就進(jìn)行了布局，各軍種均開展了相關(guān)的研究項(xiàng)目，但側(cè)重點(diǎn)各有不同。

其中，比較有代表性的項(xiàng)目有DARPA（美國國防先進(jìn)研究計(jì)劃局）主導(dǎo)的“小精靈”項(xiàng)目和OFFSET（進(jìn)攻性蜂群使能戰(zhàn)術(shù)）項(xiàng)目，海軍研究局主導(dǎo)的LOCUST（低成本無人機(jī)蜂群）項(xiàng)目以及國防部主導(dǎo)的“灰山鶉”項(xiàng)目。

DARPA在2015年9月推出“小精靈”項(xiàng)目，計(jì)劃研制具備自組網(wǎng)和智能協(xié)同能力的無人機(jī)蜂群系統(tǒng)，通過載機(jī)（轟炸機(jī)、運(yùn)輸機(jī)等平臺(tái)）在防區(qū)外采用齊射方式，攜帶偵察或電子戰(zhàn)等不同載荷的無人機(jī)集群，通過集群內(nèi)部的信息共享與協(xié)同，突破敵方防御系統(tǒng)，執(zhí)行偵察與電子攻擊任務(wù)，并在任務(wù)完成后對(duì)幸存的無人機(jī)進(jìn)行回收。

“小精靈”無人機(jī)作戰(zhàn)半徑可達(dá)900千米，續(xù)航時(shí)間3小時(shí)，最大飛行速度0.8馬赫。2019年，該項(xiàng)目開展了空中發(fā)射和回收飛行試驗(yàn)，通過在C-130運(yùn)輸機(jī)加裝自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)30分種內(nèi)回收4架無人機(jī)。

DARPA還在2017年啟動(dòng)了OFFSET項(xiàng)目，旨在構(gòu)建一個(gè)支持開放式系統(tǒng)架構(gòu)的活躍的集群戰(zhàn)術(shù)開發(fā)生態(tài)系統(tǒng)。該系統(tǒng)具備先進(jìn)的人-集群接口，基于沉浸式交互技術(shù)以及分布式機(jī)器人系統(tǒng)集成與算法開發(fā)，設(shè)計(jì)為城市作戰(zhàn)的蜂群無人系統(tǒng)戰(zhàn)術(shù)。

OFFSET項(xiàng)目研究分為三個(gè)階段，最終目標(biāo)是完成250個(gè)以上的無人系統(tǒng)在8個(gè)城市街區(qū)自主執(zhí)行6小時(shí)的任務(wù)。整個(gè)OFFSET項(xiàng)目周期42個(gè)月，其中第一階段18個(gè)月，第二、第三階段分別12個(gè)月。

美國海軍研究局在2014年4月公布了LOCUST項(xiàng)目，研發(fā)可快速連續(xù)發(fā)射的無人機(jī)蜂群，無人機(jī)之間利用近距離通信網(wǎng)絡(luò)共享態(tài)勢(shì)信息，協(xié)同執(zhí)行掩護(hù)、攻擊和防御任務(wù)。

該項(xiàng)目使用雷神公司的“郊狼”無人機(jī)，長0.91米，翼展1.47米，起飛質(zhì)量5.4～6.3千克，可攜帶約0.9千克的載荷，飛行速度110千米/小時(shí)，續(xù)航時(shí)間90分鐘，配裝電動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng)，每架約1.5萬美元。2016年5月，美國海軍研究局進(jìn)行了陸基試射實(shí)驗(yàn)，30架無人機(jī)在30秒內(nèi)由路基平臺(tái)成功連續(xù)發(fā)射，驗(yàn)證了無人機(jī)蜂群的編隊(duì)飛行、隊(duì)形變換、協(xié)同機(jī)動(dòng)能力。

美國國防部戰(zhàn)略能力辦公室在2014年啟動(dòng)了“無人機(jī)蜂群”項(xiàng)目，旨在通過有人機(jī)空射“灰山鶉”微型無人機(jī)蜂群執(zhí)行低空態(tài)勢(shì)感知和干擾任務(wù)。

“灰山鶉”無人機(jī)長約16.5厘米，翼展30厘米，投放質(zhì)量約0.3千克，續(xù)航時(shí)間大于20分鐘，飛行速度可達(dá)110千米/小時(shí)。2016年10月，美軍在加州的“中國湖靶場”上空進(jìn)行無人機(jī)拋灑試驗(yàn)，3架海軍F/A-18F戰(zhàn)斗機(jī)成功拋灑出103架“灰山鶉”無人機(jī)，創(chuàng)下軍用無人機(jī)蜂群最大規(guī)模飛行紀(jì)錄。此次實(shí)驗(yàn)無人機(jī)蜂群未預(yù)置飛行程序，發(fā)射后自主巡地，協(xié)同完成任務(wù)，展現(xiàn)了自修正、自適應(yīng)編隊(duì)飛行能力和集體決策能力，表明美軍空射無人機(jī)蜂群正朝實(shí)戰(zhàn)化方向邁進(jìn)。

與此同時(shí)，國內(nèi)很多科研院所和院校也都開展了無人機(jī)蜂群相關(guān)研究，有些研究側(cè)重于蜂群規(guī)模數(shù)量，有些研究則側(cè)重蜂群自主作戰(zhàn)。

中國電子科技集團(tuán)公司在2016年珠海航展完成了67架固定翼無人機(jī)蜂群編隊(duì)飛行，隨后又分別在2017年和2018年將蜂群數(shù)量提升至119架和200架，實(shí)現(xiàn)了密集彈射起飛、空中集結(jié)、多目標(biāo)分組、編隊(duì)合圍、集群行動(dòng)等動(dòng)作。

國防科技大學(xué)在2017年實(shí)現(xiàn)了21架無人機(jī)集群自主作戰(zhàn)試驗(yàn)。試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)設(shè)置了多種類型汽車運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，空中設(shè)置了氣球障礙，無人機(jī)蜂群實(shí)現(xiàn)了完全自主的編隊(duì)飛行、障礙規(guī)避、地面目標(biāo)識(shí)別與跟蹤、自組織決策與任務(wù)分配等戰(zhàn)術(shù)動(dòng)作。

結(jié)合目前的研究進(jìn)程，無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)的關(guān)鍵技術(shù)，歸納起來有三個(gè)主要方面。

（1）無人機(jī)平臺(tái)技術(shù)

無人機(jī)蜂群具備車載、艦載、機(jī)載等方式，不論何種搭載方式都要求其裝載數(shù)量多、發(fā)射速度快，能迅速在空中集結(jié)成群。

這就對(duì)無人機(jī)平臺(tái)提出了很高要求，如車載與機(jī)載無人機(jī)蜂群，通常采用與火箭彈相似的發(fā)射方式。對(duì)于固定翼無人機(jī)平臺(tái)，需進(jìn)行折疊翼設(shè)計(jì)；目前，對(duì)于旋翼無人機(jī)平臺(tái)，則需進(jìn)行更復(fù)雜的機(jī)體折疊設(shè)計(jì)，以滿足箱式或筒式發(fā)射巢放置，發(fā)射后在空中快速展開。

（2）蜂群通信組網(wǎng)技術(shù)

無人機(jī)蜂群在可能的對(duì)抗環(huán)境中，面臨自組織網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)損失、通信系統(tǒng)受敵干擾壓制等情況。因此，蜂群自組織網(wǎng)絡(luò)需重點(diǎn)突破兩點(diǎn)，一個(gè)是網(wǎng)絡(luò)抗毀動(dòng)態(tài)重構(gòu)，即在多節(jié)點(diǎn)失效的情況下，需保障網(wǎng)絡(luò)中無人機(jī)蜂群剩余節(jié)點(diǎn)之間的正常通信；另一個(gè)是綜合通信抗干擾，即無人機(jī)蜂群在遭遇通信干擾情況下仍能夠維持蜂群內(nèi)的協(xié)同信息交互。

（3）自適應(yīng)任務(wù)重規(guī)劃技術(shù)

無人機(jī)蜂群在執(zhí)行任務(wù)過程中，任務(wù)、環(huán)境等條件隨時(shí)可能發(fā)生變化，原有的預(yù)先規(guī)劃方案難以再滿足高動(dòng)態(tài)環(huán)境的作戰(zhàn)需求。當(dāng)任務(wù)、環(huán)境等發(fā)生變化時(shí)，如發(fā)現(xiàn)新目標(biāo)、出現(xiàn)新威脅、發(fā)生無人機(jī)毀傷等，需要無人機(jī)蜂群能夠在線自適應(yīng)進(jìn)行任務(wù)重規(guī)劃，通過任務(wù)時(shí)序的重組合、任務(wù)航路的重規(guī)劃，來滿足無人機(jī)蜂群在時(shí)間、時(shí)序、空間、任務(wù)等多個(gè)層面上與高動(dòng)態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)要求，從而保證無人機(jī)蜂群在作戰(zhàn)過程中的沖突消解和處理能力。

目前，無人機(jī)技術(shù)已經(jīng)得到快速發(fā)展，技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)著戰(zhàn)術(shù)和戰(zhàn)法的進(jìn)步，關(guān)于未來無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)，以下四個(gè)方面值得關(guān)注。

（1）增強(qiáng)智能水平，擴(kuò)展任務(wù)多樣性

無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)總體來說是一種利用大規(guī)模無人裝備替換現(xiàn)有裝備的作戰(zhàn)模式，其應(yīng)用范圍覆蓋包括空戰(zhàn)、海戰(zhàn)、城市戰(zhàn)等在內(nèi)的各種作戰(zhàn)場景，只有當(dāng)無人機(jī)蜂群具備了足夠的智能化水平，才能完全替代人員對(duì)復(fù)雜戰(zhàn)場態(tài)勢(shì)進(jìn)行感知、決策與行動(dòng)，靈活遂行各種復(fù)雜任務(wù)。

（2）靈活部署回收，提升作戰(zhàn)機(jī)動(dòng)性

未來無人機(jī)蜂群戰(zhàn)場遍布陸?？仗?，目前無人機(jī)蜂群大多為地面發(fā)射、地面回收，少量可實(shí)現(xiàn)空中拋灑，但無法空中回收。需進(jìn)一步研究車載、艦載、機(jī)載等發(fā)射與回收能力，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)蜂群在戰(zhàn)場的快速部署、快速任務(wù)、快速補(bǔ)充、快速轉(zhuǎn)移，大大提升作戰(zhàn)機(jī)動(dòng)性。

（3）降低平臺(tái)成本，支持大規(guī)模消耗

無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)的一個(gè)重要特點(diǎn)是大規(guī)?？上模院Ｉ戏礉摓槔?，需求的無人機(jī)蜂群規(guī)模為百架級(jí)別，對(duì)于不考慮回收的作戰(zhàn)場景，允許任務(wù)中部分平臺(tái)的損毀消耗，因此會(huì)嚴(yán)格限制無人機(jī)平臺(tái)成本，同時(shí)，現(xiàn)有無人機(jī)任務(wù)載荷追求功能大而全，質(zhì)量重、價(jià)格高，不適宜直接用于無人機(jī)蜂群，需研發(fā)新的低成本輕質(zhì)化任務(wù)載荷。

（4）支持異構(gòu)互聯(lián)，發(fā)揮體系戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)

隨著無人機(jī)蜂群的不斷推廣應(yīng)用，同樣會(huì)面臨現(xiàn)有無人機(jī)的問題，各類無人機(jī)蜂群型號(hào)譜系多、互聯(lián)互操作性差、使用保障困難。未來的戰(zhàn)爭越發(fā)講究裝備體系對(duì)抗，裝備之間互聯(lián)互通互操作是基礎(chǔ)，為此，無人機(jī)蜂群需建立統(tǒng)一的互操作規(guī)范，統(tǒng)一規(guī)劃異構(gòu)無人機(jī)蜂群間的通信頻段、組網(wǎng)體制以及自組織決策與規(guī)劃機(jī)制，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)蜂群間的互聯(lián)互通。

總之，無人機(jī)蜂群作為一種新的作戰(zhàn)理念，其技術(shù)發(fā)展非常迅速，未來甚至能顛覆現(xiàn)有戰(zhàn)場規(guī)則。中國目前在無人機(jī)生產(chǎn)制造方面具有強(qiáng)大的實(shí)力，因此必須緊跟發(fā)展趨勢(shì)，加大對(duì)無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)的研究力度，突破核心關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“彎道超車”。