The Development of UAv Swarm Technology Abroad

本文從無人機蜂群的特點出發(fā)，介紹了當前國外無人機蜂群技術的發(fā)展現(xiàn)狀，基于作戰(zhàn)樣式梳理了無人機蜂群技術的應用實例，提出了無人機蜂群技術的發(fā)展趨勢，為無人機蜂群作戰(zhàn)的發(fā)展和策略研究提供參考。

無人機蜂群指基于一定智能化水平的無人機群組，通過模擬生物集群行為策略，按照去中心化方式實施管理，實現(xiàn)高智能自主協(xié)同的作戰(zhàn)活動。美軍于20世紀90年代末首次提出無人機蜂群作戰(zhàn)概念，并開展了一系列概念完善和技術積累工作。2019年，美國空軍發(fā)布《2030科技戰(zhàn)略》，提出推動無人機蜂群和智能導彈的發(fā)展，時任美國空軍助理部長威爾·羅珀發(fā)表題為《蜂群：備戰(zhàn)未來空戰(zhàn)》的文章，明確指出：“蜂群作戰(zhàn)是未來戰(zhàn)爭的樣式”，并將其作為一項可以改變戰(zhàn)場規(guī)則的顛覆性技術加以大力發(fā)展。本文針對無人機蜂群的特點，介紹了無人機蜂群技術的發(fā)展現(xiàn)狀，基于蜂群作戰(zhàn)樣式梳理了當前的應用實例，并對無人機蜂群技術的發(fā)展趨勢進行了展望。

無人機蜂群的特點

無人機蜂群的特點主要體現(xiàn)在以下三個方面。

（1）功能分布，智能協(xié)同

蜂群具有規(guī)?；?、分布式、智能化的特征，蜂群平臺承載多個任務功能子系統(tǒng)，借助蜂群通信網(wǎng)絡智能協(xié)同，實現(xiàn)在大型平臺上高度集成的任務功能。

（2）去中心化，自愈抗損

蜂群的去中心化特性可避免系統(tǒng)由于單個的節(jié)點失能、受損而導致的全系統(tǒng)崩潰，規(guī)避了整個系統(tǒng)對某個單一節(jié)點的依賴性。當蜂群中的某個或某些節(jié)點失能或受損時，蜂群的自組織特性可依據(jù)應用環(huán)境進行自調整，為系統(tǒng)提供自愈能力以完成既定任務。

（3）成本低廉，高效費比

蜂群作戰(zhàn)借助其低成本、規(guī)?；瘍?yōu)勢，根據(jù)作戰(zhàn)任務的具體要求，靈活組合各功能群，多層次、分波次開展作戰(zhàn)任務，提高作戰(zhàn)任務的成功率，實現(xiàn)作戰(zhàn)效益最大化。

無人機蜂群技術的研究現(xiàn)狀

各國主要技術現(xiàn)狀

（1）美國

美軍在無人機蜂群技術研究方面一馬當先。2O00年，DARPA通過借鑒蟻群的信息素交互方式開展了無人偵察機與無人攻擊機編隊協(xié)同作戰(zhàn)的仿真試驗，開創(chuàng)了集群系統(tǒng)作戰(zhàn)研究的先河。

主要項目：

0 集群指揮/控制/管理技術：

美國海軍研究實驗室（NRL）、國防部戰(zhàn)略能力辦公室（SCO）、海軍研究局（ONR）、DARPA、美國空軍等積極推進多個無人機蜂群項目，從偵察打擊、集群攻擊、有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)等功能上全面推進無人機蜂群作戰(zhàn)技術的快速發(fā)展，具有代表性的項目如表1所示。

美軍的智能無人機蜂群指揮/控制/管理關鍵技術驗證項目主要有DARPA的“拒止環(huán)境中的協(xié)同作戰(zhàn)”（CODE）項目和美國空軍的“天空博格人”（Skyborg）項目。

關鍵技術：

美軍認為，在作戰(zhàn)殺傷鏈的“觀察、判斷、決策、行動”四個環(huán)節(jié)中，“判斷”和“決策”是制約智能無人機蜂群作戰(zhàn)的關鍵，因此重點對智能無人機蜂群的集群指揮/控制/管理和智能作戰(zhàn)體系集成等關鍵技術開展了驗證研究。

DARPA提出的CODE項目，旨在開發(fā)一種模塊化的軟件架構，使現(xiàn)有無人機能夠適應帶寬限制和通信干擾，減少指揮員的負擔，采用自主能力、編隊協(xié)同、人機接口和開放式架構支撐CODE。2019年2月，6架裝備有CODE軟件的RQ-23“虎鯊”無人機和14架虛擬無人機在通信拒止和GPS拒止環(huán)境下成功完成了試驗任務。通過發(fā)展協(xié)同算法，CODE項目基本突破了提升無人機編隊自主協(xié)同作戰(zhàn)能力的關鍵技術，達到了支撐美軍智能無人機蜂群的能力目標。2020年，DARPA在“空戰(zhàn)演進”和CODE項目中利用人工智能技術提高了作戰(zhàn)人員對自主技術的信任度和無人系統(tǒng)的自主協(xié)同控制能力，推動了有人/無人編隊自主協(xié)同作戰(zhàn)能力的實現(xiàn)。

2019年3月，美國空軍首次公開了“天空博格人”無人僚機項目。該項目聚焦于開發(fā)一種既可裝備在無人機上也可裝備在有人機上的人工智能系統(tǒng)。2021年5月，美國空軍使用UTAP-22“鯖鯊”無人機平臺對“天空博格人”項目的“自主核心系統(tǒng)”（ACS）進行了兩次飛行試驗。2022年11月，美國空軍宣布“天空博格人”項目已完成技術驗證。2023年，

12|無人機2025No.1/總第126期該項目合并到了“協(xié)同作戰(zhàn)飛機”（CCA）項目當中，并正式納入采辦序列，成為美國空軍未來作戰(zhàn)系統(tǒng)的重要組成部分。

智能作戰(zhàn)體系集成技術：

美軍的無人機智能作戰(zhàn)體系集成技術驗證項目主要有DARPA的“體系集成技術和實驗”（SoSITE）項目和“進攻性蜂群使能戰(zhàn)術”（OFFSET）項目。

SoSITE項目聚焦于發(fā)展空中分布式作戰(zhàn)的概念、架構和技術集成工具，旨在通過體系集成方法保持空中優(yōu)勢，把包含飛機、武器、傳感器和任務系統(tǒng)的航空作戰(zhàn)能力分布于大量可互操作的有人/無人平臺上，分散化部署，集成化使用。2018年7月，DARPA開展了一系列飛行試驗，驗證了名為“縫合”的全新體系集成技術，實現(xiàn)了對抗環(huán)境中空、天、地、海、網(wǎng)絡空間各個作戰(zhàn)域內系統(tǒng)之間的互操作性。

OFFSET項目聚焦于提升小規(guī)模作戰(zhàn)部隊在復雜城市環(huán)境中作戰(zhàn)的有效性。2015年9月，DARPA開始實施“小精靈”項目，“小精靈”無人機的預期使用壽命大約為20次，其優(yōu)勢為：無需像導彈一樣，執(zhí)行完一次任務就拋棄整個機身、引擎、航電設備和有效載荷，同時沒有高額的維修和任務成本負擔，具備較高的效費比。2020年8月，美國海軍宣布正在研發(fā)數(shù)量規(guī)模達100萬架的“超級蜂群”，這標志著萬架無人機蜂群作戰(zhàn)即將來臨。2021年11月，DARPA在田納西州完成了OFFSET項目的第6次城市突襲任務，從現(xiàn)場驗證了美軍智能作戰(zhàn)體系集成技術正在迅速接近未來作戰(zhàn)

的可用性。

（2）歐洲

2016年11月，歐洲防務局啟動“歐洲蜂群”項目，開展無人機蜂群的任務自主決策、協(xié)同導航等關鍵技術研究。

2020年，俄羅斯公布了代號為“格羅姆”的輕型忠誠僚機項目。俄計劃在2025年具備無人機蜂群作戰(zhàn)能力，計劃同時發(fā)射100多架無人機，每架無人機配有2.5kg重的彈頭，能夠自組網(wǎng)、網(wǎng)絡化協(xié)同攻擊。

2021年，英國計劃組建無人機蜂群部隊，用于執(zhí)行自殺式飽和攻擊、摧毀敵防空系統(tǒng)任務。此外，英國還測試了可攜帶主動誘餌的自主無人機蜂群，用于電子戰(zhàn)。

波蘭也在穩(wěn)步推進無人機蜂群項目。波蘭WB集團正在推進由戰(zhàn)術偵察機和巡飛彈組成W2MPIR集群系統(tǒng)，用于摧毀敵方的分層防空體系。

（3）亞洲

韓國陸軍2017年透露正以朝鮮的彈道導彈陣地和核試驗設施為目標，大力發(fā)展無人機蜂群技術用于偵察打擊。2021年9月，韓國宣布計劃在2027年前為韓國武裝部隊增購1000架無人機。

2019年，印度啟動了“梅赫巴巴”無人機蜂群研發(fā)計劃。2020年，印度發(fā)布了該國首個無人機蜂群項目—ALFA-S，計劃采用空中平臺發(fā)射，無人機蜂群的作戰(zhàn)任務是執(zhí)行對敵防空系統(tǒng)的打擊，蜂群單機攜帶用于搜索地面防空設施的紅外和可見光傳感器。2021年1月，印度展示了75架自主無人機組成的蜂群的智能計算能力。同時，印度研發(fā)了空射蜂群無人機系統(tǒng)，可利用空中發(fā)射的遠程載具和蜂群單元網(wǎng)絡滲透對抗空域。

（4）南非

2021年，南非派拉蒙先進技術公司（PAT）首次推出遠程精確打擊無人機系統(tǒng)N-Raven，該無人機質量約40kg，巡航速度約80km/h，續(xù)航時間約為2h，采用下一代蜂群技術，在多變的戰(zhàn)場環(huán)境中以隱蔽、低信號飛行，同時，N-Raven蜂群機載多種傳感器，每個傳

14|無人機2025No.1/總第126期感器都能夠攜帶 10～15kg 的有效載荷，最遠攻擊半徑約為250km，通過光電/紅外（EO/IR）、半主動激光等傳感器進行目標識別和跟蹤，避免在復雜多變的戰(zhàn)場上打擊同一目標，從而降低作戰(zhàn)效率，影響作戰(zhàn)效能。

基于作戰(zhàn)樣式的蜂群技術應用實例

突破多項關鍵技術并驗證平臺能力后，催生出以無人機蜂群為核心的新型作戰(zhàn)樣式，各國希望通過蜂群作戰(zhàn)的“殺傷鏈”設計，獲取作戰(zhàn)優(yōu)勢。

（1）偵察預警

制信息權是未來戰(zhàn)爭的關鍵所在，無人機蜂群可利用自身體積小的隱身優(yōu)勢以及數(shù)量優(yōu)勢、雷達信號特征小，通過安裝光電、雷達等各種傳感器，對敵方區(qū)域進行偵察預警。

2017年，美國DARPA演示了“狼群”情報傳感器系統(tǒng)，計劃構建一個包含30個以上探測器的具有自主、分布式組網(wǎng)能力的戰(zhàn)場情報偵察系統(tǒng)，該系統(tǒng)以無人機為搭載平臺，能夠實現(xiàn)對敵方雷達系統(tǒng)的探測和定位。在2022年的演習中，美國陸軍采用交互式“狼群”新戰(zhàn)術，集群能夠自組網(wǎng)，并向友方傳輸數(shù)據(jù)，更好地控制了空射效應。

（2）誘騙干擾

無人機蜂群可以搭載多種電子干擾載荷，在戰(zhàn)術上對對手實施誘騙干擾。

2020年9月，亞美尼亞和阿塞拜疆兩國在納卡地區(qū)發(fā)生交火，阿軍大量使用由安-2飛機改造的廉價無人機吸引亞軍火力，有意暴露在亞軍防空火力下，既偵察出了亞軍防空陣地，又消耗了亞軍防空火力。TB-2察打一體無人機緊隨其后，以3架為一編組，1架進行戰(zhàn)場環(huán)境偵察，1架對地干擾，1架火力打擊，摧毀坦克、步戰(zhàn)車等地面裝備30余輛以及多套防空系統(tǒng)。后期，阿軍將安 -2z 機改造成自殺式無人機，以極低代價引誘亞軍防空火力開火并暴露位置，進而引導地面和空中火力實施針對性打擊，取得了豐碩戰(zhàn)果。

（3）集群攻擊

集群攻擊樣式依托無人機蜂群系統(tǒng)較強的自組織、自協(xié)同能力，利用大量搭載攻擊載荷的無人機組成蜂群，對目標群實施同時打擊。

2021年5月中旬，以色列國防軍在攻擊加沙地帶時，首次使用人工智能引導蜂群無人機定位、識別和打擊哈馬斯武裝力量，摧毀了數(shù)十個目標。

（4）協(xié)同作戰(zhàn)

人-機智能協(xié)同作戰(zhàn)：

目前無人機對戰(zhàn)場環(huán)境的感知能力和對環(huán)境態(tài)勢的自動理解能力還不能完全替代人的思維和判斷，采用人-機協(xié)同作戰(zhàn)方式更有利于執(zhí)行戰(zhàn)略縱深攻擊等典型攻擊任務。

2017年，美軍采用由3架F/A-18E/F“超級大黃蜂”組成的編隊在空中快速投放103架“灰山鶉”（Perdi×）無人機，有大約 90% 的Perdix能夠組成蜂群隊伍，蜂群編隊實現(xiàn)了自主避撞，并根據(jù)任務要求共同執(zhí)行了低空情報偵察和監(jiān)視任務，蜂群中任一無人機的進入或離開都不會影響作戰(zhàn)任務的執(zhí)行。截至目前，Perdix已集成各種任務載荷持續(xù)升級到第七代。

2020年，英國在“多架無人機輕松工作”（MDMLW）項目中驗證了1名操作員控制20架小型蜂群無人機的技術可行性和軍事應用。目前項目已完成飛行驗證，演示了無人機蜂群的超視距全自主飛行技術，實現(xiàn)了無人機蜂群快速研發(fā)，配裝閃云誘餌，迷惑和壓制防空雷達。隨著人工智能技術不斷嵌入指揮控制領域，單人可以指控的無人機數(shù)量還會繼續(xù)增長。

蜂群自主協(xié)同作戰(zhàn)：

無人機蜂群通過模擬生物集群行為策略，按照去中心化方式實施管理，實現(xiàn)高度智能自主協(xié)同的作戰(zhàn)活動。根據(jù)不同類型作戰(zhàn)任務，可在蜂群作戰(zhàn)系統(tǒng)內配置偵察探測、電子干擾、信息處理、火力打擊等多種任務模塊，形成兼具偵察、干擾和打擊能力的復合空中編隊，完成區(qū)域搜索與攻擊、偵察與壓制等作戰(zhàn)任務。

2016年，美軍完成30s內發(fā)射30架“郊狼”無人機的自適應組網(wǎng)編組飛行試驗，驗證了無人機蜂群完全自主編隊飛行、協(xié)同機動能力。2018年，雷神公司研制出最新的無人機集群軟件，可實現(xiàn)“郊狼”無人機集群的網(wǎng)絡化，并在一個對敵具有優(yōu)勢的陣型中協(xié)同工作，實現(xiàn)無人機之間信息共享，使無人機蜂群具備自主協(xié)同能力。

2021年，美國通用原子公司成功對MQ-9B“海上衛(wèi)士”無人機進行了改造測試，加裝投放吊艙后，該無人機可通過通用發(fā)射管投放小型無人機，自主發(fā)起蜂群行動。

無人機蜂群技術的發(fā)展趨勢

未來戰(zhàn)爭的核心是軍事智能化，以智能化為前提的自主打擊是未來戰(zhàn)爭形態(tài)演化的重要方向。無人機蜂群融合了智能化、無人化、集群化多重特征，呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢：

（1）模塊化設計降低研發(fā)生產(chǎn)成本

采用面向功能的分解方法，對無人機蜂群任務能力進行分析，劃分出功能模塊，通過聚類分析劃分通用模塊和功能模塊，實現(xiàn)蜂群無人機研制生產(chǎn)的標準化和模塊化。

（2）創(chuàng)新作戰(zhàn)模式實現(xiàn)全域作戰(zhàn)

多域作戰(zhàn)始終是無人機蜂群技術發(fā)展的重點，突破蜂群算法提高自主協(xié)同能力，無人機蜂群與其它蜂群裝備多域協(xié)同，通過信息交互和共享，實現(xiàn)立體式偵察打擊，最終將所有域的部隊連接起來，實現(xiàn)全域作戰(zhàn)。

（3）體系設計實現(xiàn)蜂群無人機系列化

未來的無人機蜂群應采用體系設計，以多種不同尺度，適應多種不同的任務場景，如：微型（1kg以下）無人機可以依靠隱蔽傳感、微弱信號探測等手段進行近距精密偵察，小型（1～10kg）無人機可以攜帶小載荷戰(zhàn)斗部和偵察設備進行察打一體自殺式作戰(zhàn)，中、大型（10kg以上）無人機可以攜帶多任務載荷執(zhí)行中、遠程作戰(zhàn)任務等，形成以系列化平臺為基礎的作戰(zhàn)系統(tǒng)序列。