美軍無人化作戰(zhàn)發(fā)展趨勢

劉超

摘 要：無人作戰(zhàn)系統(tǒng)是信息化戰(zhàn)爭中奪取信息優(yōu)勢、實施精確打擊、完成特殊作戰(zhàn)任務(wù)的重要手段之一，是未來軍事力量的倍增器。本文從無人機、無人潛航器和無人地面車三個方面介紹了美軍無人化作戰(zhàn)的發(fā)展現(xiàn)狀，并對美軍無人化作戰(zhàn)的發(fā)展趨勢進行了詳細的分析。

關(guān)鍵詞：無人化作戰(zhàn)；無人機；無人潛航器；無人地面車

1. 前言

20世紀80年代以來，隨著微機電、電子、計算機、光電子、納米、新材料、新動力以及航空航天等高新技術(shù)的發(fā)展，為無人化作戰(zhàn)平臺的出爐與實用化奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)， 戰(zhàn)爭無人化成為一個重要的發(fā)展方向。近年來，各種無人作戰(zhàn)平臺在局部戰(zhàn)爭中開始嶄露頭角，顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿凸饷鞯膽?yīng)用前景，受到各國的重視，發(fā)展勢頭十分強勁。美國作為高科技大國的代表，一貫重視新技術(shù)、新裝備的發(fā)展，在無人作戰(zhàn)平臺的發(fā)展與應(yīng)用方面也領(lǐng)先于其他國家。本文概述了美軍無人化作戰(zhàn)平臺的發(fā)展現(xiàn)狀，并對其未來發(fā)展趨勢進行了綜合分析。

2. 美軍無人化作戰(zhàn)發(fā)展現(xiàn)狀

美軍根據(jù)作戰(zhàn)環(huán)境和作戰(zhàn)需求，目前見諸報道的無人作戰(zhàn)平臺主要包括無人機、無人地面車和以無人潛航器為代表的無人艦艇[1]。

2.1 無人機

縱觀美軍近年幾場現(xiàn)代化條件下的局部戰(zhàn)爭，不難發(fā)現(xiàn)，無人機在戰(zhàn)場的投入量越來越大，擔(dān)負的任務(wù)也從傳統(tǒng)的戰(zhàn)場偵察、和監(jiān)視擴展到海域巡邏、電子干擾、對艦（地）攻擊、反潛戰(zhàn)、通信截聽、目標(biāo)精確定位、中繼通信等領(lǐng)域，甚至擴展到戰(zhàn)區(qū)空中導(dǎo)彈防御、心理戰(zhàn)和網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)領(lǐng)域。無人機已經(jīng)成為美軍作戰(zhàn)不可或缺的重要武器平臺，在信息化條件的現(xiàn)代戰(zhàn)爭中發(fā)揮著舉足輕重的作用，在“無人化戰(zhàn)爭”有著不可替代的作用。

美國的無人機發(fā)展處于世界領(lǐng)先水平，其無人機的技術(shù)先進，種類多，有戰(zhàn)略、戰(zhàn)役、戰(zhàn)術(shù)各層次的無人偵察機，也有中繼通信、電子對抗、攻擊、作戰(zhàn)等各層面的無人機。目前，美軍投入使用的無人機多達75種，1329架，主要分為以下四類[2]：

一是長航時的無人機，包括“全球鷹”、“捕食者”、“暗星”等。主要用于高空、遠程和連續(xù)大范圍的監(jiān)視/偵察，獲取有價值的戰(zhàn)略或戰(zhàn)術(shù)情報。這種無人機不僅自己能擔(dān)負偵察任務(wù)，而且還可充當(dāng)“空中二傳手”，把其他偵察工具獲取的信息及時傳送到后方，同時還可擔(dān)負電子戰(zhàn)和地對地導(dǎo)彈預(yù)警任務(wù)，有很強的戰(zhàn)場生存能力。

二四是無人作戰(zhàn)飛機，這類無人機主要進行無人作戰(zhàn)，通常攜帶導(dǎo)彈，對目標(biāo)進行針對打擊。主要包括 “捕食者”無人偵察/攻擊機、X-45無人作戰(zhàn)飛機等。例如，“捕食者”B無人機系統(tǒng)，可裝備14枚“海爾法”空對地反坦克導(dǎo)彈，提高對地攻擊能力；X-45無人作戰(zhàn)飛機可以攜帶大量彈藥執(zhí)行壓制敵防空火力任務(wù)。

三是短、近程無人機，這種無人機主要供旅級部隊實施戰(zhàn)術(shù)觀察、偵察、戰(zhàn)場打擊效果評估及校炮任務(wù)，還可以執(zhí)行電子戰(zhàn)、無線電中繼、氣象觀測及檢查化學(xué)武器。包括RQ-7A“影子”和“影子”600、“指針”FQM-151A無人偵察機、“先驅(qū)者”無人機、“金眼”100、“龍眼”無人偵察機等。

四是微型無人機，這種無人機的作用主要在于搜集情報、尋找目標(biāo)和移動無線電通信。主要包括“微星”無人機、“黑寡婦”無人機、“微船”無人機、“美鈔”無人機等。

2.2 無人地面車

在地面軍事行動中地面無人車輛（Unmanned Ground Vehicles，UGV）具有多種潛在用途，能夠增加執(zhí)行任務(wù)能力、戰(zhàn)斗效力和人員安全。這些包括探測、排險、掃雷與破障、偵察監(jiān)視和目標(biāo)獲取、清除未爆炸彈藥、爆炸物處理、人身安全、后勤保障，交火、城市作戰(zhàn)、武器使用，以及在污染及其他不利環(huán)境中的作業(yè)[3]。

按照控制方式，可將無人地面車分為下面典型四類[4]：

一是遙控操作地面車輛（TGV）。在遙控操作中，操作人員在遠處控制無人車輛，他們執(zhí)行所有的識別過程。操作人員根據(jù)車載傳感器和通信鏈路推測TGV的位置與運動，TGV的體形各異、大小不等。

二是半自主前導(dǎo)/后隨者（SAP/PC-AGV）。與TGV類似，SAP/F-UGV的形狀和大小各異。后隨UGV是目前陸軍開發(fā)與演示的重點。前導(dǎo)UGV是具有先進導(dǎo)航能力的后隨UGV，可在與操作人員交互最少的情況下實現(xiàn)機動。為此，前導(dǎo)UGV必須具有充分的自主性，以便在控制它的士兵或車輛前方運動；必須具備足夠的識別能力，能夠選取到達指定目的地的最優(yōu)路徑而無需標(biāo)記地形。

三是平臺中心自主地面車輛（PC-AGV）。這一類型的UGV是可以被賦予并執(zhí)行復(fù)雜工作或任務(wù)的自主地面車輛，在行動過程中，它可以從其他來源獲得信息，或響應(yīng)來自控制人員的其他命令，而不需要更多引導(dǎo)。對于能夠使用殺傷性武器的PC-AGV，軍事任務(wù)要求它具有“可信賴的”自主性，并應(yīng)具有故障安全中斷機制。為此，PC-AGV必須具備自主的機動能力，并能在敵對環(huán)境中完成預(yù)定任務(wù)；必須具備大致相當(dāng)于執(zhí)行相同任務(wù)的有人車輛的生存性與自我防御能力。

四是網(wǎng)絡(luò)中心自主地面車輛（NC-AGV）。NC-AGV是具有足以在網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)模式中作為獨立節(jié)點運行的自主水平的PC-AGV。這種自主地面車輛必須能從通信網(wǎng)絡(luò)接收信息并將其納入執(zhí)行的任務(wù)，響應(yīng)來自網(wǎng)絡(luò)的信息請求與行動命令，包括消解沖突的命令。同樣，其作戰(zhàn)性能的大致基準(zhǔn)是與執(zhí)行類似任務(wù)的有人系統(tǒng)相當(dāng)。

2.3 無人潛航器

無人潛航器（ Unmanned Undersea Vehicles，UUV）是一種主要以潛艇或水面艦船為支援平臺、能長時間在水下自主遠程航行的智能化裝置，它可以攜帶多種傳感器、專用設(shè)備或武器， 執(zhí)行特定的使命和任務(wù)[5]。無人潛航器已被用于執(zhí)行掃雷、偵察、情報搜集及海洋探測等任務(wù)，在未來海戰(zhàn)中還可能作為水下武器平臺使用[6]。

美國海軍目前在役或在研的主要無人潛航器有遠程環(huán)境測量系統(tǒng)、半自主型水文勘測潛航器、“刀魚”（knifefish）反水雷潛航器、戰(zhàn)場預(yù)置式自主潛航器、大排水量無人潛航器等。近年來重點發(fā)展的有“刀魚”反水雷潛航器和大排水量無人潛航器。

“刀魚”是一種重型無人獵雷潛航器，能夠在高雜波海洋環(huán)境中準(zhǔn)確探測和識別漂雷和沉底雷，提供先進反水雷能力，此外還能收集水文環(huán)境數(shù)據(jù)，為其他水下戰(zhàn)系統(tǒng)提供情報保障。美海軍未來的反水雷無人潛航器系統(tǒng)由兩艘“刀魚”無人潛航器和一系列設(shè)備組成，預(yù)計在2017年獲得初始作戰(zhàn)能力。

“大排水量無人潛航器”能夠搭載不同傳感器和任務(wù)模塊，其配置靈活，自動控制能力更高。能夠數(shù)月時間、遠距離執(zhí)行任務(wù)。除具有掃雷和情報偵察功能外，還可在淺海長時間、自主地進行隱蔽性工作；作為誘餌協(xié)助母艇獵殺敵潛艇，或?qū)碀撏нM行長時間跟蹤；擁有智能化攻擊能力，可搭載各種類型的導(dǎo)彈、炸彈甚至核彈進行自主攻擊；既可獨立使用，也可在包括巡航導(dǎo)彈核潛艇、弗吉尼亞級攻擊核潛艇和水面艦艇等多種平臺上部署。計劃2017年服役。

3 美軍無人化作戰(zhàn)發(fā)展趨勢

目前，無人化作戰(zhàn)正向自主化、協(xié)同化、多樣化方向發(fā)展。未來要求無人作戰(zhàn)系統(tǒng)必須能與有人作戰(zhàn)系統(tǒng)或其它無人作戰(zhàn)系統(tǒng)無縫集成。同時，無人作戰(zhàn)系統(tǒng)必須擁有很強的自主行為能力，能夠自主控制，以在動態(tài)的環(huán)境中獨立或協(xié)作地完成復(fù)雜的任務(wù)。

縱觀美國無人化作戰(zhàn)系統(tǒng)的研究計劃和技術(shù)發(fā)展思路，無人化作戰(zhàn)的發(fā)展體現(xiàn)出以下趨勢[7]：

3.1 作戰(zhàn)任務(wù)方面

在作戰(zhàn)任務(wù)方面，有由在安全區(qū)域執(zhí)行偵察監(jiān)視任務(wù)向在高危區(qū)域執(zhí)行主流作戰(zhàn)任務(wù)的方向發(fā)展趨勢。

美軍將無人作戰(zhàn)系統(tǒng)的作戰(zhàn)環(huán)境概括為3D，無人作戰(zhàn)系統(tǒng)的任務(wù)能力將從傳統(tǒng)的情報、偵察、監(jiān)視（ISR）任務(wù)向壓制敵防空系統(tǒng)、縱深精確攻擊任務(wù)擴展，甚至具備打擊作戰(zhàn)能力。其中，ISR仍是無人作戰(zhàn)系統(tǒng)的基本使命。在2020年之前， 無人機執(zhí)行諸如壓制、摧毀敵防（SEAD/DEAD） 之類的危險任務(wù)將成為現(xiàn)實 [8]。

地面無人作戰(zhàn)系統(tǒng)和水中無人作戰(zhàn)系統(tǒng)的反雷戰(zhàn)也是一項非常危險的任務(wù)。進入核生化、輻射和高泄露爆炸物（CBRNE）區(qū)域進行偵察也是無人作戰(zhàn)系統(tǒng)的主要任務(wù)之一。無人作戰(zhàn)系統(tǒng)的打擊能力取決于制導(dǎo)武器和定向能武器等載荷技術(shù)的發(fā)展。目前無人作戰(zhàn)系統(tǒng)的打擊能力還處于初級階段，將來無人機的空地攻擊和空空打擊能力比現(xiàn)在會有很大的飛躍，地面無人車輛將具備發(fā)射導(dǎo)彈的能力，無人潛航器具備打擊時敏目標(biāo)的能力。因此，在危險區(qū)域執(zhí)行打擊任務(wù)是無人作戰(zhàn)系統(tǒng)的重要發(fā)展趨勢。

3.2 戰(zhàn)場感知方面

戰(zhàn)場感知方面，有由結(jié)構(gòu)化環(huán)境感知向非結(jié)構(gòu)化環(huán)境感知與認知的方向發(fā)展。

隨著傳感器、計算機等硬件水平的不斷提高，環(huán)境感知和信息處理技術(shù)已經(jīng)取得了很大的進展。目前無人作戰(zhàn)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)化的環(huán)境中能夠?qū)崿F(xiàn)較高能力的自主行為，但是在非結(jié)構(gòu)化的不確定環(huán)境中，實現(xiàn)不同目標(biāo)的感知與識別還存在困難。同時，戰(zhàn)場環(huán)境的感知與理解大多停留在較低層次的感知階段，對環(huán)境態(tài)勢的自動理解水平較低。對環(huán)境感知的研究往往是離散的、感知層次上的研究，難以滿足無人作戰(zhàn)系統(tǒng)的復(fù)雜作戰(zhàn)任務(wù)的需要。

因而，必須從認知理論與方法出發(fā)，開拓新的研究思路，將對戰(zhàn)場環(huán)境的感知與理解從離散的、片面的、被動的感知層次提高到全局的、關(guān)聯(lián)的、主動的認知層次上[9]，實現(xiàn)環(huán)境理解方法的新突破，使無人作戰(zhàn)系統(tǒng)達到更高層次自主。

3.3 平臺控制方面

平臺控制方面有由簡單的遙控、程控方式向人機智能融合的交互控制方式轉(zhuǎn)變，并逐步向全自主控制方式發(fā)展。

控制水平是無人作戰(zhàn)系統(tǒng)區(qū)別于有人裝備，實現(xiàn)無人操控和執(zhí)行各種任務(wù)的關(guān)鍵。當(dāng)前無人作戰(zhàn)系統(tǒng)的智能化水平還比較低，平臺控制方式主要以簡單遙控和預(yù)編程控制為主。隨著無人作戰(zhàn)系統(tǒng)智能化水平的提高，人機智能融合的交互控制逐漸處于主導(dǎo)地位。人機智能融合的交互控制對通信系統(tǒng)的能力要求較高，在面臨復(fù)雜的戰(zhàn)場環(huán)境時，由于存在通信中斷、鏈路帶寬和距離受限以及人員操控能力等因素的限制，人機智能融合的交互控制仍存在很大的缺陷。因此，全自主控制是無人作戰(zhàn)系統(tǒng)未來發(fā)展的必然方向。

實現(xiàn)全自主控制的技術(shù)目前主要有兩類，一類是多層控制結(jié)構(gòu)，目前已研制出用于無人車的四層軟件控制結(jié)構(gòu)。另一類是人工智能/專家系統(tǒng)。全自主控制的發(fā)展也取決于高性能的嵌入式計算機、實時操作系統(tǒng)以及模式識別和人工智能技術(shù)的突破。

3.4 任務(wù)控制站方面

任務(wù)控制站方面將由“多對一”向“一對多”的人-系統(tǒng)綜合技術(shù)方向發(fā)展。

隨著無人作戰(zhàn)系統(tǒng)的能力提升，其對控制站和操作員的依賴正在減少。如早期的“捕食者”，需要多個操作員來控制單個平臺，發(fā)展到“全球鷹”時，隨著系統(tǒng)能力的提升，只需要一個操作員就可以實現(xiàn)對平臺的操控。由此可見，人系統(tǒng)綜合技術(shù)是提高無人作戰(zhàn)系統(tǒng)性能和技術(shù)發(fā)展的重要手段。在美軍最初的無人作戰(zhàn)飛機系統(tǒng)研究計劃中，曾對地面站控制指揮無人作戰(zhàn)飛機的數(shù)量進行擴充，提出了“一站四機”的方案。隨著研究工作和作戰(zhàn)模擬的深入，又提出指揮所式地面控制結(jié)構(gòu)方案，即由一個指控站控制多批、多架（30架以上）無人作戰(zhàn)飛機。因此，發(fā)展一對多的人系統(tǒng)綜合技術(shù)，最大程度發(fā)揮人機各自的智能優(yōu)勢，是未來無人作戰(zhàn)系統(tǒng)發(fā)展的趨勢之一。

3.5 通信方式方面

通訊方式由專用信道、點對點通信向共享信道、網(wǎng)絡(luò)化通信方向發(fā)展。

目前大多數(shù)無人作戰(zhàn)系統(tǒng)的通信方式必須采用專用信道，以點對點模式實現(xiàn)通信，難以實現(xiàn)多平臺間的互連、互通和互操作。美國發(fā)展到“全球鷹”時，其通信方式已經(jīng)轉(zhuǎn)化為既有點對點通信能力又有經(jīng)由衛(wèi)星組網(wǎng)通信能力的混合模式。美軍計劃，到2016年左右，使每架無人機/無人作戰(zhàn)飛機都成為全球信息柵格中的一個節(jié)點。依照無人作戰(zhàn)系統(tǒng)的作戰(zhàn)使用特點，采用共享信道，實現(xiàn)具有自修復(fù)能力的空中自組織網(wǎng)絡(luò)通信，將是未來無人作戰(zhàn)系統(tǒng)通信技術(shù)發(fā)展的重要方向。同時，發(fā)展新的通信技術(shù)，提高通信帶寬，進行動態(tài)通信，實現(xiàn)信息的快速安全傳輸也是重要的發(fā)展方向。另外，水聲通信技術(shù)是突破水下無人作戰(zhàn)系統(tǒng)信息傳輸困難的關(guān)鍵，激光通信技術(shù)將使未來無人作戰(zhàn)系統(tǒng)的通信帶寬產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。

3.6 作戰(zhàn)模式方面

作戰(zhàn)模式方面將由單平臺作戰(zhàn)向有人-無人平臺協(xié)同作戰(zhàn)、多無人平臺協(xié)同作戰(zhàn)方向發(fā)展。

在未來日益復(fù)雜的作戰(zhàn)環(huán)境下，單平臺所能發(fā)揮的作戰(zhàn)效能將極為有限，因此，無人作戰(zhàn)系統(tǒng)的作戰(zhàn)模式由單平臺逐步發(fā)展為更靈活的多平臺集群作戰(zhàn)、有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)方式。美國在《無人機路線圖2005- 2030》中已明確了今后無人機的發(fā)展步驟：有人機與無人機協(xié)同作戰(zhàn)（有人機主導(dǎo)）→有人機與無人機協(xié)同作戰(zhàn)（無人機主導(dǎo)）→無人機自主作戰(zhàn)[10]。其中第二步和第三步在近期存在較大的技術(shù)障礙，還難以實現(xiàn)。目前致力于實現(xiàn)第一步，有人機主導(dǎo)的有人機與無人機協(xié)同作戰(zhàn)。進一步在《無人系統(tǒng)路線圖2007- 2032》中預(yù)測[8]：“在2015～2020年間，美軍無人機系統(tǒng)和無人車輛系統(tǒng)可能可以達到與有人駕駛系統(tǒng)在攻擊、兵種合同和SEAD/DEAD作戰(zhàn)中相互協(xié)同的水平”。無人作戰(zhàn)系統(tǒng)和有人系統(tǒng)協(xié)同作戰(zhàn)，多平臺協(xié)同作戰(zhàn)，可以充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢，彌補彼此的不足，更加有效的完成作戰(zhàn)任務(wù)，將成為未來無人作戰(zhàn)系統(tǒng)作戰(zhàn)模式的重要方向。

3.7 平臺和體系結(jié)構(gòu)方面

平臺和體系結(jié)構(gòu)方面講由專用化、單一化向通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、互操作方向發(fā)展。

互操作技術(shù)提高無人作戰(zhàn)系統(tǒng)執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)時的協(xié)同作戰(zhàn)能力，包括多個層次：同軍種內(nèi)同一類型無人作戰(zhàn)系統(tǒng)的互操作，同一軍種內(nèi)不同類型無人作戰(zhàn)系統(tǒng)的互操作，聯(lián)合作戰(zhàn)系統(tǒng)的互操作，軍用系統(tǒng)和民用系統(tǒng)的互操作，本國和他國無人作戰(zhàn)系統(tǒng)的互操作等。美軍已經(jīng)著手研究通用控制技術(shù)，使無人作戰(zhàn)系統(tǒng)在控制、通信、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)鏈等方面達到更高的互操作性，通用化將使無人作戰(zhàn)系統(tǒng)的可維護性和發(fā)展速度迅速提高，大大簡化軍隊的后勤保障。同時，美軍積極促進無人作戰(zhàn)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)、政策和程序的制定，保證有人系統(tǒng)和無人作戰(zhàn)系統(tǒng)安全運作和有效集成；實現(xiàn)對無人作戰(zhàn)系統(tǒng)及其裝載武器的標(biāo)準(zhǔn)化的、完全的控制；通過更加靈活的后勤支持程序，支持對投入使用的無人作戰(zhàn)系統(tǒng)的快速集成，從而進一步加強無人作戰(zhàn)系統(tǒng)的合作和聯(lián)合軍種的協(xié)作，增強作戰(zhàn)指揮部的指揮效率，提高無人作戰(zhàn)系統(tǒng)的協(xié)同作戰(zhàn)能力。

4. 總結(jié)

無人化作戰(zhàn)系統(tǒng)是無人系統(tǒng)向更高技術(shù)和更強作戰(zhàn)能力方向深入發(fā)展的一種全新武器系統(tǒng)，涉及到控制、電子、信息、通信、計算機、材料、航空、海洋等多項高新技術(shù)。隨著相關(guān)科學(xué)技術(shù)的不斷進步，無人化作戰(zhàn)系統(tǒng)執(zhí)行任務(wù)的領(lǐng)域?qū)⒉粩鄶U大、遂行各種作戰(zhàn)任務(wù)的能力不斷提高，其在未來信息化戰(zhàn)爭以及反恐戰(zhàn)爭中的作用將日趨突顯。因此，迫切需要深入研究無人化作戰(zhàn)系統(tǒng)的任務(wù)使命，努力突破相關(guān)學(xué)科的關(guān)鍵技術(shù)，增強無人化作戰(zhàn)系統(tǒng)互操作性和開放性，才能促進無人化作戰(zhàn)系統(tǒng)的快速發(fā)展，滿足未來信息化戰(zhàn)爭中關(guān)鍵作戰(zhàn)任務(wù)的需要。

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