無人機集群作戰(zhàn)之“道”

李瑞景　趙家樂

今年年初，在敘利亞戰(zhàn)場上，敘反對派使用13架攻擊型無人機，每架攜載10枚重達400克的自制炸彈，對俄駐敘的兩個軍事基地發(fā)動了一次“無人機集群攻擊”。據(jù)俄方反映，此次無人機集群作戰(zhàn)的技術(shù)水平相當(dāng)高，每架無人機都安裝了無線電子設(shè)備，實現(xiàn)了預(yù)編程自主飛行和彈藥投放。俄軍方擔(dān)心，未來俄基地將隨時面臨來自50∽100千米外的無人機集群發(fā)起的“新型游擊戰(zhàn)”。

可以肯定的是，不管是得到何方神圣的指點和技術(shù)幫助，敘反對派此次“無人機集群作戰(zhàn)”一定不是最尖端的。即便如此，它也已給俄軍造成了一定的物質(zhì)損失和心理威懾?？上攵?，未來無人機集群作戰(zhàn)的利劍將何等鋒利！

那么，無人機集群有哪些核心技術(shù)呢？一群無人機的群狼行動，又是如何實現(xiàn)的呢？

協(xié)同任務(wù)規(guī)劃算法保證

“狼群”高效行動

在現(xiàn)代及未來戰(zhàn)爭中，對目標進行精確打擊往往可以取得顯著的作戰(zhàn)效果。但是，單架無人機由于載彈量有限，加之執(zhí)行打擊任務(wù)時往往會面對敵方密集防御火力的攔阻，因此較難達到預(yù)期效果。相反，如果使用無人機集群對目標執(zhí)行飽和式精確打擊，則可以使作戰(zhàn)效果呈指數(shù)型增長。

但是，使用無人機“狼群”執(zhí)行飽和式精確打擊任務(wù)，面臨諸多技術(shù)瓶頸。比如，相較于單架無人機作戰(zhàn)，無人機集群的協(xié)同要復(fù)雜得多——如何讓無人機在天空中不會發(fā)生“撞車事故”？如何讓“每一匹狼”都有獵物可尋，不至于朝著同一個目標蜂擁而去？如何讓“狼群”在狩獵的時候進行相互配合？畢竟，無人機的操控者遠在千里之外，對瞬息萬變的戰(zhàn)場局勢很難像親臨戰(zhàn)地的飛行員那樣可實時感知，迅速應(yīng)對。

為此，科學(xué)家們用“協(xié)同任務(wù)規(guī)劃算法”來解決這個問題。簡單而言，“協(xié)同任務(wù)規(guī)劃算法”是通過建立如動態(tài)規(guī)劃模型、分步規(guī)劃模型和分步優(yōu)化模型等數(shù)學(xué)模型，利用模擬與計算的方法，實現(xiàn)無人機集群作戰(zhàn)協(xié)同和初步任務(wù)規(guī)劃?！皡f(xié)同任務(wù)規(guī)劃算法”的應(yīng)用，有效地解決了目前無人機集群作戰(zhàn)中存在的諸多協(xié)同問題，使得無人機“狼群”實現(xiàn)了從散兵游勇到堂堂之陣的蛻變。

在無人機集群作戰(zhàn)中，“協(xié)同任務(wù)規(guī)劃算法”就好比人類的大腦和神經(jīng)在控制四肢。同時，它也猶如狼群中的秩序、軍隊里的紀律一般，讓整個集群中每一個個體在系統(tǒng)的“秩序”和“紀律”中進退有據(jù)。狼群因秩序而屹立于世，軍隊因紀律而戰(zhàn)無不勝，“協(xié)同任務(wù)規(guī)劃算法”作為無人機集群的“秩序”和“紀律”，保證了集群在作戰(zhàn)中的高效和戰(zhàn)力。

分點式通訊組網(wǎng)技術(shù)搭建

“狼群”溝通的橋梁

信息，對現(xiàn)代戰(zhàn)爭至關(guān)重要，往往會決定戰(zhàn)爭的走勢，作戰(zhàn)雙方對信息的依賴程度越來越高。那么無人機集群又是如何構(gòu)建通訊橋梁的呢？這決定著無人機集群能否按部就班地進行作戰(zhàn)。

過去，在戰(zhàn)爭中建立高效的信息交流是很困難的。戰(zhàn)爭之時，風(fēng)云變幻，由于作戰(zhàn)區(qū)域過于廣闊，加上作戰(zhàn)對手百般阻撓、干擾等原因，作戰(zhàn)單元之間的信息往往難以有效傳遞。比如著名的滑鐵盧戰(zhàn)役，拿破侖最終一敗涂地，其中一個非常重要的原因就是軍隊內(nèi)部的信息交流出現(xiàn)了嚴重問題，以致于拿破侖的援軍未能及時趕到戰(zhàn)場，最終兵敗滑鐵盧。

美軍在21世紀初提出的“網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”，初步解決了有人作戰(zhàn)中“信息交流”的問題。然而，無人機集群作戰(zhàn)時，各種無人機之間的信息交流又該如何解決？此時，“分點式通訊組網(wǎng)技術(shù)”應(yīng)運而生，有效地解決了無人機之間的信息交流問題。

“分點式通訊組網(wǎng)技術(shù)”是指運用計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)連接各個無人機作戰(zhàn)單元組，通過作戰(zhàn)單元組的主機作為網(wǎng)絡(luò)結(jié)點，實現(xiàn)無人機集群通訊組網(wǎng)。這就好比在空中的無人機搭建起了一張無形的大網(wǎng)。更神奇的是，在這張大網(wǎng)中，每架無人機并不是同指揮控制中心單線聯(lián)系，而是每架無人機都是一個節(jié)點，或者說都是一個觸角，它們彼此之間保持著信息共享。如果任何一架無人機發(fā)生故障，或者出現(xiàn)被擊落等情況，都無礙于整個無人機集群的繼續(xù)運轉(zhuǎn)。

這種“分點式通訊組網(wǎng)技術(shù)”，保證了無人機集群在作戰(zhàn)中實現(xiàn)即時信息交流，使得無人機集群的作戰(zhàn)能力得到質(zhì)的飛躍。同時，“分點式通訊組網(wǎng)技術(shù)”還使得無人機集群擁有極高的態(tài)勢感知能力，能夠洞察周邊的一切。“分點式通訊組網(wǎng)技術(shù)”成功地在無人機單元與指揮控制單元之間構(gòu)建了一條“信息高速路”，大幅提高了無人作戰(zhàn)體系應(yīng)對復(fù)雜戰(zhàn)場態(tài)勢的能力。畢竟只有統(tǒng)籌全局才能取得勝利。

信息包括了多種元素，不僅僅囊括自然環(huán)境的各種信息，也包括了人為影響的復(fù)雜因素。戰(zhàn)場之上，任何一個微小元素的變化都可能影響戰(zhàn)爭的成敗。赤壁之戰(zhàn)，諸葛亮憑借風(fēng)向的精準判斷，火燒赤壁，大敗曹軍;中途島之戰(zhàn)，美軍憑借破解日軍通訊網(wǎng)絡(luò)的情報優(yōu)勢，重創(chuàng)日軍聯(lián)合艦隊;仁川登陸，麥克阿瑟憑借潮汐起落的正確估計，成功扭轉(zhuǎn)了朝鮮戰(zhàn)爭初期的敗局?！胺贮c式通訊組網(wǎng)技術(shù)”作為無人機集群中的“信使”，不僅承擔(dān)著無人機集群之間的信息交流，也擔(dān)負著無人機與指揮中心之間的信息傳遞。因此，“分點式通訊組網(wǎng)技術(shù)”作為整個無人機“狼群”指揮控制的樞紐，直接影響著無人機集群作戰(zhàn)的成敗。

智能化自主控制技術(shù)使

每匹“狼”都是利劍

相信大家都曾玩過一款經(jīng)典游戲——“紅色警戒”。大家在玩游戲的時候可能都會遇到這樣一個問題：電腦總是能夠同時控制和部署它的所有單位，但我們卻只能對當(dāng)前屏幕上呈現(xiàn)的單位進行操作，即使我們的鼠標點得飛快，也似乎永遠跟不上我們思想的節(jié)奏。這時，如果我們的每個單位都可以擁有一個“大腦”，像戰(zhàn)場上的士兵一樣獨立處置情況，那樣我們的指揮效果就能更加顯著了。

同樣，無人機集群在進行作戰(zhàn)的時候也面臨著這個問題。當(dāng)我們能夠輕易實現(xiàn)對無人機集群的群體指揮與控制，卻沒有足夠的控制資源去處理單架無人機面臨的情況時，單架無人機的作戰(zhàn)潛力勢必?zé)o法充分發(fā)揮。此時，如果我們可以讓單架無人機具備獨立處理戰(zhàn)場情況的“大腦”，那么“狼群”中的每一匹“狼”就都會成為一把利劍去刺穿敵人的胸膛。也正是基于這種需求，“智能化自主控制技術(shù)”應(yīng)運而生。

“智能化自主控制技術(shù)”的目的，是利用人工智能技術(shù)，實現(xiàn)單架無人機的智能化自主控制，使其能對戰(zhàn)場瞬息萬變的環(huán)境即時反應(yīng)與處理，提升在戰(zhàn)場中的生存和作戰(zhàn)能力。人工智能技術(shù)始于20世紀60年代，但是當(dāng)時的技術(shù)水平還不足以支撐科學(xué)家們天馬行空的想法，因此研發(fā)的進展極為緩慢。直到上世紀末至本世紀初，隨著各類限制人工智能發(fā)展的瓶頸技術(shù)的突破，為無人機集群技術(shù)的發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。

“智能化自主控制技術(shù)”的應(yīng)用，猶如給無人機集群中的每架無人機裝上了一個“大腦”，讓其具備了獨立的思維。當(dāng)無人機在戰(zhàn)場中遇到復(fù)雜情況時可以獨立處置，將每一架無人機的戰(zhàn)爭潛力發(fā)揮至極限。

發(fā)生在敘利亞的襲擊事件僅僅是無人機集群作戰(zhàn)的一個開端。在敘利亞的俄基地遇襲事件發(fā)生后不久，遠在地球另一端的委內(nèi)瑞拉，又發(fā)生了總統(tǒng)演講時遭無人機集群襲擊的事件。由此可見，隨著智能技術(shù)的不斷進步、飛行控制技術(shù)的愈發(fā)成熟，無人機集群作為一款顛覆性作戰(zhàn)武器，在未來戰(zhàn)爭中勢必成為戰(zhàn)場利器。