空空導(dǎo)彈智能化技術(shù)的發(fā)展與展望

劉代軍 王超磊

摘要：闡述了空空導(dǎo)彈智能化對于未來空中作戰(zhàn)的重要意義，從戰(zhàn)略、技術(shù)、裝備等角度總結(jié)概括了智能化在空戰(zhàn)領(lǐng)域的發(fā)展情況?；诳湛諏?dǎo)彈自身特點(diǎn)和能力需求，結(jié)合未來空戰(zhàn)作戰(zhàn)背景，展望了未來智能空空導(dǎo)彈的發(fā)展以及對未來空戰(zhàn)模式的影響，分析了空空導(dǎo)彈實(shí)現(xiàn)智能化需要突破的關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：空空導(dǎo)彈;智能化;關(guān)鍵技術(shù);未來空戰(zhàn)

中圖分類號：TJ760文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1673-5048（2019）01-0025-05[SQ0]

0引言

近年來，隨著人工智能技術(shù)的爆發(fā)式發(fā)展以及在軍事領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，其對于作戰(zhàn)模式變革的推動作用也日益凸顯。為奪取未來戰(zhàn)場主動權(quán)，搶占智能化軍事的戰(zhàn)略制高點(diǎn)，世界各國智能武器裝備研究進(jìn)度明顯加快，智能化戰(zhàn)爭時(shí)代也許比預(yù)料的來得更早、更快、更具顛覆性。

空空導(dǎo)彈作為奪取制空權(quán)和實(shí)施精確打擊的關(guān)鍵武器裝備，也將面臨著未來智能空戰(zhàn)帶來的重大挑戰(zhàn)。因此，智能化技術(shù)的研究與應(yīng)用將是未來空空導(dǎo)彈發(fā)展的迫切需求和重要方向。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

空空導(dǎo)彈智能化是適應(yīng)未來復(fù)雜作戰(zhàn)環(huán)境的重要手段。不斷更新?lián)Q代的干擾手段、多種類型的隱身目標(biāo)、不斷拓展的廣域作戰(zhàn)，將使未來的空戰(zhàn)場呈現(xiàn)出更加混沌復(fù)雜的狀態(tài)，不確定性大幅增加，空空導(dǎo)彈需要借助智能化技術(shù)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)精準(zhǔn)識別、自主態(tài)勢認(rèn)知以及更強(qiáng)的抗干擾能力，以適應(yīng)未來戰(zhàn)場變化。

空空導(dǎo)彈智能化是實(shí)現(xiàn)與強(qiáng)敵博弈的能力需求。美國AlphaGo等人工智能的出現(xiàn)，已經(jīng)展現(xiàn)出人工智能在戰(zhàn)術(shù)博弈方面的強(qiáng)大優(yōu)勢和巨大潛力，美軍也正在將此技術(shù)應(yīng)用在空戰(zhàn)對抗中。未來與強(qiáng)敵作戰(zhàn)將由人與人之間的博弈逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⒌牟┺?、智能的博弈。同時(shí)，隱身無人機(jī)等新型集群威脅對于傳統(tǒng)空空導(dǎo)彈的作戰(zhàn)效能也提出了重大挑戰(zhàn)，協(xié)同作戰(zhàn)、智能化作戰(zhàn)已經(jīng)成為發(fā)展趨勢。面對敵我復(fù)雜的博弈態(tài)勢，空空導(dǎo)彈需要具備智能決策、自主協(xié)同等能力，完成更為復(fù)雜的作戰(zhàn)任務(wù)。

空空導(dǎo)彈智能化是未來體系對抗的必由之路。隨著信息化的不斷發(fā)展，作戰(zhàn)體系進(jìn)一步擴(kuò)大與融合，未來空戰(zhàn)將是體系之間的對抗。而智能化技術(shù)也將拓展至偵查、傳輸、指揮、控制、打擊及評估等空戰(zhàn)的各個環(huán)節(jié)，使得空戰(zhàn)“OODA”鏈條中感知、判斷、決策、執(zhí)行等各個要素由傳統(tǒng)的“以人為主”向“人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、人機(jī)協(xié)同”方向發(fā)展，其中智能化空空導(dǎo)彈作為未來智能化作戰(zhàn)體系中執(zhí)行攻擊的重要節(jié)點(diǎn)，是不可或缺的組成部分。

1軍事領(lǐng)域智能化發(fā)展情況

目前，各軍事強(qiáng)國均圍繞未來智能化作戰(zhàn)開展了全方位的研究工作。

從戰(zhàn)略發(fā)展層面，美國提出了以人工智能為關(guān)鍵支撐技術(shù)的“第三次抵消戰(zhàn)略”，圖1為美國發(fā)布的《國家人工智能研究與發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃》，提出了“分布式作戰(zhàn)”、“蜂群”等一系列新型作戰(zhàn)概念，推動了“智能化導(dǎo)彈”等相關(guān)項(xiàng)目的部署，加快了人工智能技術(shù)向武器裝備和無人作戰(zhàn)體系的轉(zhuǎn)化進(jìn)程。俄羅斯國防部長批準(zhǔn)了《2025年前發(fā)展軍事科學(xué)綜合體構(gòu)想》，英國制定了《機(jī)器人與人工智能》戰(zhàn)略規(guī)劃，日本防衛(wèi)省發(fā)布了《防衛(wèi)技術(shù)戰(zhàn)略》，強(qiáng)調(diào)了發(fā)展人工智能技術(shù)的重要性?？梢姡鲊呀?jīng)開始將人工智能技術(shù)廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域的研究，未來戰(zhàn)爭體系將是一個由各種智能武器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的分布式自主化的作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)。

從技術(shù)領(lǐng)域?qū)用?，美軍提出未來重點(diǎn)關(guān)注的五大技術(shù)領(lǐng)域：能夠在海量數(shù)據(jù)中提取最有價(jià)值信息的“深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)”、能夠?qū)⑷说亩床炝陀?jì)算機(jī)的準(zhǔn)確性完美結(jié)合以更好更快決策的“人機(jī)協(xié)作系統(tǒng)”、能夠用于人與無人系統(tǒng)并行作戰(zhàn)的“人機(jī)戰(zhàn)斗系統(tǒng)”、能夠增強(qiáng)士兵能力的“輔助人類系統(tǒng)”、能夠用于做好網(wǎng)絡(luò)攻擊準(zhǔn)備的“網(wǎng)絡(luò)使能及網(wǎng)絡(luò)加強(qiáng)武器系統(tǒng)”?？梢姡绹呀?jīng)開始將人工智能技術(shù)廣泛應(yīng)用于武器系統(tǒng)的研究，未來戰(zhàn)爭體系將是一個由各種智能武器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的分布式自主化的作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)。

從導(dǎo)彈裝備層面，總體上來說真正意義上的智能導(dǎo)彈還未出現(xiàn)，但是智能化技術(shù)已應(yīng)用于導(dǎo)航制導(dǎo)、任務(wù)規(guī)劃、目標(biāo)識別等方面，單枚導(dǎo)彈智能化水平得到了提高。俄羅斯“花崗巖”反艦導(dǎo)彈被認(rèn)為是最早具備智能化特征的導(dǎo)彈之一，具備軌跡在線重規(guī)劃、自動目標(biāo)捕獲、多目標(biāo)分配打擊、自主鎖定和攻擊等智能化特征，并最早引入“領(lǐng)彈”概念;俄羅斯新型“鋯石”高超聲速反艦導(dǎo)彈，在目標(biāo)引導(dǎo)程序中集成了人工智能算法使得導(dǎo)彈可以自主規(guī)避防空火力的打擊，同時(shí)能根據(jù)重要性對目標(biāo)進(jìn)行分類，自主選擇攻擊戰(zhàn)術(shù)和實(shí)施方案;美國新型反艦導(dǎo)彈LRASM能依靠先進(jìn)的彈載傳感器技術(shù)和數(shù)據(jù)處理能力進(jìn)行目標(biāo)探測和識別，在無任何中繼制導(dǎo)信息支持的情況下進(jìn)行完全自主導(dǎo)航和末制導(dǎo)，智能完成打擊任務(wù)，如圖2所示;歐洲NSM導(dǎo)彈可以通過智能目標(biāo)識別，選擇目標(biāo)的關(guān)鍵部位進(jìn)行攻擊，同時(shí)智能軟件可以控制導(dǎo)彈占據(jù)有利陣位，實(shí)施多彈同時(shí)攻擊，達(dá)到一定程度的協(xié)同。

在強(qiáng)博弈、高動態(tài)、強(qiáng)對抗的空空導(dǎo)彈領(lǐng)域，國內(nèi)外正處于概念研究和單項(xiàng)技術(shù)攻關(guān)階段，由于體積小、速度快、面臨干擾多、攻擊時(shí)間短和目標(biāo)機(jī)動大等特點(diǎn)，對于智能化識別、智能化對抗和智能化協(xié)同都提出了更高的要求和更大的挑戰(zhàn)。

2智能空空導(dǎo)彈未來展望

2.1智能化戰(zhàn)爭時(shí)代的到來

軍事革命的發(fā)生并不是無源之水，而是在技術(shù)發(fā)展與需求變化的不斷推動下，螺旋式上升發(fā)展的必然產(chǎn)物。工業(yè)革命的蓬勃發(fā)展催生出機(jī)械化戰(zhàn)爭時(shí)代，坦克、飛機(jī)、戰(zhàn)艦的出現(xiàn)極大地拓展了人類的作戰(zhàn)領(lǐng)域，而此時(shí)，信息獲取與通訊能力等問題便隨之而來;20世紀(jì)70年代以來，以微電子、通訊、網(wǎng)絡(luò)以及系統(tǒng)集成等為代表的信息化技術(shù)突飛猛進(jìn)發(fā)展，不可逆轉(zhuǎn)地改變了戰(zhàn)爭形態(tài)，信息化戰(zhàn)爭時(shí)代便隨之降臨;而在未來，隨著信息化的不斷發(fā)展，信息接收與處理能力的需求不斷提高，最終“信息載荷”將超越人類的極限，必須依靠人工智能技術(shù)輔助人類做出決策，智能化戰(zhàn)爭時(shí)代便應(yīng)運(yùn)而生，對抗層次將從“信息域”進(jìn)一步提高至“認(rèn)知域”。

2.2智能空空導(dǎo)彈對未來空戰(zhàn)模式的影響

從第一代空空導(dǎo)彈投入實(shí)戰(zhàn)開始，空空導(dǎo)彈的更新?lián)Q代就成為促使空戰(zhàn)體系不斷發(fā)展的重要因素?？湛諏?dǎo)彈智能化技術(shù)的不斷發(fā)展也將推動智能化空戰(zhàn)時(shí)代的到來。

智能感知、智能決策、智能協(xié)同等一系列創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用與突破將牽引著空空導(dǎo)彈在智能化的方向上不斷前進(jìn)，將使單枚導(dǎo)彈具有“高智商”的自主能力和感知能力，使多枚導(dǎo)彈具備“高情商”的協(xié)同作戰(zhàn)能力。未來真正意義上的智能空空導(dǎo)彈可以最大程度上實(shí)現(xiàn)攻擊自主化，從而催生出新的空戰(zhàn)模式，集群協(xié)同打擊、群目標(biāo)精準(zhǔn)打擊、欺騙式打擊、巡飛式打擊等新型作戰(zhàn)樣式將粉墨登場，對空戰(zhàn)模式產(chǎn)生顛覆性的影響。

從信息保障層面來看，智能空空導(dǎo)彈將大幅減小對載機(jī)制導(dǎo)信息的依賴性，消除空空導(dǎo)彈攻擊鏈中的信息短板，利用從體系獲取的態(tài)勢信息進(jìn)行攻擊，使空空導(dǎo)彈發(fā)射的靈活性大幅提高;從戰(zhàn)術(shù)決策層面來看，智能空空導(dǎo)彈強(qiáng)大的自主能力和協(xié)同能力將為飛行員的決策提供更多的戰(zhàn)術(shù)選擇;從博弈對抗層面來看，智能化技術(shù)為未來空空導(dǎo)彈的能力拓展提供了更大的空間，通過算法的升級優(yōu)化和機(jī)器的深度學(xué)習(xí)可以使智能空空導(dǎo)彈能力升級，更加有效面對未來不斷出現(xiàn)的新型威脅和不斷變化的干擾環(huán)境;從作戰(zhàn)效能層面來看，智能空空導(dǎo)彈具有強(qiáng)大的“軟實(shí)力”，在同等硬件成本的條件下，具有“強(qiáng)智能”的空空導(dǎo)彈作戰(zhàn)效能將會大幅提升。

3空空導(dǎo)彈智能化的關(guān)鍵技術(shù)

空空導(dǎo)彈智能化是顛覆傳統(tǒng)空空導(dǎo)彈的技術(shù)，是將人工智能技術(shù)應(yīng)用于飛行控制、數(shù)據(jù)鏈路、彈道規(guī)劃、任務(wù)決策、目標(biāo)探測、對抗干擾等空空導(dǎo)彈打擊鏈的各個方面，改變傳統(tǒng)攻擊樣式，使空空導(dǎo)彈實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)的局部自主或完全自主。面對未來空戰(zhàn)的新樣式、新威脅和新環(huán)境，空空導(dǎo)彈的智能化需要實(shí)現(xiàn)智能感知識別與對抗、自主規(guī)劃與決策、多彈協(xié)同作戰(zhàn)、靈活飛行、智能毀傷等技術(shù)。

3.1智能感知識別與對抗技術(shù)

為了適應(yīng)未來空戰(zhàn)的復(fù)雜作戰(zhàn)環(huán)境和多種威脅，需要空空導(dǎo)彈具備智能感知識別與對抗能力，主要分為三個技術(shù)層面：

一是面向復(fù)雜戰(zhàn)場的態(tài)勢感知技術(shù)，主要指空空導(dǎo)彈夠綜合利用戰(zhàn)場多源探測信息以及彈載傳感器獲得的地理信息和敵方武器發(fā)出的多維度信息，通過多傳感器的異構(gòu)信息融合以及智能計(jì)算處理，確定作戰(zhàn)空間內(nèi)的敵方態(tài)勢。

二是面向空中威脅的智能目標(biāo)識別技術(shù)，在通過彈載智能探測系統(tǒng)，利用紅外、雷達(dá)等多模復(fù)合導(dǎo)引頭實(shí)現(xiàn)多維探測的基礎(chǔ)上，以仿真、試驗(yàn)結(jié)果以及專家經(jīng)驗(yàn)為“大數(shù)據(jù)”，在多維特征空間中對目標(biāo)識別問題進(jìn)行精細(xì)化建模與學(xué)習(xí)，提高智能算法識別性能，通過與數(shù)據(jù)庫中目標(biāo)特征的對比實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的快速精準(zhǔn)識別，為導(dǎo)彈有效毀傷目標(biāo)與作戰(zhàn)效能評估提供信息保障。

三是面向干擾的對抗策略智能學(xué)習(xí)技術(shù)。從策略角度講，干擾對抗過程可以看作是一個“非對稱信息博弈”問題?？湛諏?dǎo)彈需要感知干擾變化狀態(tài)，動態(tài)地做出最優(yōu)的抗干擾決策與動作，以規(guī)避或者降低敵方施加的干擾對精確制導(dǎo)信息感知與處理過程的影響。借助強(qiáng)化學(xué)習(xí)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)空空導(dǎo)彈干擾對抗最優(yōu)動作決策的智能學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，從本質(zhì)上實(shí)現(xiàn)干擾對抗全流程的智能化。

3.2自主規(guī)劃與決策技術(shù)

攻擊的進(jìn)一步自主化是空空導(dǎo)彈智能化的重要體現(xiàn)。自主規(guī)劃與決策技術(shù)是指通過彈載計(jì)算機(jī)智能算法使空空導(dǎo)彈在攻擊過程中具備一定的推理、判斷和決策能力，體現(xiàn)了空空導(dǎo)彈的認(rèn)知智能，主要分為兩個技術(shù)層面：

一是空空導(dǎo)彈實(shí)時(shí)彈道規(guī)劃技術(shù)，根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)、目標(biāo)信息、戰(zhàn)場環(huán)境信息、導(dǎo)彈自身狀態(tài)、到達(dá)目標(biāo)時(shí)間等，實(shí)時(shí)規(guī)劃出最合適的飛行彈道，自主機(jī)動飛行，實(shí)現(xiàn)對指定目標(biāo)的打擊。

二是空空導(dǎo)彈智能決策技術(shù)，即多模復(fù)合制導(dǎo)空空導(dǎo)彈可以通過態(tài)勢信息，在執(zhí)行飛行員攻擊指令的前提下進(jìn)行一定的智能決策，針對目標(biāo)、干擾特性與戰(zhàn)場環(huán)境，自主改變制導(dǎo)方式、優(yōu)化攻擊方案，以提高導(dǎo)彈作戰(zhàn)效能。

3.3多彈協(xié)同作戰(zhàn)技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)環(huán)境下，敵方目標(biāo)通常以編隊(duì)形式出現(xiàn)，具備較強(qiáng)的體系化綜合防御、攻擊能力。為提高空空導(dǎo)彈生存能力和攻擊效能，協(xié)同作戰(zhàn)已成為空空導(dǎo)彈智能化發(fā)展的重點(diǎn)方向之一。

空空導(dǎo)彈的多彈協(xié)同作戰(zhàn)能力不同于傳統(tǒng)單枚空空導(dǎo)彈獨(dú)立完成攻擊任務(wù)，在面對未來復(fù)雜作戰(zhàn)任務(wù)時(shí)，通過多枚空空導(dǎo)彈之間高動態(tài)組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)基于信息共享的任務(wù)規(guī)劃、彈道規(guī)劃、協(xié)同探測和目標(biāo)分配等功能，形成空空導(dǎo)彈智能集群式的新質(zhì)作戰(zhàn)能力。多彈協(xié)同作戰(zhàn)可以克服單枚導(dǎo)彈探測體制局限與性能瓶頸，每枚導(dǎo)彈都作為一個高性能感知與決策的智能體，通過對戰(zhàn)場信息和態(tài)勢的感知，利用數(shù)據(jù)庫智能學(xué)習(xí)與智能計(jì)算過程，根據(jù)作戰(zhàn)目的與限制條件，共同完成空中攻擊構(gòu)型調(diào)整、協(xié)同搜索策略、目標(biāo)智能分配等環(huán)節(jié)。同時(shí)，根據(jù)導(dǎo)彈自身屬性和編隊(duì)飛行情況，實(shí)時(shí)完成協(xié)同作戰(zhàn)中每枚導(dǎo)彈的彈道規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)彈群的分布式智能化協(xié)作以及彈群集體智能決策。

3.4靈活飛行技術(shù)

隨著“空天一體”、“多域聯(lián)合作戰(zhàn)”等概念的不斷出現(xiàn)，未來空戰(zhàn)戰(zhàn)場范圍將進(jìn)一步拓展，空空導(dǎo)彈作戰(zhàn)包絡(luò)也將隨之?dāng)U大。空氣密度、溫度、光線等自然環(huán)境的巨大差異，對空空導(dǎo)彈飛行中的動力、阻力和熱防護(hù)等問題提出了挑戰(zhàn);同時(shí)，目標(biāo)飛行性能的不斷提升也對未來空空導(dǎo)彈的機(jī)動性能提出了更高的要求。因此，需要通過自適應(yīng)智能飛行控制、自主導(dǎo)航與制導(dǎo)、智能材料與智能結(jié)構(gòu)、能量智能管理發(fā)動機(jī)等手段，從控制、導(dǎo)航、材料、結(jié)構(gòu)、能量等多個角度實(shí)現(xiàn)空空導(dǎo)彈更加靈活的飛行能力。

3.5智能毀傷技術(shù)

面對未來種類更加多樣的空中威脅，空空導(dǎo)彈的毀傷方式也需要更加智能。智能毀傷技術(shù)主要是指空空導(dǎo)彈基于對目標(biāo)的智能識別，根據(jù)目標(biāo)類型、遭遇條件、環(huán)境條件等信息，辨識目標(biāo)關(guān)鍵要害部位，自主選擇起爆方式和方向，以達(dá)到對目標(biāo)的最大毀傷效果。

4結(jié)束語

當(dāng)前空空導(dǎo)彈面臨著作戰(zhàn)環(huán)境復(fù)雜、目標(biāo)種類多樣、作戰(zhàn)效費(fèi)比不高等一系列問題，積極發(fā)展空空導(dǎo)彈智能化技術(shù)有望成為破解空空導(dǎo)彈發(fā)展模式的瓶頸，是實(shí)現(xiàn)空空導(dǎo)彈跨代式發(fā)展的重要途徑。

但是，智能化技術(shù)是在機(jī)械化技術(shù)和信息化技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，智能空空導(dǎo)彈不是“銀色子彈”，不可能一招制敵，需要指揮、控制、通信等體系的支撐和發(fā)展才能發(fā)揮最大效能。同時(shí)，智能是一個相對的概念，未來與強(qiáng)敵對抗是一個博弈上升的趨勢，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，智能水平也會不斷提高。

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