2019年無人系統(tǒng)領(lǐng)域發(fā)展綜述

（北京海鷹科技情報(bào)研究所，北京100074）

1 引 言

隨著戰(zhàn)場環(huán)境的日趨復(fù)雜，無人機(jī)、無人潛航器和無人車等無人系統(tǒng)承擔(dān)起越來越多的作戰(zhàn)任務(wù)，其軍事價(jià)值受到世界各主要軍事強(qiáng)國的高度肯定和重視。2019年，美國、俄羅斯、歐洲和日本等國家和地區(qū)持續(xù)推進(jìn)無人系統(tǒng)能力建設(shè)，加大頂層規(guī)劃投入，增強(qiáng)無人系統(tǒng)裝備研發(fā)，并對關(guān)鍵技術(shù)開展攻關(guān)，全面推動(dòng)無人系統(tǒng)快速發(fā)展。

2 戰(zhàn)略規(guī)劃

2019年，美國從預(yù)算出發(fā)，增加無人系統(tǒng)投入和采購量；歐洲主要國家在歐盟和北約合作框架下加強(qiáng)無人系統(tǒng)能力建設(shè)；日本為落實(shí)新版《防衛(wèi)計(jì)劃大綱》能力要求，出臺技術(shù)愿景文件指導(dǎo)無人系統(tǒng)發(fā)展。

2.1 美國

2018年，美國發(fā)布新版《無人系統(tǒng)綜合路線圖（2017-2042）》，同時(shí)各軍兵種根據(jù)自身需求，集中推出各自的無人系統(tǒng)戰(zhàn)略規(guī)劃，并逐步落實(shí)相關(guān)規(guī)劃，不斷加大資源投入[1]。

根據(jù)2019年3月發(fā)布的美軍2020財(cái)年預(yù)算，美軍在無人系統(tǒng)方向共投資37億美元，包括MQ-25A黃貂魚無人加油機(jī)、超大型無人潛航器（XLUUV）等項(xiàng)目的預(yù)算較上一財(cái)年均大幅增長，各類無人系統(tǒng)的采購量也相應(yīng)增加，以實(shí)現(xiàn)預(yù)算文件中提到的“增強(qiáng)美軍在競爭環(huán)境下的機(jī)動(dòng)自由和殺傷力”[2]。

2.2 歐洲

2019年，歐盟的主要防務(wù)協(xié)議：歐盟永久性結(jié)構(gòu)合作倡議（PESCO）下實(shí)施的無人系統(tǒng)項(xiàng)目數(shù)量持續(xù)增加，包括海上無人反潛系統(tǒng)、港口和海上監(jiān)視和保護(hù)（HARMSPRO）計(jì)劃、海上（半）自主反水雷系統(tǒng)、歐洲中空長航時(shí)無人機(jī)（MALE RPAS）等，旨在開發(fā)可執(zhí)行多任務(wù)、攜帶不同載荷和傳感器的模塊化無人系統(tǒng)[3]。

歐洲多國與美國等北約國家2019年6月舉辦波羅的海行動(dòng)-2019（BALTOPS 2019）海上聯(lián)合軍演，期間進(jìn)行了反水雷演習(xí)，多種有人艦船、直升機(jī)和無人潛航器等參與，提升了北約各國間的聯(lián)合反水雷作戰(zhàn)能力。11月，涉及意大利、希臘、西班牙、葡萄牙和立陶宛等15個(gè)歐洲國家的海洋2020科研項(xiàng)目進(jìn)行首次演示驗(yàn)證，該項(xiàng)目旨在評估無人機(jī)在應(yīng)對海洋監(jiān)視挑戰(zhàn)方面的作用，本次演示還評估了歐洲與北約聯(lián)合行動(dòng)的一體化互操作能力。

2.3 日本

日本防衛(wèi)省防衛(wèi)裝備廳2019年8月公布《多域綜合防衛(wèi)力量構(gòu)建研究開發(fā)愿景》文件，旨在基于2018年公布的新版《防衛(wèi)計(jì)劃大綱》中提出的能力需求，對日本未來的技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)行指導(dǎo)，文件強(qiáng)調(diào)了無人機(jī)和無人潛航器相關(guān)技術(shù)的發(fā)展[4]。隨著預(yù)警監(jiān)視范圍的擴(kuò)大和監(jiān)視對象的增加，需要提升無人機(jī)等無人平臺的傳感器效能和預(yù)警監(jiān)視能力，要求從整體上實(shí)現(xiàn)長航時(shí)水下無人系統(tǒng)的裝備部署，提升無人裝備的認(rèn)知和判斷能力，加強(qiáng)警戒監(jiān)視、后方支援作戰(zhàn)和交戰(zhàn)方面的技術(shù)發(fā)展。

3 裝備研發(fā)

2019年，世界各國加大無人系統(tǒng)的發(fā)展力度，無人機(jī)研發(fā)持續(xù)升溫，多型在研無人機(jī)完成首飛，在役無人機(jī)重點(diǎn)提升組網(wǎng)能力；無人潛航器以反水雷作戰(zhàn)和探測等任務(wù)為重點(diǎn)，同時(shí)加速核動(dòng)力無人潛航器研制進(jìn)程；無人車和先進(jìn)機(jī)器人公布多個(gè)新方案，支撐部隊(duì)地面任務(wù)。

3.1 無人機(jī)

各國多型在研無人機(jī)進(jìn)行試飛。2019年8月，俄羅斯首款重型察打一體無人機(jī)S-70獵人、牽牛星中空長航時(shí)無人機(jī)和前哨-P 無人機(jī)先后成功完成首次試飛[5]。同月，英國空軍、美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)和澳大利亞空軍聯(lián)合進(jìn)行MQ-9B 天空衛(wèi)士無人機(jī)飛行演示，通過衛(wèi)星通信實(shí)現(xiàn)自動(dòng)起飛、著陸和滑行。9月，美國海軍完成MQ-25A無人加油機(jī)原型機(jī)首飛。

在役無人機(jī)提升作戰(zhàn)能力。2019年2月，美國MQ-9 死神無人機(jī)新地面控制站完成首次測試，通過高安全級別通信系統(tǒng)，可與全球地面控制站和運(yùn)行中心進(jìn)行信息共享，以提升態(tài)勢感知能力。4月，美國MQ-8C火力偵察兵無人直升機(jī)加裝Link 16數(shù)據(jù)鏈，增強(qiáng)與MH-60 艦載直升機(jī)的組網(wǎng)能力，6月，MQ-8C達(dá)到初始作戰(zhàn)能力，為上艦作戰(zhàn)和訓(xùn)練鋪平道路，未來幾年將有38 架服役[6]。8月，美國宣布MQ-1C 灰鷹無人機(jī)將在2022年實(shí)現(xiàn)Ka 頻段通信能力。

圖1 MQ-8C火力偵察兵無人直升機(jī)Fig.1 MQ-8C Fire Scout Unmanned Helicopter

新概念無人機(jī)快速發(fā)展。2019年1月，歐洲多國合作的神經(jīng)元隱身無人作戰(zhàn)飛機(jī)技術(shù)驗(yàn)證機(jī)在第四輪飛行試驗(yàn)中完成第150次試飛。本輪試驗(yàn)從2018年11月開始，目標(biāo)是評估現(xiàn)有雷達(dá)和其他傳感器系統(tǒng)對該類飛機(jī)的探測與跟蹤能力。7月，英國空軍快速能力辦公室（RCO）和英國國防科技實(shí)驗(yàn)室（DSTL）宣布輕型經(jīng)濟(jì)可承受新型作戰(zhàn)飛機(jī)（LANCA）概念，開展無人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，計(jì)劃于2022年首飛。11月，空中客車公司公開低可探測性無人試驗(yàn)平臺演示驗(yàn)證項(xiàng)目，該平臺外形為類似鉆石的菱形，采用無尾布局。2019年，美國XQ-58A女武神遠(yuǎn)程高亞聲速無人機(jī)演示驗(yàn)證機(jī)完成三次試飛，前兩次均成功完成了所有測試目標(biāo)，第三次在著陸時(shí)受損。

圖2 XQ-58A女武神無人機(jī)Fig.2 XQ-58A Valkyrie UAV

3.2 無人潛航器

美國全面發(fā)展各類無人潛航器。2019年1月，美國海軍刀魚無人潛航器與無人掃雷系統(tǒng)完成瀕海戰(zhàn)斗艦反水雷任務(wù)模塊艦載集成測試，8月刀魚無人潛航器進(jìn)入小批量生產(chǎn)階段，美國海軍計(jì)劃采購30艘[7]。美國國防預(yù)先研究計(jì)劃局（DARPA）于1月發(fā)布名為垂釣者（Angler）的項(xiàng)目公告，開發(fā)能在深海環(huán)境中發(fā)現(xiàn)和操縱物體的深海無人潛航器及控制系統(tǒng)，要求在沒有全球定位系統(tǒng)（GPS）的深海環(huán)境中自主執(zhí)行搜索操縱目標(biāo)的任務(wù)。美國海軍還授予波音公司合同，制造和測試5 艘超大型無人潛航器（XLUUV）。此外，美國海軍還采購蜂群潛水者（SwarmDiver）超輕型無人潛航器，可執(zhí)行集群式偵察和反水雷任務(wù)，布放和回收可由單人操作。

圖3 波音公司的XLUUV設(shè)計(jì)方案Fig.3 Boeing’design of XLUUV

俄羅斯加快核動(dòng)力無人潛航器試驗(yàn)進(jìn)程。波塞冬（Poseidon）核動(dòng)力無人潛航器2019年2月成功完成測試，進(jìn)入工廠試驗(yàn)階段。4月，首艘搭載波塞冬無人潛航器的別爾哥羅德號特種核潛艇下水，將于2020年服役，未來哈巴羅夫斯克號特種核潛艇和949A 型奧斯卡Ⅱ級巡航導(dǎo)彈核潛艇均可攜載波塞冬潛航器。

多國積極發(fā)展水下無人系統(tǒng)。英國國防部2019年4月發(fā)布公告發(fā)展超大型的無人潛航器，對隱秘收集情報(bào)，傳感器的部署和回收，以及反潛作戰(zhàn)等能力提出要求。通用動(dòng)力公司9月首次展出金槍魚（Bluefin）-12 輕型無人潛航器，具備模塊化和智能化等特點(diǎn)，澳大利亞成為首個(gè)采購國家。法國海軍集團(tuán)和ECA 集團(tuán)10月展示其為比利時(shí)和荷蘭設(shè)計(jì)的反水雷聯(lián)合解決方案，由無人潛航器、遠(yuǎn)程遙控潛航器、無人機(jī)和聲吶等組成。

3.3 無人車和先進(jìn)機(jī)器人

多款無人車公布方案設(shè)計(jì)。俄羅斯2019年2月發(fā)布標(biāo)記武裝無人車，裝備紅外攝像機(jī)、目標(biāo)探測跟蹤設(shè)備等，可遙控操作或與士兵協(xié)同工作，采用開放式信息架構(gòu)，便于集成未來技術(shù)。6月，Gahat機(jī)器人公司展示了三種不同版本的Argo全地形無人車，具有水陸兩棲功能。美國機(jī)器人研發(fā)公司8月展出飛馬座可變形無人機(jī)/無人車混合系統(tǒng)，具備障礙規(guī)避和三維繪圖能力，可執(zhí)行情報(bào)搜集、偵察、核生化與爆炸物處理等任務(wù)。9月，英國國防科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室和美國陸軍作戰(zhàn)能力發(fā)展司令部聯(lián)合測試無人運(yùn)輸車，檢驗(yàn)后勤和補(bǔ)給能力，為兩國陸軍后勤行動(dòng)發(fā)展和合作奠定基礎(chǔ)。

軍用機(jī)器人仍是重點(diǎn)發(fā)展裝備。美國陸軍2019年2月授出合同為部署量超過4000 的魔爪機(jī)器人提供日常維護(hù)保養(yǎng)和升級，該機(jī)器人主要用于對爆炸裝置進(jìn)行探測和無害化處理。以色列通用機(jī)器人公司9月展示新型杜高M(jìn)kⅡ戰(zhàn)術(shù)機(jī)器人，用于特種作戰(zhàn)和近戰(zhàn)，只需點(diǎn)擊屏幕即可操作機(jī)器人精準(zhǔn)移動(dòng)、瞄準(zhǔn)并使用武器。L3 哈里斯技術(shù)公司9月推出首款機(jī)械臂可向遙控手柄反饋觸覺的中型機(jī)器人T4，用于在城市和空間受限環(huán)境中執(zhí)行特種武器和戰(zhàn)術(shù)（SWAT）任務(wù)。

4 技術(shù)發(fā)展

圖4 魔爪機(jī)器人Fig.4 TALON Military Robot

2019年，以美國為代表的軍事強(qiáng)國積極發(fā)展無人系統(tǒng)技術(shù)，加強(qiáng)人機(jī)交互和集群技術(shù)發(fā)展，同時(shí)發(fā)展無人機(jī)、無人潛航器和無人車領(lǐng)域特定技術(shù)，全方位提升無人系統(tǒng)作戰(zhàn)效能。

4.1 人機(jī)協(xié)同技術(shù)

未來戰(zhàn)爭中無人系統(tǒng)將占據(jù)越來越重要的地位，但目前無人系統(tǒng)的智能化水平不可能在短期內(nèi)達(dá)到有人平臺的程度，在未來相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)，無人平臺也難以完全取代有人平臺，而二者相互補(bǔ)充、分工協(xié)作，可以將各自的效能發(fā)揮到最大，因此美國和俄羅斯高度重視人機(jī)協(xié)同技術(shù)發(fā)展，不斷提升交互能力。

美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室2019年1月授予通用電氣航空公司有人-無人系統(tǒng)編隊(duì)使能架構(gòu)（TEAMS）原型項(xiàng)目合同，將在靈活、可靠的有人-無人系統(tǒng)（FAMUS）項(xiàng)目下進(jìn)行架構(gòu)建模和原型設(shè)計(jì)工作，將定義一系列架構(gòu)、流程、方法、工具和環(huán)境，為異構(gòu)、多人、多機(jī)團(tuán)隊(duì)走向?qū)崙?zhàn)奠定基礎(chǔ)。

美國陸軍3月啟動(dòng)高級組隊(duì)有人-無人協(xié)同演示項(xiàng)目，旨在幫助直升機(jī)飛行員在作戰(zhàn)中能與無人機(jī)進(jìn)行更好的協(xié)同。美國陸軍還于8月完成首次架構(gòu)、自動(dòng)、自主和交互界面系統(tǒng)能力試驗(yàn)，由MH-47支奴干直升機(jī)上的武器操作員使用平板電腦控制一架MQ-1C 無人機(jī)發(fā)射一枚GBU-69 精確制導(dǎo)彈藥，并引導(dǎo)其成功打擊了剛剛探測到的時(shí)敏目標(biāo)。

美國海軍8月舉辦先進(jìn)海軍技術(shù)演習(xí)（ANTX），通用動(dòng)力任務(wù)系統(tǒng)公司演示了有人-無人平臺協(xié)同作戰(zhàn)能力，實(shí)現(xiàn)有人潛艇、無人潛航器和無人艇的跨域指控通信[8]。

俄羅斯獵人無人機(jī)與蘇-57 戰(zhàn)機(jī)9月進(jìn)行首次聯(lián)合飛行測試，演練了蘇-57 不進(jìn)入敵防空區(qū)的情況下，利用獵人無人機(jī)為其遠(yuǎn)程機(jī)載武器提供目標(biāo)指示。

4.2 集群技術(shù)

無人系統(tǒng)集群以單平臺的作戰(zhàn)能力為基礎(chǔ)，以平臺間的協(xié)同交互能力為支撐，基于開放式體系架構(gòu)和人工智能技術(shù)等構(gòu)建，具有抗毀性、低成本、功能分布化等優(yōu)勢，是世界主要軍事強(qiáng)國重點(diǎn)發(fā)展的技術(shù)領(lǐng)域。

美國海軍與諾斯羅普·格魯曼公司于2019年2月合作開展項(xiàng)目，使用EA-18G 咆哮者電子戰(zhàn)飛機(jī)等綜合電子戰(zhàn)平臺釋放小型無人機(jī)群，由無人機(jī)前出偵察敵方雷達(dá)，參與電子戰(zhàn)任務(wù)。

2019年3月DARPA進(jìn)行拒止環(huán)境中的協(xié)同作戰(zhàn)（CODE）項(xiàng)目演示，6架搭載了各種載荷的RQ-23虎鯊無人機(jī)和14架虛擬無人機(jī)在通信斷開、GPS不可用情況下執(zhí)行任務(wù)，并集合自主算法與白軍網(wǎng)絡(luò)，形成了逼真的實(shí)時(shí)、虛擬測試環(huán)境。7月，進(jìn)攻性蜂群戰(zhàn)術(shù)（OFFSET）項(xiàng)目完成第二次外場試驗(yàn)，演示地面機(jī)器人和無人機(jī)組成的自主編隊(duì)為模擬建筑提供安保。

雷錫恩公司5月利用開放式體系結(jié)構(gòu)和無人航空系統(tǒng)控制標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)出一項(xiàng)新技術(shù)，使美海軍可在艦上賽博加固的控制站內(nèi)管理一支由空中、水下和水面無人系統(tǒng)組成的編隊(duì)。

歐盟10月推動(dòng)實(shí)施旨在壓制敵方防空系統(tǒng)的自主學(xué)習(xí)無人機(jī)群項(xiàng)目，旨在使用智能無人機(jī)群迷惑、摧毀敵軍防空系統(tǒng)，擊落有人駕駛飛機(jī)。該項(xiàng)目需要?jiǎng)?chuàng)建特殊算法，使機(jī)群能夠識別防空系統(tǒng)的特性，并計(jì)算出針對防空系統(tǒng)弱點(diǎn)的攻擊計(jì)劃。

4.3 其它關(guān)鍵技術(shù)

無人機(jī)關(guān)注概念總體設(shè)計(jì)和導(dǎo)航技術(shù)。2019年4月，美陸軍計(jì)劃在未來幾年快速發(fā)展和完善大型空射無人機(jī)概念，進(jìn)行無人機(jī)在GPS 干擾環(huán)境下工作、承擔(dān)誘餌和電子戰(zhàn)任務(wù)以及突破防空系統(tǒng)的技術(shù)驗(yàn)證。4月，SBG 系統(tǒng)公司公布為無人機(jī)設(shè)計(jì)的小型低功耗慣導(dǎo)系統(tǒng)，可提供實(shí)時(shí)精確定位和厘米級的位置數(shù)據(jù)，并能進(jìn)行后處理。6月，DARPA開展用于射頻任務(wù)運(yùn)行的融合式協(xié)作組件（CONCERTO）項(xiàng)目，旨在開發(fā)一種集成雷達(dá)、電子戰(zhàn)系統(tǒng)與中型無人機(jī)載通信部件的融合射頻系統(tǒng)，可在空間更小、功率更低的情況下進(jìn)行多功能操作。

水下無人系統(tǒng)聚焦通信、能源和導(dǎo)航技術(shù)。2019年1月，日本研發(fā)出水下光通信技術(shù)，可根據(jù)水的混濁度改變藍(lán)、綠、紅三種激光束，以每秒100Mbps 的傳輸速度實(shí)現(xiàn)10m 距離內(nèi)的雙向通信。2月，美海軍大排量無人潛航器（LDUUV）原型機(jī)發(fā)展鋰離子容錯(cuò)電池系統(tǒng)，可防止電池故障并提高安全性[9]。3月，通用原子電磁系統(tǒng)公司完成鋁動(dòng)力系統(tǒng)首次端到端演示，表明其可與燃料電池系統(tǒng)集成，用于驅(qū)動(dòng)無人潛航器。8月，英國國家海洋學(xué)中心與多家公司開展持久性自主水下潛航器精確定位（P3AUV）項(xiàng)目，為無人潛航器提供更高的定位精度，同時(shí)降低電力消耗。

無人車發(fā)展無人駕駛和能源技術(shù)。2019年3月，英偉達(dá)公司推出新型英偉達(dá)駕駛星座無人車模擬平臺，可生成全面、多樣和復(fù)雜的測試環(huán)境。9月，愛普斯勒公司為無人車和戰(zhàn)術(shù)機(jī)器人研制的鋰離子電池完成超過3000km的全地形外場試驗(yàn)，在不同地形和天氣條件下均具有良好的實(shí)用性和安全性。

5 結(jié)束語

2019年，以美國為代表的世界軍事強(qiáng)國，通過總體規(guī)劃、裝備新研與升級改造、技術(shù)探索、演示驗(yàn)證等手段，全面推進(jìn)無人系統(tǒng)能力建設(shè)，并開展跨國跨域跨平臺試驗(yàn)演習(xí)，取得了一系列重要進(jìn)展，需要我們持續(xù)密切跟蹤。