建立無人機群自主戰(zhàn)爭步入嶄新階段

遠(yuǎn)望智庫 孫 軍

武裝力量總是希望獲得對敵優(yōu)勢，現(xiàn)階段許多國家正在大力研發(fā)自主式無人機“蜂群”技術(shù)。目前西方國家有哪些無人裝備研制計劃？可以遂行哪些任務(wù)？這些無人裝備是偵察、搜集信息，還是精確打擊？一直以來，各國均有很多在空中、陸地、海洋運用無人裝備群的構(gòu)想。為了戰(zhàn)勝敵人，許多國家的武裝力量十分重視先進自主技術(shù)的發(fā)展，且主要聚集于空中的“蜂群”，該技術(shù)的發(fā)展將對軍事行動的結(jié)局產(chǎn)生重大影響。

盡管這一先進技術(shù)剛剛嶄露頭角，但是運用空中、地面、水面和水下自主平臺發(fā)展無人機蜂群技術(shù)需要解決一系列裝備保障問題，以及充足的經(jīng)費。2019年，英國國防大臣威廉姆森在英國國防科研所給英國國防部改革基金會下達(dá)任務(wù)時指出：“基金會需要研制能夠擊落敵機、突破敵人防空、可以組網(wǎng)的無人機群。我們希望，2020年年底前該技術(shù)就可以裝備就緒?！?/p>

美國特種作戰(zhàn)司令部高級指揮員的立場大致相同。該司令部飛行器項目負(fù)責(zé)人指出：“一系列共同遂行任務(wù)的無人系統(tǒng)，是我們司令部‘特殊局勢下特種使用’未來概念路線圖中不可或缺的重要部分?！睉?zhàn)斗條件下，無人裝備群可以為特種作戰(zhàn)分隊提供“戰(zhàn)術(shù)情報”支援。特種作戰(zhàn)司令部提出“下一代信息感知（Next Generation Information Awareness，NGIA）”概念，要求“對搜集敵方領(lǐng)土信息的傳統(tǒng)裝備進行補充，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)距離生物測量、技術(shù)傳感器、數(shù)據(jù)與分析等先進架構(gòu)的集成”。

同時，特種作戰(zhàn)司令部代表解釋了不同的戰(zhàn)斗使用原則：垂直起降無人機群可以實現(xiàn)NGIA概念；而新型裝備戰(zhàn)斗使用的其他原則則是：在前沿陣地執(zhí)行無人機群作戰(zhàn)任務(wù)，實施包括目視、聲音和電磁的偵察行動，以避免花費大量經(jīng)費培養(yǎng)的特種作戰(zhàn)隊員身處險境。這位代表稱，特種作戰(zhàn)司令部希望建立“最好的工業(yè)伙伴”團隊，制定無人機群的技術(shù)解決方案，并在近6年內(nèi)付諸實施。

一 無人機研究項目

無人裝備群的作戰(zhàn)使用可能早于NGIA概念的實現(xiàn)。美國相關(guān)機構(gòu)已經(jīng)在制訂各類規(guī)劃，旨在使用各種相互關(guān)聯(lián)的技術(shù)。其正在落實下列計劃：美國國防部高級研究計劃局(DARPA)的“無人裝備群支援下的進攻戰(zhàn)術(shù)（Offensive Swarm-Enabled Tactics，OFFSET）”，美國空軍的“戰(zhàn)術(shù)外部監(jiān)視（Tactical Offboard Sensing，TOBS）”和美國海軍的“廉價無人機群技術(shù)（Low-Cost UAV Swarming Technology，LOCUST）”。

TOBS概念基于AC-130J火力支援飛機，其能夠發(fā)射幾架Area-I生產(chǎn)的空中筒射無人系統(tǒng)（Air-Launched Tube-Integrated Unmanned System，ALTIUS）無人機，用于為載機提供潛在目標(biāo)信息。美國空軍沒有公開TOBS計劃的細(xì)節(jié)，但來自工業(yè)部門的信息稱，ALTIUS無人機配備了電視、光電攝像機和數(shù)據(jù)傳輸信道，可以保障AC-130J機載武器的制導(dǎo)。TOBS計劃使AC-130J火力支援飛機能夠在復(fù)雜氣象條件下對目標(biāo)進行射擊。

海軍LOCUST項目的重點是實現(xiàn)30架Coyote無人機的聯(lián)合作戰(zhàn)，通過搜集信息、監(jiān)視、目標(biāo)指示和偵察，完成作戰(zhàn)支援任務(wù)。作為LOCUST的備選方案，美國海軍也在研究MIT Perdix無人機。

2019年6月，DARPA展示了OFFSET項目的最新成果。據(jù)預(yù)測，OFFSET項目可以保障250架無人機的聯(lián)合作戰(zhàn)，將與地面自動裝備組成統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)。同時，2019年6月在美國喬治亞州本寧堡展示的項目是6個項目中的第二個，設(shè)想是無人機與地面裝備組網(wǎng)，可以在高樓大夏、狹窄街道和視界狹窄的居民點遂行偵察任務(wù)。根據(jù)DARPA的數(shù)據(jù)，美國洛克希德·馬丁公司和美國Charles River Analytics公司在OFFSET項目框架內(nèi)獲得的任務(wù)書中明確提到：“以內(nèi)嵌于自主物理平臺現(xiàn)實場景附件的形式建立無人裝備群系統(tǒng)”。這一項目旨在確定“復(fù)雜的適應(yīng)性集體行為，完善信息交換、做出決策、與環(huán)境互動，使無人機能夠無縫協(xié)同，互相影響，并做出正確的邏輯結(jié)論”。

根據(jù)Gremlins項目總承包商Dynetics公司的數(shù)據(jù)，2019年底完成研制工作的第三階段任務(wù)。該工作目標(biāo)是從C-130運輸機發(fā)射并回收Gremlin無人機群，這一概念由DARPA提出，涉及可多次使用無人機，其能夠在復(fù)雜戰(zhàn)斗局勢下實施分散空中作戰(zhàn)。Dynetics聲明：“用現(xiàn)有的航空器從敵人防空裝備殺傷區(qū)外發(fā)射Gremlin無人機。完成任務(wù)后，C-130運輸機回收Gremlin無人機，并運回至基地，使其可以迅速恢復(fù)并重新投入飛行使用。”

二 技術(shù)解決方案

Kratos公司經(jīng)理費德利聲稱，未來可能有幾百架甚至幾千架無人機參加集群作戰(zhàn)。通過在“大規(guī)模層次”上獨立決策，將來大量無人機可以密切協(xié)同，遂行數(shù)量幾乎不受限制的打擊、防御任務(wù)?！叭绻覀冇写罅靠梢酝瓿筛鞣N任務(wù)的無人機，蜂群作戰(zhàn)的可靠性將顯著提高”，大集群中損失一架或幾架無人機不會對任務(wù)的完成產(chǎn)生消極影響?！凹杭捌錄Q策能力不取決于某一架具體的無人機，因此損失一架或幾架無人機，不會喪失遂行任務(wù)的能力。在對勢均力敵的對手展開行動時，這一點十分重要，因為在這種情況下數(shù)量具有重要意義?！?/p>

無人機群可以通過衛(wèi)星通信組網(wǎng)，使飛行器可以在直視距離之外實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換?！翱罩械母黝悷o人機可以交換信息，每一架無人機掌握的信息遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自己獨立獲取的信息。因此，集群中每一個獨立單元的能力都大幅增強?！北M管目前美國和其他國家有幾百種技術(shù)方案，但尚未完全實現(xiàn)無人機群的巨大潛力。

在無人機決策的過程中，使用人工智能技術(shù)，對機器進行培訓(xùn)，保障決策認(rèn)知過程的分配、修正是值得認(rèn)真研究的領(lǐng)域?！澳壳凹毙柙谶@些領(lǐng)域開展研究”，大多數(shù)目前展示的無人機群應(yīng)該進一步集成，并進行人工智能軟件優(yōu)化。當(dāng)前的無人機群主要基于邏輯，而不是基于人工智能。

三 無人機群的強大能力

Kratos公司參與了DARPA的Gremins項目，這將為幾十種無人機群的使用奠定基礎(chǔ)，包括“從空中部署和回收大量無人機”。

2019年末，Kratos公司與DARPA使用C-130運輸機完成了一種尚未公開載機（Firejet與167A之間的一種過渡解決方案）的首次試飛。這種載機采用折疊機翼，可以使用C-130運輸機的貨艙運輸。完成任務(wù)后，載機返回貨艙，在技術(shù)上與空中加油很像。載機可以與C-130運輸機對接，返回貨艙后固定在支架上保存，做好再次使用的準(zhǔn)備。

Kratos公司為無人機群作戰(zhàn)研制了“狼群”技術(shù)，在“狼群”概念框架內(nèi)研究了通信技術(shù)，因此，該公司可以使用高頻網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)大量航空系統(tǒng)的組網(wǎng)，大大提高數(shù)據(jù)交換的質(zhì)量?！袄侨骸奔夹g(shù)可以分散狀態(tài)進行適應(yīng)、重組，保證無人機群以預(yù)定間距進行飛行，根據(jù)美軍秘密甲方的要求研制軟件。Kratos公司沒有公布“狼群”技術(shù)的細(xì)節(jié)，但無人機領(lǐng)域的專家預(yù)測，該技術(shù)可以滿足多種作戰(zhàn)需求，如偵察、目標(biāo)指示等。目前據(jù)甲方評估，“狼群”軟件使用了一個指揮站和能夠減小無人機電磁信號特征的超寬帶信道。

據(jù)Kratos公司通報，其會為“狼群”指定“頭狼”，能夠從遠(yuǎn)處或自主控制“狼群”中其余的“狼”。該系統(tǒng)有很高的冗余度，個別無人機偏航或受損不會影響整個集群的工作。集群中的每架無人機依靠自己的集成軟件工作，可以避免與其他無人機發(fā)生沖突，并防止撞上障礙物。

現(xiàn)在“狼群”軟件能夠在一個群中控制10架無人機。無人機也可以離開網(wǎng)絡(luò)單獨實施行動，然后再次返回集群。費德利聲稱，盡管其中并沒有使用人工智能或決策功能，“狼群”技術(shù)仍可以迅速集合大量無人機聯(lián)合展開行動?！敖裉煳覀儠簳r沒有應(yīng)用‘狼群’，建造試驗型號是為了搞清楚這一概念是如何運行的。這一計劃不包括數(shù)字保密信道，今天需要的是在戰(zhàn)斗局勢下實施監(jiān)視的安全系統(tǒng)?！?/p>

Kratos公司利用目前尚未命名的自主系統(tǒng)支持現(xiàn)在的展示性計劃，從而為無人機群提供可適應(yīng)接口，并實現(xiàn)飛行器具體型號的集成。該系統(tǒng)包括研發(fā)用于遙控的數(shù)據(jù)信道，相鄰飛行器之間的補充信道，保障“基本”飛行品質(zhì)的自動駕駛儀軟件，以及能夠?qū)崿F(xiàn)更高層次決策的數(shù)字計算機。該計劃還包括Kratos公司和其他民用伙伴研制的人工智能軟件。

四 無人機群的投送

2019年夏天，歐洲導(dǎo)彈集團（MBDA）在巴黎-布爾歇國際航空航天展覽會上展出了幾種支持無人機群作戰(zhàn)的概念及系統(tǒng)。

MBDA公司的代表稱，該公司正在積極研究“未來空中系統(tǒng)”概念，其組成部分之一就是提高無人機群的能力。例如，使用“緊湊、隱身”遠(yuǎn)程載機投送無人機群，該載機可與其他平臺、裝備共同工作。

“隨著威脅程度的提高，進入敵方的空域難上加難，需要在局部空域和一定時間段奪取制空權(quán)，在這些閃電作戰(zhàn)行動中，組網(wǎng)的執(zhí)行單元在‘戰(zhàn)斗云’中占據(jù)十分重要的地位。為了達(dá)到所需的打擊效果，要與其他平臺、網(wǎng)絡(luò)樞紐實時交換戰(zhàn)術(shù)信息和目標(biāo)坐標(biāo)。”

MBDA公司把從戰(zhàn)斗機、運輸機和水面艦艇發(fā)射的遠(yuǎn)程載機稱為“伴隨平臺、裝備的擴展器”。“遠(yuǎn)程載機”項目包括研制具有復(fù)雜局勢下實現(xiàn)數(shù)據(jù)融合和目標(biāo)自動識別、威脅探測功能的紅外、射頻網(wǎng)絡(luò)傳感器；機動式規(guī)劃工具和決策設(shè)備。MBDA公司研制的系統(tǒng)具備戰(zhàn)術(shù)打擊能力，可以在殺傷裝備射程之外使用緊湊、網(wǎng)絡(luò)化武器，通過集群作戰(zhàn)，對敵人的防御系統(tǒng)實施精確打擊并將其瓦解。

波蘭WB電子公司也研究了無人機、巡弋彈藥的集群作戰(zhàn)能力，并公布了自主平臺群的未來計劃。WB電子公司經(jīng)理馬西耶夫斯基聲稱，這些自主裝備未來成功用于作戰(zhàn)將使武裝力量能力倍增。例如，完成集群作戰(zhàn)任務(wù)時，無人機、巡弋彈藥可以在沒有GPS信號時完成飛行，與其他有人、無人航空器高效交換信息。

WB電子公司正在研制集群作戰(zhàn)技術(shù)，以滿足武裝力量對無人系統(tǒng)的迫切需求，特別是在戰(zhàn)斗條件下的支援作戰(zhàn)。目前，WB電子公司可以將6枚Warmate LM巡弋彈藥組網(wǎng)，盡管這一項目尚處于早期研制階段。LM具備集群能力，可以聯(lián)合使用20架無人機進行組網(wǎng)，執(zhí)行偵察、搜集信息任務(wù)。

目前，大部分集群無人裝備是為空中使用研制的，長期路線圖還包括水面、地面無人裝備。馬西耶夫斯基指出：“這些能力目前發(fā)展得并不快，而且商業(yè)解決方案主要集中于各類航空器，但是隨著技術(shù)的發(fā)展，自主水平的提高，以及保障三維空間作戰(zhàn)的人工智能的出現(xiàn)，無人裝備有可能轉(zhuǎn)入水面或地面領(lǐng)域?！?/p>

“無人機蜂群潛力巨大，特別是隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，可能很快付諸于實踐。未來我們可能看到令人震驚的裝備，例如，像鳥群一樣自由行動的無人機群”。除了自主裝備群的發(fā)射和返回能力，使用者還可以遙控大量無人機、地面機器人或水面無人裝備。

操作員需要依靠下一代地面控制軟件和終端用戶設(shè)備，在大量減輕操作員認(rèn)知負(fù)擔(dān)的條件下實現(xiàn)對無人機群的高效操控。此外，Pison公司為美國特種部隊研制了手勢控制技術(shù)，可以讓操作員使用手勢操控?zé)o人機。據(jù)悉，該公司在2020年6月進入下一個技術(shù)驗證階段。