防空壓制任務(wù)中的智能協(xié)同作戰(zhàn)體系研究

王興虎，程家林，郭 強(qiáng)，何勝杰，郭 菲，陳韻竹

（航空工業(yè)成都飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，成都610091）

1 引 言

防空壓制任務(wù)是指空中作戰(zhàn)力量通過對(duì)敵方防空系統(tǒng)的偵察、定位，主動(dòng)使用電子干擾對(duì)其進(jìn)行干擾/壓制，或以反輻射武器、激光制導(dǎo)武器等進(jìn)行打擊的一種作戰(zhàn)樣式，作戰(zhàn)目的是壓制、摧毀敵方防空系統(tǒng)或降低其作戰(zhàn)效能。

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中防空壓制任務(wù)的典型特征是任務(wù)復(fù)雜度高、危險(xiǎn)系數(shù)大。有人機(jī)受限于人體本身對(duì)于高對(duì)抗作戰(zhàn)的耐受力和對(duì)復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)的認(rèn)知與決策能力，已逐漸難以適應(yīng)需要綜合感知、實(shí)時(shí)分析、迅即決策、即時(shí)應(yīng)對(duì)、高效協(xié)同作戰(zhàn)的未來防空壓制任務(wù)。

無(wú)人機(jī)憑借著較高的作戰(zhàn)效費(fèi)比，已成為多種作戰(zhàn)任務(wù)中的主要裝備［1］。伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)、阿富汗戰(zhàn)爭(zhēng)等多次高技術(shù)局部戰(zhàn)爭(zhēng)的促進(jìn)使無(wú)人機(jī)在戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知、復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)、危險(xiǎn)任務(wù)執(zhí)行等方面已具備超越有人機(jī)的能力。

近年來，隨著先進(jìn)載荷、人工智能技術(shù)在無(wú)人機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用開來，無(wú)人機(jī)的作用將從現(xiàn)有的偵察為主、低烈度打擊為輔，拓展到電子干擾、突防打擊、戰(zhàn)場(chǎng)輔助決策等更專業(yè)化的領(lǐng)域?？梢韵胍姡磥硪杂腥藱C(jī)作為指揮決策中心，無(wú)人機(jī)作為戰(zhàn)場(chǎng)偵察、電子干擾/壓制、突防打擊、空中警戒與護(hù)衛(wèi)的主要兵力，依托智能協(xié)同技術(shù)，形成的有人/無(wú)人智能協(xié)同作戰(zhàn)體，能夠帶來防空壓制作戰(zhàn)體系的新變革［2］。

2 發(fā)展現(xiàn)狀

防空壓制作戰(zhàn)最早成體系運(yùn)用始于越南戰(zhàn)爭(zhēng)［3］。為了壓制越南防空導(dǎo)彈，美軍發(fā)展了F-4G、F-4E、F-16CJ 等防空壓制專用飛機(jī)。作戰(zhàn)時(shí)，組成戰(zhàn)術(shù)編隊(duì)，F(xiàn)-4G 負(fù)責(zé)搜索越南雷達(dá)，并將目標(biāo)位置數(shù)據(jù)傳給F-4E 或F-16CJ，后者使用幼畜導(dǎo)彈或集束彈將其摧毀。

防空壓制作戰(zhàn)的經(jīng)典戰(zhàn)例是1982年的貝卡谷地之戰(zhàn)。此戰(zhàn)，以色列借助無(wú)人機(jī)、E-2C 預(yù)警機(jī)、波音707電子干擾機(jī)和F-15、F-16突擊機(jī)群組成的作戰(zhàn)體系，僅用6 分鐘就摧毀了敘利亞的29 個(gè)薩姆-6防空導(dǎo)彈陣地。

隨著雷達(dá)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代防空系統(tǒng)（如俄羅斯的S-300、S-400，美國(guó)的愛國(guó)者-2、愛國(guó)者-3 等）配備了大型有源相控陣?yán)走_(dá)作為“眼睛”，高性能計(jì)算機(jī)作為“大腦”，射程遠(yuǎn)、制導(dǎo)和抗干擾能力強(qiáng)的導(dǎo)彈作為“拳頭”，作戰(zhàn)能力相比薩姆等老式防空系統(tǒng)有了質(zhì)的飛躍，具備了強(qiáng)大的對(duì)空探測(cè)、目標(biāo)分析處理和多目標(biāo)交戰(zhàn)能力，更強(qiáng)的抗電子干擾和快速反應(yīng)能力，還可以機(jī)動(dòng)轉(zhuǎn)移。

有人機(jī)組成的防空壓制體系在面對(duì)現(xiàn)代防空系統(tǒng)時(shí)，再也未取得類似于貝卡谷地之戰(zhàn)的輝煌戰(zhàn)績(jī)，有人機(jī)本身的行動(dòng)安全反而受到了嚴(yán)重威脅。例如，以色列在近兩年的針對(duì)敘利亞的空襲中，其F-16、F-35I 等機(jī)群在面對(duì)S-300PMU-2 防空系統(tǒng)時(shí)，不僅未達(dá)成壓制效果，反而被S-300PMU-2 發(fā)射導(dǎo)彈成功逼退，甚至F-16 遭到擊落，F(xiàn)-35I 發(fā)射的空地導(dǎo)彈也多次被攔截。

由此可見，面對(duì)現(xiàn)代防空導(dǎo)彈系統(tǒng)，以有人機(jī)為主的空中力量進(jìn)攻能力受到了限制與削減。而反觀由無(wú)人機(jī)執(zhí)行的空中突襲任務(wù)，無(wú)人機(jī)取得了不俗的戰(zhàn)果，為未來的防空壓制任務(wù)帶來了新的啟迪。

案例一：2018年1月8日，敘利亞叛軍使用20架小型無(wú)人機(jī)，掛載輕型迫擊炮，以“蜂群”戰(zhàn)術(shù)突襲了俄羅斯的兩處軍事基地，盡管軍事基地受到防空系統(tǒng)的保護(hù)，但叛軍的“蜂群”無(wú)人機(jī)仍擊毀了7架軍用飛機(jī)，造成了俄羅斯近30年來對(duì)外戰(zhàn)爭(zhēng)中較大的一次戰(zhàn)損。

案例二：2019年9月14日，也門胡塞武裝多架無(wú)人機(jī)采用低空突防、集群協(xié)同的戰(zhàn)術(shù)突襲了沙特的煉油廠和油田，導(dǎo)致沙特石油減產(chǎn)，國(guó)際油價(jià)上漲15%，而部署于沙特的愛國(guó)者防空導(dǎo)彈系統(tǒng)并未對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行有效攔截。

案例三：2020年4月，土耳其的攻擊型無(wú)人機(jī)在敘利亞戰(zhàn)場(chǎng)上數(shù)天之內(nèi)擊毀了上百輛坦克和裝甲車，還摧毀了多部本來專門用于攔截?zé)o人機(jī)的鎧甲-S1 彈炮合一防空系統(tǒng)，證明了無(wú)人機(jī)與地面防空系統(tǒng)較量時(shí)的作戰(zhàn)能力。

上述三個(gè)案例證明了無(wú)人機(jī)在面對(duì)現(xiàn)代防空系統(tǒng)時(shí)，通過合理的戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用，并憑借自身目標(biāo)特征小的優(yōu)勢(shì)，可以成功突防并取得顯著戰(zhàn)果，但上述案例成功的一個(gè)重要原因是無(wú)人機(jī)使用方在作戰(zhàn)前已基本掌握敵方的作戰(zhàn)部署等事先情報(bào)，并提前制定了針對(duì)性的戰(zhàn)術(shù)。下面這個(gè)案例則說明，現(xiàn)有的無(wú)人機(jī)在單獨(dú)面對(duì)隨機(jī)出現(xiàn)的防空威脅時(shí)，缺少體系支撐，易被防空系統(tǒng)擊落。

案例四：利比亞戰(zhàn)場(chǎng)上，利比亞國(guó)民軍使用阿聯(lián)酋提供的翼龍-2 無(wú)人機(jī)擊毀了利比亞政府軍的大量無(wú)人機(jī)、軍事設(shè)施，但隨著利比亞政府軍引入多套霍克-3 機(jī)動(dòng)式防空導(dǎo)彈，翼龍-2 面對(duì)位置不定、開機(jī)時(shí)機(jī)未知的霍克-3 時(shí)，缺乏全面的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知能力、高效的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)分析與決策能力，作戰(zhàn)效能明顯下降，甚至被霍克-3擊落。

結(jié)合以色列的多次戰(zhàn)例和無(wú)人機(jī)在敘利亞等國(guó)的應(yīng)用，可以預(yù)測(cè)，為了降低有人機(jī)在防空壓制任務(wù)中的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)提高無(wú)人機(jī)面臨隨機(jī)戰(zhàn)場(chǎng)情況時(shí)的反應(yīng)能力，一種新的防空壓制作戰(zhàn)體系需要充分融合有人機(jī)和無(wú)人機(jī)各自的優(yōu)勢(shì)，以有人機(jī)和多種無(wú)人機(jī)組成高效協(xié)同的作戰(zhàn)體系來激發(fā)出新的戰(zhàn)斗力。

3 作戰(zhàn)需求分析

3.1 危險(xiǎn)性不斷升高的有人機(jī)防空壓制作戰(zhàn)

防空系統(tǒng)的發(fā)展從未停歇，盡管S-300 等現(xiàn)代防空系統(tǒng)已大量服役，并在多次實(shí)戰(zhàn)對(duì)抗中不落下風(fēng)，但性能更先進(jìn)、探測(cè)與打擊能力更強(qiáng)的防空系統(tǒng)仍在研發(fā)中。S-500 將在2020年底服役，其有效射程達(dá)到600km（超過大部分空地導(dǎo)彈的射程），射高達(dá)到185km，響應(yīng)時(shí)間縮短到了4s，并具備打擊隱身戰(zhàn)斗機(jī)的能力。

在面對(duì)綜合作戰(zhàn)能力更強(qiáng)的防空系統(tǒng)時(shí)，有人機(jī)執(zhí)行防空壓制任務(wù)的危險(xiǎn)性陡增，現(xiàn)有防空壓制體系面臨嚴(yán)重挑戰(zhàn)，因此，需要作戰(zhàn)能力更強(qiáng)、協(xié)同效率更高、突防能力更強(qiáng)的防空壓制作戰(zhàn)體系來突破新型防空系統(tǒng)構(gòu)筑的空中防御。

3.2 無(wú)人機(jī)防空壓制作戰(zhàn)的優(yōu)勢(shì)及其面臨的問題

多次戰(zhàn)爭(zhēng)實(shí)踐證明，無(wú)人機(jī)通過合理的戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用，在完善的情報(bào)支撐下，可以取得有人機(jī)無(wú)法比擬的作戰(zhàn)效費(fèi)比。

但現(xiàn)有的無(wú)人機(jī)也暴露出多個(gè)短板：一是作戰(zhàn)規(guī)劃嚴(yán)重依賴事先情報(bào)，無(wú)法應(yīng)對(duì)隨機(jī)出現(xiàn)的戰(zhàn)場(chǎng)情況并做出即時(shí)決策；二是不具備自主協(xié)同能力，其作戰(zhàn)規(guī)劃仍然依賴“人在回路”的指揮；三是單體的偵察、電子干擾/壓制、攻擊能力仍不夠強(qiáng)大，功能不夠?qū)I(yè)化，面對(duì)敵方導(dǎo)彈攻擊時(shí)不具備體系化的對(duì)抗能力。

為了進(jìn)一步提高無(wú)人機(jī)在未來防空壓制任務(wù)的作戰(zhàn)效能，需要多型專業(yè)化的作戰(zhàn)無(wú)人機(jī)（Unmanned Combat Aerial Vehicle，UCAV），UCAV可按功能分為不同編隊(duì)，但要突出偵察、電子干擾/壓制、突防打擊等專業(yè)化能力，再以智能技術(shù)為依托，組成戰(zhàn)術(shù)編隊(duì)，形成高效協(xié)同、態(tài)勢(shì)共享、即時(shí)決策、統(tǒng)一行動(dòng)的新型防空壓制作戰(zhàn)力量［4］。

3.3 有人機(jī)/無(wú)人機(jī)協(xié)同應(yīng)用于防空壓制的重要推動(dòng)力量

近年來，人工智能技術(shù)已在有人/無(wú)人協(xié)同作戰(zhàn)的智能協(xié)同任務(wù)編隊(duì)、智能協(xié)同態(tài)勢(shì)感知、智能情報(bào)信息處理、智能任務(wù)決策、智能目標(biāo)分配、智能協(xié)同攻擊等多個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域取得了一定成績(jī)，相關(guān)的理論算法與試驗(yàn)驗(yàn)證在世界范圍內(nèi)呈現(xiàn)出很高的研究熱度，未來甚至可能賦予UCAV 自主學(xué)習(xí)的能力［5］。人工智能技術(shù)的進(jìn)步將在很大程度上解決有人/無(wú)人智能協(xié)同防空壓制任務(wù)中的海量信息處理、即時(shí)任務(wù)決策、戰(zhàn)術(shù)任務(wù)組織等需要大量分析、計(jì)算工作的問題，促進(jìn)新戰(zhàn)斗模式的戰(zhàn)斗力生成與作戰(zhàn)效能釋放［5］。

3.4 提升未來防空壓制能力的新選擇

有人/無(wú)人智能協(xié)同體系要立足于有人機(jī)和UCAV 各自的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，以有人機(jī)為指揮決策中心，UCAV 為偵察、干擾與進(jìn)攻主力，通過智能作戰(zhàn)體系將有人機(jī)的戰(zhàn)場(chǎng)指揮決策能力和UCAV 目標(biāo)特征小、感知能力強(qiáng)、突防能力強(qiáng)、成本低的優(yōu)勢(shì)有機(jī)融合。

通過智能協(xié)同作戰(zhàn)體系，有人機(jī)不必再像以色列空襲敘利亞時(shí)“沖鋒陷陣”，而是居于后方，通過數(shù)據(jù)鏈和多架UCAV 共享態(tài)勢(shì)，并得到UCAV 的空中掩護(hù)，因此，有人機(jī)的安全性得以保證；通過有人機(jī)和智能作戰(zhàn)體系的輔助，單獨(dú)UCAV 面對(duì)隨機(jī)、復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)情況時(shí)的決策、應(yīng)對(duì)能力不足的問題也得以解決。

4 智能協(xié)同作戰(zhàn)體系構(gòu)建

執(zhí)行防空壓制任務(wù)的作戰(zhàn)飛機(jī)通常構(gòu)成一個(gè)完整的體系，包含偵察機(jī)、電子戰(zhàn)飛機(jī)、遂行打擊任務(wù)的飛機(jī)，以及提供空情預(yù)警與戰(zhàn)場(chǎng)指揮決策的飛機(jī)等。

在智能協(xié)同防空壓制作戰(zhàn)體系中，與敵方防空系統(tǒng)直接交戰(zhàn)的任務(wù)應(yīng)當(dāng)由UCAV 承擔(dān)，UCAV 承擔(dān)幾乎所有的偵察、干擾/壓制、打擊任務(wù)，而有人機(jī)負(fù)責(zé)總體任務(wù)的指揮和決策，作戰(zhàn)體系中的智能決策系統(tǒng)負(fù)責(zé)態(tài)勢(shì)分析和給出決策建議，并組織UCAV的突防戰(zhàn)術(shù)。

4.1 作戰(zhàn)體系的能力需求

依據(jù)未來對(duì)抗先進(jìn)防空系統(tǒng)的需要，防空壓制任務(wù)中的有人/無(wú)人智能協(xié)同作戰(zhàn)體系應(yīng)當(dāng)基于以下能力進(jìn)行構(gòu)建。

（1）多維度、遠(yuǎn)距離的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知能力

信息化戰(zhàn)爭(zhēng)中，被發(fā)現(xiàn)即意味著被摧毀。為了保護(hù)自己，防空系統(tǒng)對(duì)抗空中偵察的手段花樣繁多，例如使用假的電磁誘餌、借助地形地物的掩護(hù)、采用低可視化的涂裝等。

為了滿足多種戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下的快速偵察需要和應(yīng)對(duì)敵方可能的反偵察手段，我方的UCAV 需要具備電子偵察、合成孔徑雷達(dá)、可見光、紅外等多維度的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知能力，多個(gè)維度的偵察情報(bào)可相互印證。為了避免偵察時(shí)被敵方察覺并遭擊毀，我方UCAV 需要具備遠(yuǎn)距離的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知能力［6］，以保證安全的作戰(zhàn)距離。

（2）強(qiáng)電子干擾/壓制能力

為了在我方編隊(duì)發(fā)起突防打擊時(shí)提供強(qiáng)有力的掩護(hù)，我方UCAV需要具備強(qiáng)電子干擾/壓制能力，以擾亂敵方防空系統(tǒng)雷達(dá)的搜索、鎖定與引導(dǎo)攻擊［7］。

（3）高效突防打擊能力

執(zhí)行打擊任務(wù)的UCAV 需要憑借高隱身性能、高速、高機(jī)動(dòng)能力，采用合理的突防戰(zhàn)術(shù)，在我方實(shí)時(shí)戰(zhàn)場(chǎng)情報(bào)和電子干擾/壓制的支援下，使用反輻射導(dǎo)彈、激光制導(dǎo)導(dǎo)彈等武器對(duì)敵方防空系統(tǒng)進(jìn)行高效的打擊。

（4）多平臺(tái)互聯(lián)、多鏈路共享、多任務(wù)協(xié)同能力

有人/無(wú)人協(xié)同作戰(zhàn)的作戰(zhàn)效能很大程度上取決于體系內(nèi)各單元的情報(bào)和資源共享效率與即時(shí)分析、決策能力，因此需要多個(gè)作戰(zhàn)平臺(tái)之間通過戰(zhàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)鏈緊密連接，多個(gè)鏈路傳遞的情報(bào)能夠統(tǒng)一處理并實(shí)時(shí)共享，為了完成整體作戰(zhàn)任務(wù)，執(zhí)行多個(gè)戰(zhàn)術(shù)任務(wù)的編隊(duì)在統(tǒng)一決策下，高效協(xié)同，體系聯(lián)動(dòng)［8］。

（5）高任務(wù)完成率能力

高任務(wù)完成率由高可靠性、快速響應(yīng)能力、高魯棒性保證。作戰(zhàn)體系的平臺(tái)、鏈路、智能決策系統(tǒng)需要具備高可靠性，即能承受高烈度對(duì)抗帶來的高負(fù)荷工作而不失效；快速響應(yīng)能力是指針對(duì)隨機(jī)與突發(fā)狀況的即時(shí)應(yīng)對(duì)能力；高魯棒性是指某一平臺(tái)被摧毀，或某一環(huán)節(jié)被削弱甚至損失之后，剩余體系具有快速補(bǔ)充完成任務(wù)的能力。因此，作戰(zhàn)體系內(nèi)既需要專業(yè)化的UCAV 作為主力，也不能缺少多功能的UCAV作為必要的補(bǔ)充。

4.2 作戰(zhàn)體系的基本組成

如圖1所示，有人/無(wú)人智能協(xié)同防空壓制作戰(zhàn)體系采用集散式架構(gòu)，基于強(qiáng)協(xié)同作戰(zhàn)理念和智能協(xié)同技術(shù)進(jìn)行構(gòu)建，由有人機(jī)及多個(gè)UCAV 編隊(duì)通過數(shù)據(jù)鏈相互連接構(gòu)成，每個(gè)UCAV 編隊(duì)承擔(dān)一定的作戰(zhàn)任務(wù)，編隊(duì)之間高效協(xié)同，共同完成防空壓制任務(wù)［9］。

有人機(jī)在體系中的作用主要是指揮、決策。UCAV獲取到的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息先由智能決策系統(tǒng)進(jìn)行分析處理，再將關(guān)鍵信息報(bào)告給有人機(jī)供其做最后決策，有人機(jī)負(fù)責(zé)從任務(wù)層面對(duì)UCAV 編隊(duì)進(jìn)行指揮，在一定的授權(quán)基礎(chǔ)上，UCAV可對(duì)部分情況自主決策。

UCAV在體系中的作用不再局限于充當(dāng)有人機(jī)的傳感器與武器，而是要作為核心力量完成對(duì)敵方防空系統(tǒng)的偵察、定位、態(tài)勢(shì)評(píng)估，通過作戰(zhàn)體系統(tǒng)一決策之后，由UCAV 組成多個(gè)戰(zhàn)術(shù)編隊(duì)，協(xié)同完成對(duì)敵方防空系統(tǒng)的干擾/壓制、突防打擊任務(wù)。此外，UCAV 還要協(xié)助有人機(jī)完成戰(zhàn)場(chǎng)情報(bào)數(shù)據(jù)分析和輔助決策［10］。

同一個(gè)UCAV 編隊(duì)內(nèi)有長(zhǎng)機(jī)和僚機(jī)的分工。有人機(jī)通過數(shù)據(jù)鏈將作戰(zhàn)指令下達(dá)給各個(gè)UCAV編隊(duì)長(zhǎng)機(jī)，由長(zhǎng)機(jī)帶領(lǐng)僚機(jī)執(zhí)行具體作戰(zhàn)任務(wù)。UCAV 長(zhǎng)機(jī)負(fù)責(zé)編隊(duì)內(nèi)的態(tài)勢(shì)分析、任務(wù)決策以及與有人機(jī)和其他UCAV 編隊(duì)的態(tài)勢(shì)信息共享。UCAV僚機(jī)負(fù)責(zé)協(xié)助、警戒，同時(shí)作為長(zhǎng)機(jī)的替補(bǔ)。

根據(jù)承擔(dān)的作戰(zhàn)功能不同，有人/無(wú)人智能協(xié)同防空壓制作戰(zhàn)體系由6種主要作戰(zhàn)力量和2種支撐保障力量共8個(gè)部分組成。

（1）指揮決策中心

指揮決策中心由有人機(jī)承擔(dān)，作戰(zhàn)時(shí)居于后方，負(fù)責(zé)作戰(zhàn)任務(wù)的總指揮，能夠即時(shí)分析處理前方UCAV 傳回的關(guān)鍵戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息，快速得出任務(wù)決策和戰(zhàn)術(shù)方案，并將任務(wù)執(zhí)行指令發(fā)送給具體的UCAV 編隊(duì)。必要時(shí)，可用遠(yuǎn)程武器對(duì)敵防空系統(tǒng)發(fā)動(dòng)防區(qū)外打擊，配合UCAV突防。

圖1 有人/無(wú)人智能協(xié)同防空壓制作戰(zhàn)體系Fig.1 Manned/unmanned intelligent cooperative air defense suppression operation system

（2）前沿偵察編隊(duì)

前沿偵察編隊(duì)由專業(yè)化偵察型UCAV 構(gòu)成，任務(wù)開始時(shí)，部署于整個(gè)作戰(zhàn)體系的最前沿，是掌握戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)、確保制信息權(quán)的重要作戰(zhàn)力量，通過電子偵察、合成孔徑雷達(dá)、可見光、紅外等多種高性能的偵察設(shè)備，從遠(yuǎn)距離對(duì)敵方防空系統(tǒng)進(jìn)行全方位的偵察，生成實(shí)時(shí)戰(zhàn)場(chǎng)目標(biāo)態(tài)勢(shì)，為后續(xù)的干擾/壓制、突防打擊提供決策信息。

前沿偵察編隊(duì)自主分析、決策，完成多種偵察載荷的聯(lián)合運(yùn)用，依據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知結(jié)果，實(shí)時(shí)自主調(diào)整載荷工作模式、參數(shù)，并對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)做綜合處理后，將特定關(guān)鍵信息傳送到指揮決策中心，并為干擾壓制編隊(duì)和突防打擊編隊(duì)提供作戰(zhàn)信息支援。如圖1 所示，前沿偵察編隊(duì)的長(zhǎng)機(jī)和僚機(jī)分別使用電子偵察和合成孔徑雷達(dá)對(duì)敵方防空系統(tǒng)進(jìn)行偵察。

（3）干擾壓制編隊(duì)

干擾壓制編隊(duì)的UCAV 有兩種任務(wù)構(gòu)型，長(zhǎng)機(jī)搭載專用的大功率電子干擾/壓制設(shè)備，僚機(jī)除搭載電子干擾/壓制設(shè)備外，攜帶數(shù)量眾多的小型“蜂群”無(wú)人機(jī)。

干擾壓制編隊(duì)的作戰(zhàn)樣式有兩類，一類是通過UCAV 本身攜帶的電子干擾/壓制設(shè)備，對(duì)敵方防空系統(tǒng)的雷達(dá)實(shí)施電子干擾，使其無(wú)法有效探測(cè)或捕獲我方作戰(zhàn)單位；另一類是通過投放數(shù)量眾多的小型無(wú)人機(jī)，組成“蜂群”，引誘敵雷達(dá)開機(jī)或吸引火力，亦可執(zhí)行情報(bào)搜集、抵近干擾、自殺攻擊等任務(wù)。如圖1 所示，在前沿偵察編隊(duì)的信息支援下，干擾壓制編隊(duì)的兩架UCAV 分別使用遠(yuǎn)距離支援干擾和“蜂群”壓制式干擾掩護(hù)突防打擊編隊(duì)。

（4）突防打擊編隊(duì)

突防打擊編隊(duì)由側(cè)重突防進(jìn)攻能力的UCAV組成，負(fù)責(zé)對(duì)敵防空系統(tǒng)進(jìn)行打擊摧毀。傳統(tǒng)的防區(qū)外武器和反輻射無(wú)人機(jī)均留給敵方較長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，而突防打擊編隊(duì)的UCAV需要盡可能壓縮敵方防空系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間。為此，突防打擊編隊(duì)的UCAV 需要具備全向全頻段隱身和良好的飛行性能（低空敏捷性和超聲速巡航）、強(qiáng)大的攻擊能力、即時(shí)決策與戰(zhàn)術(shù)執(zhí)行能力，武器彈藥以高速反輻射導(dǎo)彈或激光制導(dǎo)導(dǎo)彈為主，必要時(shí)可采用自殺式攻擊。

如圖1，突防打擊編隊(duì)的兩架UCAV 憑借隱身性能成功突防，使用高速反輻射導(dǎo)彈對(duì)敵防空系統(tǒng)的雷達(dá)進(jìn)行攻擊。

（5）空中護(hù)衛(wèi)編隊(duì)

空中護(hù)衛(wèi)編隊(duì)的作用類似于忠誠(chéng)僚機(jī)，主要負(fù)責(zé)攔截?cái)撤娇罩心繕?biāo)，護(hù)衛(wèi)有人機(jī)的安全，并保證我方各UCAV 的任務(wù)順利執(zhí)行。空中護(hù)衛(wèi)編隊(duì)的UCAV主要側(cè)重制空作戰(zhàn)，需要搭載對(duì)空探測(cè)設(shè)備，如紅外探測(cè)與追蹤（IRST）和有源相控陣?yán)走_(dá)，并具備使用空空導(dǎo)彈進(jìn)行對(duì)空打擊的能力。如圖1，空中護(hù)衛(wèi)編隊(duì)呈“品”字隊(duì)形，為有人機(jī)和UCAV 提供空中護(hù)衛(wèi)。

（6）空域警戒編隊(duì)

空域警戒編隊(duì)由數(shù)量較多的多功能型UCAV組成，主要任務(wù)是外圍空域警戒，次要任務(wù)是作為專業(yè)化UCAV 的補(bǔ)充力量。作戰(zhàn)過程中，空域警戒編隊(duì)要嚴(yán)密監(jiān)視周圍空域，發(fā)現(xiàn)敵方來襲單位后，迅即將目標(biāo)屬性、位置、航跡等信息報(bào)告指揮決策中心，并由空中護(hù)衛(wèi)編隊(duì)進(jìn)行攔截。

作為一種補(bǔ)充力量，空域警戒編隊(duì)具備一定的對(duì)地探測(cè)與攻擊能力，在專業(yè)化的UCAV 損失過量后，空域警戒編隊(duì)需要進(jìn)行補(bǔ)充，確保整體任務(wù)完成。如圖1，空域警戒編隊(duì)分成兩個(gè)編隊(duì)，分別在左右兩翼進(jìn)行空中警戒。

（7）戰(zhàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)鏈路

戰(zhàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)鏈路是將各個(gè)作戰(zhàn)單元連接成一個(gè)高效協(xié)同作戰(zhàn)體系的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，承擔(dān)了決策指令信息的上傳和戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息的下傳。為了保障作戰(zhàn)體系高效、可靠、安全的運(yùn)行，戰(zhàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)鏈路必須具備較大數(shù)據(jù)傳輸帶寬、超強(qiáng)抗干擾能力、超強(qiáng)數(shù)據(jù)加密能力。

如圖1，作為指揮決策中心的有人機(jī)通過戰(zhàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)鏈路與各作戰(zhàn)編隊(duì)建立信息的上傳和下傳，前沿指揮編隊(duì)通過戰(zhàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)鏈將偵察獲取的信息共享給干擾壓制編隊(duì)和突防打擊編隊(duì)，后方指揮中心與高軌通信衛(wèi)星也通過數(shù)據(jù)鏈與有人機(jī)做到信息互聯(lián)。

（8）支援保障力量

支援保障力量包括后方指揮中心、高軌通信衛(wèi)星，遠(yuǎn)縱深、全體系對(duì)抗環(huán)境下，還應(yīng)包含預(yù)警機(jī)與通信中繼飛機(jī)。如圖1，支援保障力量的作用主要是為我方防空壓制作戰(zhàn)體系提供通信、戰(zhàn)場(chǎng)信息傳遞等支撐。

4.3 作戰(zhàn)體系的主要特點(diǎn)

（1）強(qiáng)單體作戰(zhàn)能力

有人/無(wú)人智能協(xié)同防空壓制作戰(zhàn)體系是由多個(gè)專業(yè)UCAV 編隊(duì)為主體，少量多功能的UCAV 組成。在高烈度對(duì)抗環(huán)境下進(jìn)行作戰(zhàn)的UCAV，本身體量不宜設(shè)計(jì)得過大、過重。在平臺(tái)承載能力有限的情況下，要實(shí)現(xiàn)與防空系統(tǒng)的對(duì)抗，就需要充分發(fā)揮UCAV 的專業(yè)化作戰(zhàn)能力，放棄多種載荷集于一身的思路，將幾乎全部可用重量、尺寸用于攜帶高性能、大功率的電子對(duì)抗設(shè)備，以形成具有強(qiáng)大電子戰(zhàn)能力的UCAV。為克服單一功能平臺(tái)作戰(zhàn)的局限性，多個(gè)專業(yè)化UCAV 編隊(duì)必須協(xié)同作戰(zhàn)，形成強(qiáng)而有力的作戰(zhàn)體系。

自有人類社會(huì)以來，不論哪一種形態(tài)、哪一種類型的民主，不論其中“民”的范圍有多大，一般都遵循三個(gè)重要原則。

（2）多編隊(duì)、強(qiáng)協(xié)同

有人/無(wú)人智能協(xié)同防空壓制作戰(zhàn)體系由多個(gè)作戰(zhàn)編隊(duì)構(gòu)成，分別承擔(dān)前沿偵察、干擾壓制、突防打擊、空中護(hù)衛(wèi)、外圍警戒等作戰(zhàn)任務(wù)，多個(gè)編隊(duì)在智能決策系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度下，進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)規(guī)劃，高效協(xié)同地完成防空壓制各個(gè)環(huán)節(jié)的戰(zhàn)術(shù)行動(dòng)。因此，整個(gè)作戰(zhàn)體系的功能是分散化的，而非集中式的，但整體作戰(zhàn)體系的運(yùn)行原理是基于“強(qiáng)協(xié)同”理念構(gòu)建的，不同任務(wù)模塊在統(tǒng)一的決策系統(tǒng)架構(gòu)下協(xié)同完成任務(wù)。

（3）作戰(zhàn)體系智能化

有人/無(wú)人智能協(xié)同防空壓制作戰(zhàn)體系的智能化體現(xiàn)在多個(gè)層面，例如：智能協(xié)同態(tài)勢(shì)感知、智能情報(bào)信息處理、智能任務(wù)決策、智能目標(biāo)分配、智能協(xié)同任務(wù)編隊(duì)、智能協(xié)同攻擊等，從海量信息的處理，到任務(wù)決策時(shí)的策略尋優(yōu)，再到任務(wù)執(zhí)行時(shí)的戰(zhàn)術(shù)組織，智能化技術(shù)大大提高了作戰(zhàn)體系的運(yùn)行效率和作戰(zhàn)效能［11］。

4.4 作戰(zhàn)體系的運(yùn)行流程

如圖2 所示有人/無(wú)人智能協(xié)同防空壓制作戰(zhàn)體系的作戰(zhàn)流程中，作戰(zhàn)力量以多編隊(duì)協(xié)同的形式完成防空壓制任務(wù)，在各編隊(duì)進(jìn)入作戰(zhàn)狀態(tài)后，承擔(dān)不同作戰(zhàn)任務(wù)的各UCAV 編隊(duì)在指揮決策中心的授權(quán)或統(tǒng)一調(diào)度下遂行作戰(zhàn)任務(wù)［12］，并由智能決策系統(tǒng)協(xié)助進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)組織。

作為任務(wù)執(zhí)行的主要兵力，前沿偵察編隊(duì)、干擾壓制編隊(duì)、突防打擊編隊(duì)的作戰(zhàn)活動(dòng)高效協(xié)同。空中護(hù)衛(wèi)編隊(duì)和空域警戒編隊(duì)作為制空保障及后備兵力，全程負(fù)責(zé)我方作戰(zhàn)單位的空中安全，并在必要時(shí)作為其他UCAV編隊(duì)的替補(bǔ)。

圖2 有人/無(wú)人智能協(xié)同防空壓制作戰(zhàn)體系的作戰(zhàn)流程Fig.2 Operational process of manned/unmanned intelligent cooperative air defense suppression combat system

5 智能決策系統(tǒng)設(shè)計(jì)

智能決策系統(tǒng)是作戰(zhàn)體系的“思想”核心，是各作戰(zhàn)力量之間完成態(tài)勢(shì)共享、戰(zhàn)術(shù)制定和聯(lián)合行動(dòng)的紐帶，是維系作戰(zhàn)體系高效運(yùn)轉(zhuǎn)的基本保障。智能決策系統(tǒng)的功能包括目標(biāo)信息處理、戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)評(píng)估、態(tài)勢(shì)信息共享、戰(zhàn)場(chǎng)即時(shí)決策、打擊目標(biāo)確定、戰(zhàn)術(shù)方案制定、行動(dòng)過程的組織協(xié)調(diào)等，幾乎貫穿所有作戰(zhàn)活動(dòng)。

5.1 智能決策系統(tǒng)總體架構(gòu)

智能決策系統(tǒng)分布在整個(gè)作戰(zhàn)體系中，作戰(zhàn)過程中產(chǎn)生的大量戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)、任務(wù)組織等信息先由分布在各個(gè)編隊(duì)中的智能決策系統(tǒng)分析處理，生成整體態(tài)勢(shì)后，再傳遞給有人機(jī)上搭載的智能決策系統(tǒng)，并由有人機(jī)上的人員決策關(guān)鍵任務(wù)指令，大部分信息與作戰(zhàn)命令由智能決策系統(tǒng)自主分析、判定、制定方案并組織實(shí)施［13］。

如圖3所示，有人/無(wú)人智能協(xié)同防空壓制作戰(zhàn)體系采用集散式?jīng)Q策架構(gòu)［14］，智能決策系統(tǒng)分布在三個(gè)層級(jí)：作為指揮決策中心的有人機(jī)負(fù)責(zé)整體作戰(zhàn)任務(wù)的決策，直接指揮各UCAV 編隊(duì)的長(zhǎng)機(jī)；UCAV編隊(duì)中的長(zhǎng)機(jī)負(fù)責(zé)本編隊(duì)遂行的作戰(zhàn)任務(wù)的決策，向有人機(jī)呈報(bào)本編隊(duì)任務(wù)決策和執(zhí)行情況，并向編隊(duì)內(nèi)的UCAV 僚機(jī)下達(dá)指令；UCAV 編隊(duì)中的僚機(jī)負(fù)責(zé)對(duì)自身獲取的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)進(jìn)行分析處理，將結(jié)果呈報(bào)給本編隊(duì)的長(zhǎng)機(jī)，并按照長(zhǎng)機(jī)指令進(jìn)行作戰(zhàn)行動(dòng)［15］。

圖3 有人/無(wú)人智能協(xié)同防空壓制作戰(zhàn)體系的集散式?jīng)Q策架構(gòu)Fig.3 Centralized decentralized decision architecture of manned/unmanned intelligent cooperative air defense suppression combat system

作為核心作戰(zhàn)兵力，前沿偵察編隊(duì)、干擾壓制編隊(duì)、突防打擊編隊(duì)的UCAV 長(zhǎng)機(jī)之間可以不依賴于有人機(jī)，直接實(shí)現(xiàn)任務(wù)指令互達(dá)和態(tài)勢(shì)信息共享，任務(wù)決策的鏈條大大縮短，從而保證在高烈度對(duì)抗中前方作戰(zhàn)兵力有一定決策自主權(quán)，即時(shí)應(yīng)對(duì)瞬息萬(wàn)變的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境，從而提高任務(wù)完成率。

集散式?jīng)Q策架構(gòu)相比于集中式或分布式?jīng)Q策架構(gòu)，有三個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)：一是大大減輕了有人機(jī)的決策負(fù)擔(dān)；二是賦予身處戰(zhàn)場(chǎng)的UCAV 一定的自主權(quán)限，能夠根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)做出即時(shí)決策，縮短了決策鏈條，提高了即時(shí)應(yīng)對(duì)能力，從而更有利于抓住稍縱即逝的戰(zhàn)機(jī)；三是保留了有人機(jī)的關(guān)鍵權(quán)限，人類任務(wù)指揮官的核心決策指令可以得到貫徹執(zhí)行，避免過分依賴UCAV，完全忽視人的經(jīng)驗(yàn)判別。

5.2 智能決策系統(tǒng)權(quán)限分配

Parasuraman 提出了一套人機(jī)交互系統(tǒng)的自動(dòng)化等級(jí)劃分方法［16］。根據(jù)決策過程中有人機(jī)和UCAV 各自的權(quán)限比重，將智能化決策系統(tǒng)劃分為10 個(gè)等級(jí)。越接近于1 級(jí)，有人機(jī)的決策權(quán)限越大；越接近10 級(jí)，UCAV 的決策權(quán)限越大，即UCAV的智能化程度越高。具體的等級(jí)劃分與參考標(biāo)準(zhǔn)列于表1。

防空壓制任務(wù)是一種高烈度、高對(duì)抗的作戰(zhàn)任務(wù)，危險(xiǎn)性大、任務(wù)復(fù)雜度高。如上節(jié)所述，為了確保作戰(zhàn)體系能對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)即時(shí)感知，以最短時(shí)間得出最優(yōu)命令，在決策權(quán)限的劃分上，作戰(zhàn)體系應(yīng)當(dāng)給予各UCAV 編隊(duì)較大的自主決策權(quán)限，從而在激烈的作戰(zhàn)任務(wù)中縮短決策鏈條，獲得快速?zèng)Q策能力，而處于指揮決策中心的人類任務(wù)指揮官應(yīng)當(dāng)有最高決策權(quán)限，使人的經(jīng)驗(yàn)判別與機(jī)器的智能算法相結(jié)合，隨時(shí)保持人對(duì)任務(wù)執(zhí)行的監(jiān)督和干預(yù)。

表1 有人/無(wú)人智能決策的自主等級(jí)劃分Table 1 Autonomous hierarchy of manned/unmanned intelligent decision making

因此，有人/無(wú)人智能協(xié)同防空壓制作戰(zhàn)體系的自主等級(jí)應(yīng)當(dāng)在5～9 之間，敵我態(tài)勢(shì)不同或作戰(zhàn)任務(wù)的進(jìn)程不同，自主等級(jí)有所不同，每個(gè)自主等級(jí)對(duì)應(yīng)的具體事項(xiàng)列于表2。

表2 不同自主決策等級(jí)對(duì)應(yīng)的任務(wù)事件Table2 Taskeventscorrespondingtodifferentlevelsofautonomy

作戰(zhàn)過程中，雖然大多數(shù)決策環(huán)節(jié)與戰(zhàn)術(shù)組織由智能決策系統(tǒng)協(xié)助各UCAV 編隊(duì)自主完成，但實(shí)時(shí)的敵我當(dāng)前情勢(shì)、UCAV采取的進(jìn)攻行動(dòng)、敵方的防御行動(dòng)、作戰(zhàn)進(jìn)程、作戰(zhàn)效果等戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)與情報(bào)信息卻需要全方位呈現(xiàn)給指揮決策中心的有人機(jī)，以便人監(jiān)督和隨時(shí)干預(yù)，注入新的指令。同時(shí)，智能決策系統(tǒng)具備對(duì)人的指令進(jìn)行評(píng)判的功能，可對(duì)不完善的指令及時(shí)提出建議，但最終的決策權(quán)仍歸于有人機(jī)。

5.3 智能決策系統(tǒng)運(yùn)行邏輯

智能決策系統(tǒng)的運(yùn)行邏輯如圖4所示。

智能決策系統(tǒng)由決策主體、決策活動(dòng)、決策信息、決策算法四個(gè)要素構(gòu)成。

決策主體是指執(zhí)行決策活動(dòng)的主要作戰(zhàn)單元，主要包括指揮決策中心、前沿偵察編隊(duì)、干擾壓制編隊(duì)和突防打擊編隊(duì)?？罩凶o(hù)衛(wèi)編隊(duì)和空域警戒編隊(duì)一般不與敵方防空系統(tǒng)產(chǎn)生對(duì)抗，主要負(fù)責(zé)保護(hù)其他力量的空中安全，不參與核心決策；決策活動(dòng)是指構(gòu)成決策過程的基本環(huán)節(jié)，例如任務(wù)航線生成、目標(biāo)威脅評(píng)估、突防打擊戰(zhàn)術(shù)制定等；決策信息是指由決策主體產(chǎn)生的信息或指令，決策活動(dòng)既可能需要輸入決策信息，也可能會(huì)產(chǎn)生新的決策信息提供給下一個(gè)決策活動(dòng)，例如前沿偵察編隊(duì)需要獲取自動(dòng)生成的航線作為輸入，同時(shí)也會(huì)輸出敵方雷達(dá)信息給干擾壓制編隊(duì)；決策算法是決策主體賴以生成決策信息的運(yùn)算規(guī)則，例如，智能任務(wù)航線生成算法等。

主要決策活動(dòng)可分為智能任務(wù)航線生成、態(tài)勢(shì)評(píng)估、戰(zhàn)術(shù)方案制定、戰(zhàn)術(shù)行動(dòng)授權(quán)、戰(zhàn)術(shù)行動(dòng)實(shí)施、打擊效果評(píng)估六個(gè)部分，每部分又由若干更細(xì)化的決策活動(dòng)構(gòu)成，部分決策活動(dòng)需要用到?jīng)Q策算法和接收決策信息［17］。

以航線生成和態(tài)勢(shì)評(píng)估的決策活動(dòng)為例。首先，有人機(jī)需將任務(wù)區(qū)域的幾何參數(shù)告知前沿偵察編隊(duì)，前沿偵察編隊(duì)根據(jù)偵察載荷的工作參數(shù)，基于任務(wù)航線算法，生成任務(wù)航線，將航線信息呈送給有人機(jī)，并沿航線進(jìn)行偵察。偵察到敵方目標(biāo)后，前沿偵察編隊(duì)依據(jù)目標(biāo)態(tài)勢(shì)評(píng)估算法進(jìn)行戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)評(píng)估，并將得出的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)與目標(biāo)信息作為輸出的決策信息共享給指揮決策中心、干擾壓制編隊(duì)與突防打擊編隊(duì)。結(jié)合任務(wù)預(yù)設(shè)信息（如任務(wù)中優(yōu)先打擊某型防空系統(tǒng)），利用打擊條件判定算法，前沿偵察編隊(duì)完成打擊目標(biāo)篩選的決策活動(dòng)，由智能決策系統(tǒng)判斷是否需要發(fā)起突防打擊。

圖4 智能決策系統(tǒng)的運(yùn)行邏輯（接下圖）Fig.4 Operation logic of intelligent decision system（Continue to the next figure）

續(xù)圖4 智能決策系統(tǒng)的運(yùn)行邏輯Fig.4 Operation logic of intelligent decision system(Follow the previous figure)

通過智能決策系統(tǒng)，各作戰(zhàn)單元得以突破自身專業(yè)化的局限性，在態(tài)勢(shì)共享的基礎(chǔ)上，統(tǒng)一決策，協(xié)同行動(dòng)，以高效的戰(zhàn)術(shù)來對(duì)抗防空系統(tǒng)，從而確保防空壓制中的作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)。

6 結(jié) 論

防空系統(tǒng)的作戰(zhàn)能力仍在不斷發(fā)展中，防空壓制作戰(zhàn)正面臨日益增高的危險(xiǎn)度。本文基于現(xiàn)代及未來防空壓制任務(wù)的作戰(zhàn)需求，構(gòu)建了一種有人/無(wú)人智能協(xié)同作戰(zhàn)體系，并初步建立了該體系的智能決策系統(tǒng)。該作戰(zhàn)體系采用集散式架構(gòu)，有人機(jī)作為戰(zhàn)場(chǎng)指揮官，負(fù)責(zé)任務(wù)層面的指揮和決策，而多個(gè)專業(yè)化作戰(zhàn)能力較強(qiáng)的UCAV 完成偵察、電子干擾、突防打擊等較危險(xiǎn)任務(wù)，各作戰(zhàn)單元之間通過數(shù)據(jù)鏈共享戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)，在智能決策系統(tǒng)的協(xié)助下，高效率地完成即時(shí)決策、戰(zhàn)術(shù)制定和行動(dòng)組織等任務(wù)?，F(xiàn)階段下，本文所構(gòu)建的作戰(zhàn)體系距離完全實(shí)現(xiàn)尚有一些技術(shù)問題需要解決，但隨著人工智能、先進(jìn)作戰(zhàn)無(wú)人機(jī)、戰(zhàn)場(chǎng)大數(shù)據(jù)處理及策略優(yōu)化等技術(shù)的發(fā)展，本文所構(gòu)建的防空壓制作戰(zhàn)體系將逐漸具備實(shí)現(xiàn)條件，空中力量在面對(duì)未來防空系統(tǒng)時(shí)將有更多的技術(shù)和戰(zhàn)術(shù)方案可供選擇。