小型有人/無人協(xié)同特混編隊(duì)對(duì)艦攻擊策略研究

李 兵，廖志遠(yuǎn)，滕傳福，崔金雷

（1. 四川航天系統(tǒng)工程研究所，成都610000；2. 中國(guó)人民解放軍91040部隊(duì)，青島266231）

1 引 言

近年來，科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展引發(fā)了世界軍事領(lǐng)域的重大變革。無人系統(tǒng)作為新質(zhì)作戰(zhàn)力量的重要組成部分，在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮的作用日趨明顯，無人化作戰(zhàn)可能成為下一代戰(zhàn)爭(zhēng)的重要特征。隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、邊緣計(jì)算等技術(shù)的發(fā)展，感知與識(shí)別、信息傳遞、信息存儲(chǔ)與處理作為電子信息技術(shù)的核心要素，正處于重大變革發(fā)展期，無人系統(tǒng)憑借“高適應(yīng)、高機(jī)動(dòng)、高效率”的優(yōu)良性能代替士兵承擔(dān)枯燥、污染和危險(xiǎn)作戰(zhàn)任務(wù)，在科索沃、伊拉克、阿富汗等近代戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮了重要作用，受到世界高度關(guān)注。

無人機(jī)大量投入常規(guī)情報(bào)搜集與實(shí)際戰(zhàn)爭(zhēng)并獲得極大的成功，這催生了擴(kuò)展無人機(jī)能力的新需求，而無人機(jī)與有人機(jī)組成編隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)正是這種能力擴(kuò)展的重要方面。美國(guó)國(guó)防部在最新發(fā)布的無人系統(tǒng)綜合路線圖中指出“美國(guó)軍事中心從中東轉(zhuǎn)移至亞太地區(qū)以后，有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)將成為一種基本作戰(zhàn)模式”。為了提高作戰(zhàn)任務(wù)的成功率，無人作戰(zhàn)系統(tǒng)可與有人系統(tǒng)配合，通過二者的相互支援、能力互補(bǔ)，形成一個(gè)有機(jī)的戰(zhàn)斗系統(tǒng)，協(xié)同執(zhí)行惡劣、危險(xiǎn)和枯燥任務(wù)，提高作戰(zhàn)實(shí)效性，體現(xiàn)出巨大的非對(duì)稱優(yōu)勢(shì)，有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)模式將成為當(dāng)下及未來研究的重點(diǎn)，已經(jīng)成為世界各軍事強(qiáng)國(guó)競(jìng)相研發(fā)的熱點(diǎn)。

2 有人/無人協(xié)同對(duì)艦作戰(zhàn)模式研究

本文主要研究如何利用有人/無人編隊(duì)配合反艦導(dǎo)彈對(duì)敵方小型艦艇編隊(duì)進(jìn)行突防，反艦導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部威力大，命中后會(huì)對(duì)敵艦造成毀滅性的打擊，而有人/無人編隊(duì)攜帶的武器相對(duì)而言威力較小，因此有人/無人編隊(duì)主要用于干擾敵方防御性武器。由于反艦導(dǎo)彈目標(biāo)特征明顯易于被探測(cè)攔截，價(jià)格也很昂貴，利用反艦導(dǎo)彈群進(jìn)行飽和打擊效費(fèi)比較低。這里設(shè)想一種有人/無人集群和反艦導(dǎo)彈協(xié)同作戰(zhàn)模式，該模式最大的特點(diǎn)是盡力避免我方大型裝備直接與敵方接觸。首先利用遠(yuǎn)程傳感器陣列（遠(yuǎn)程預(yù)警雷達(dá)、偵察衛(wèi)星等）對(duì)敵方目標(biāo)粗略偵察得到敵方目標(biāo)數(shù)目，指揮中心判讀情報(bào)后由任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)根據(jù)敵編隊(duì)數(shù)量決定發(fā)射反艦導(dǎo)彈的數(shù)量和時(shí)機(jī)，選擇有人機(jī)機(jī)載武器掛載以及有人機(jī)/無人機(jī)集群起飛時(shí)刻，最后形成作戰(zhàn)指令下發(fā)到各火力單元。有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)編隊(duì)整體作為體系對(duì)抗系統(tǒng)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，受預(yù)警機(jī)或地（海）面指揮中心的統(tǒng)一指揮控制，包括整體作戰(zhàn)計(jì)劃制定、遠(yuǎn)距占位引導(dǎo)等，同時(shí)共享整個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)的態(tài)勢(shì)信息。敵方作戰(zhàn)編隊(duì)的定位與識(shí)別的任務(wù)可由上級(jí)情報(bào)支持，可以從天基預(yù)警探測(cè)系統(tǒng)中獲得。

有人/無人協(xié)同對(duì)艦作戰(zhàn)的主要流程如圖1所示。

上級(jí)指揮機(jī)關(guān)經(jīng)過情報(bào)研判，決定對(duì)敵方艦艇編隊(duì)進(jìn)行打擊，為了減小傷亡，選擇有人/無人編隊(duì)和重型反艦導(dǎo)彈共同對(duì)目標(biāo)進(jìn)行打擊。

任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)對(duì)作戰(zhàn)任務(wù)進(jìn)行分解確定各火力單元發(fā)射彈藥數(shù)量、起飛的有人機(jī)和無人機(jī)的數(shù)量、機(jī)載彈藥攜帶數(shù)量等，并確定發(fā)射時(shí)序流程等。

各火力單元執(zhí)行各自作戰(zhàn)使命，協(xié)同對(duì)敵艦群進(jìn)行攻擊。

3 有人/無人協(xié)同對(duì)小型特混編隊(duì)攻擊作戰(zhàn)的實(shí)施策略

這里考慮敵方艦艇編隊(duì)的構(gòu)成如表1所示。

表1 敵方裝備與威脅源Table 1 The enemy’s equipment and threat sources

圖1 有人/無人協(xié)同的典型作戰(zhàn)模式Fig.1 A typical manned/unmanned coordinated combat mode

圖2 小型艦艇編隊(duì)作戰(zhàn)流程Fig.2 The combat process of a small ship formation

綜合分析敵方防空系統(tǒng)威脅，我方有人/無人編隊(duì)所遭遇的威脅等級(jí)由低到高有：被搜索雷達(dá)發(fā)現(xiàn)、被搜索雷達(dá)跟蹤、被火控雷達(dá)鎖定、被電子干擾、被攔截彈鎖定、被箔條云/紅外干擾、進(jìn)入近防武器防衛(wèi)范圍、被擊毀。根據(jù)威脅源的作用距離，可大致設(shè)計(jì)有人/無人協(xié)同對(duì)艦攻擊的作戰(zhàn)實(shí)施策略如圖2 所示。將直接對(duì)艦攻擊武器分為三個(gè)波次：第一波次為有人機(jī)攜帶的中程反艦導(dǎo)彈，第二波次為無人機(jī)攜帶的近程空面導(dǎo)彈，第三波次為水面支援艦艇發(fā)射的重型遠(yuǎn)程反艦導(dǎo)彈。

（1）依據(jù)上級(jí)指揮機(jī)關(guān)的命令，在0 時(shí)刻，距離敵方特混編隊(duì)400 km 處我方水面火力單元發(fā)射若干枚亞超結(jié)合反艦導(dǎo)彈組，作戰(zhàn)飛機(jī)協(xié)同亞音速反艦導(dǎo)彈，快速降低高度貼海飛行，盡量降低被AN/SPY-1雷達(dá)發(fā)現(xiàn)的概率。

（2）在離目標(biāo)350km 時(shí)，編隊(duì)進(jìn)入AN/SPY-1雷達(dá)的有效探測(cè)距離，此時(shí)應(yīng)當(dāng)采用密集編隊(duì)，盡量隱藏回波信號(hào)特征。

（3）在離目標(biāo)150km 時(shí)，編隊(duì)進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)II 導(dǎo)彈攔截圈，此時(shí)可能已有標(biāo)準(zhǔn)II 導(dǎo)彈來襲，作戰(zhàn)飛機(jī)發(fā)射中程反艦導(dǎo)彈后在敵方攔截圈邊緣盤旋指揮無人機(jī)群。

（4）在離目標(biāo)70km 時(shí)，無人機(jī)群協(xié)同反艦導(dǎo)彈繼續(xù)在低高度飛向敵方艦艇編隊(duì)。

（5）在離目標(biāo)50km 時(shí)，編隊(duì)進(jìn)入海麻雀導(dǎo)彈攔截圈，無人機(jī)群快速拉起加速，并盡可能散開。

（6）無人機(jī)群掩護(hù)反艦導(dǎo)彈向敵艦群突擊，吸引海麻雀導(dǎo)彈的火力，盡可能減小自身傷亡，在自身被擊毀前發(fā)射小型空地導(dǎo)彈。

（7）重型反艦導(dǎo)彈拋噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，點(diǎn)燃助推火箭進(jìn)入末制導(dǎo)，和小型空地導(dǎo)彈群協(xié)同對(duì)特混編隊(duì)內(nèi)層防御區(qū)進(jìn)行突破。

（8）無人機(jī)對(duì)打擊效果進(jìn)行評(píng)估并上報(bào)。

（9）根據(jù)打擊情況決定是否發(fā)動(dòng)下一輪打擊。

4 有人/無人協(xié)同對(duì)艦攻擊仿真

4.1 仿真實(shí)驗(yàn)

由于有人/無人協(xié)同對(duì)艦攻擊是一個(gè)體系與體系對(duì)抗的作戰(zhàn)問題，此類問題常采用裝備性能模型進(jìn)行仿真研究。裝備性能模型是直接使用武器裝備在作戰(zhàn)中所表現(xiàn)出的宏觀性能指標(biāo)進(jìn)行作戰(zhàn)仿真評(píng)估的一類模型。對(duì)裝備內(nèi)部的運(yùn)行細(xì)節(jié)進(jìn)行了大量的簡(jiǎn)化，忽略了中間操作過程，只取裝備的運(yùn)行結(jié)果，適用于體系對(duì)抗仿真模擬。

本文利用多線程技術(shù)和Agent智能體技術(shù)對(duì)第三部分所述的作戰(zhàn)實(shí)施過程進(jìn)行了仿真。Agent 智能體利用有限狀態(tài)機(jī)模型實(shí)現(xiàn)，有限狀態(tài)機(jī)模型的例子如圖3 所示。作戰(zhàn)仿真的主流程如圖4 所示。為了準(zhǔn)確反應(yīng)作戰(zhàn)實(shí)施的效果，采用蒙特卡洛法進(jìn)行多次仿真并取平均來對(duì)作戰(zhàn)效果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

4.1.1 敵我雙方裝備性能匯總

對(duì)于作戰(zhàn)仿真，實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)輸入非常重要，由于軍事信息的敏感性，不可能準(zhǔn)確知道每一件參與作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)的裝備信息，必須利用現(xiàn)有裝備和其他信息源對(duì)輸入仿真實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，以達(dá)到準(zhǔn)確評(píng)估作戰(zhàn)結(jié)果的目的。由于體系作戰(zhàn)仿真本身目的在于趨勢(shì)分析，只要仿真輸入數(shù)據(jù)不出現(xiàn)顛覆性的錯(cuò)誤，得到的結(jié)果已足以說明問題。

圖3 反艦導(dǎo)彈的有限狀態(tài)機(jī)模型Fig.3 The finite state machine model of anti-ship missiles

以下數(shù)據(jù)均采用目前公開的數(shù)據(jù)。并根據(jù)我國(guó)海軍同類武器裝備情況進(jìn)行了修正，其中艦艇、雷達(dá)、彈藥和飛機(jī)模型如表2～5所示。

4.1.2 仿真設(shè)置與結(jié)果

紅方支援火力發(fā)射重型反艦導(dǎo)彈15枚，有人機(jī)2 架，每架紅方有人機(jī)裝備亞音速反艦導(dǎo)彈8 枚，指揮10 架無人機(jī)，每架無人機(jī)裝備小型空面導(dǎo)彈10枚，紅方有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)集群采用與重型反艦導(dǎo)彈航向相差±5°，距離相差±30 km 的隨機(jī)航線接近藍(lán)方艦隊(duì)。紅方仿真結(jié)果如圖5 所示，藍(lán)方仿真結(jié)果如圖6 所示。仿真結(jié)果中橫坐標(biāo)表示仿真實(shí)驗(yàn)的編號(hào)，縱坐標(biāo)表示在某次仿真實(shí)驗(yàn)中，武器裝備命中或被命中的數(shù)量。藍(lán)方艦艇損失值表示紅方武器爆炸的破壞力。假設(shè)5000 破壞力能摧毀一艘驅(qū)逐艦和補(bǔ)給艦，10000 的破壞力能摧毀一艘巡洋艦。

圖4 仿真實(shí)驗(yàn)的流程Fig.4 The simulation process

表2 艦艇模型Table 2 The ship models

表3 雷達(dá)模型Table 3 The radar models

表4 彈藥模型Table 4 The ammunition models

表5 飛機(jī)模型Table 5 The airplane models

圖5 有人/無人協(xié)同基于蒙特卡洛的紅方仿真結(jié)果Fig.5 The red party’s simulation results of the manned/unmanned coordinated attack based on the Monte Carlo method

圖6 有人/無人協(xié)同基于蒙特卡洛的藍(lán)方仿真結(jié)果Fig.6 The blue party’s simulation results of the Manned-Unmanned coordinated attack based on the Monte Carlo method

紅方戰(zhàn)果與損失統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下：重型反艦導(dǎo)彈命中率為0.18112，亞音速反艦導(dǎo)彈命中率為0.11248，小型空面導(dǎo)彈命中率為0.022391，紅方無人機(jī)損失率為0.8699，紅方有人機(jī)損失率為0.25455。

藍(lán)方戰(zhàn)果與損失統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下：藍(lán)方標(biāo)準(zhǔn)II 導(dǎo)彈綜合命中率為0.23887，藍(lán)方海麻雀導(dǎo)彈綜合命中率為0.64484，藍(lán)方驅(qū)逐艦平均損失1.595 艘，藍(lán)方巡洋艦平均損失0.72793 艘，藍(lán)方補(bǔ)給艦平均損失0.9381艘。

4.1.3 與傳統(tǒng)飽和攻擊的對(duì)比分析

將紅方所有武器換為30 枚重型反艦導(dǎo)彈重新運(yùn)行仿真，紅方仿真結(jié)果如圖7 所示，藍(lán)方仿真結(jié)果如圖8所示。

紅方重型反艦導(dǎo)彈命中率為0.07175。

藍(lán)方戰(zhàn)果與損失統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下：藍(lán)方標(biāo)準(zhǔn)II 導(dǎo)彈綜合命中率為0.26139，藍(lán)方海麻雀導(dǎo)彈綜合命中率為0.72156，藍(lán)方驅(qū)逐艦平均損失為0.5095艘，藍(lán)方巡洋艦平均損失為0.39544艘，藍(lán)方補(bǔ)給艦平均損失為0.1673艘。

將有人/無人協(xié)同對(duì)艦攻擊和傳統(tǒng)大規(guī)模飽和攻擊的作戰(zhàn)仿真結(jié)果對(duì)比如表6所示。

圖7 飽和攻擊基于蒙特卡洛的紅方仿真結(jié)果Fig.7 The red party’s simulation results of the saturation attack based on the Monte Carlo method

圖8 飽和攻擊基于蒙特卡洛的藍(lán)方仿真結(jié)果Fig.8 The blue party’s simulation results of the saturation attack based on the Monte Carlo method

由表6可見，有人/無人協(xié)同對(duì)艦攻擊可以有效減少有人機(jī)的損失，大大的提高了反艦導(dǎo)彈的作戰(zhàn)效能。有人/無人協(xié)同對(duì)艦攻擊，是一種較為有效的對(duì)具有嚴(yán)密防空體系艦艇編隊(duì)的攻擊方式，基本上能使一個(gè)帶宙斯盾系統(tǒng)的艦艇編隊(duì)近乎全滅。而傳統(tǒng)的大規(guī)模飽和攻擊無法有效摧毀一個(gè)帶宙斯盾系統(tǒng)的艦艇編隊(duì)。反艦導(dǎo)彈命中率下降到原來的39.6%。擊毀敵方驅(qū)逐艦的平均數(shù)量下降到原來的31.9%，擊毀敵方巡洋艦的平均數(shù)量下降到原來的54.3%，擊毀敵方補(bǔ)給艦的平均數(shù)量下降到原來的17.83%。

結(jié)果表明有人/無人協(xié)同攻擊相對(duì)于傳統(tǒng)的飽和打擊具有良好的打擊效果。

5 結(jié)束語

現(xiàn)階段技術(shù)水平使得有人機(jī)/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)的實(shí)施存在一定的難點(diǎn)與問題，距離形成新質(zhì)作戰(zhàn)能力尚有較大差距。靈活、可變、模塊化的作戰(zhàn)模式將對(duì)未來信息化條件下的作戰(zhàn)產(chǎn)生重大影響，其在指揮關(guān)系、組織、訓(xùn)練模式等方面可能跟現(xiàn)有的編制體系存在不同之處，今后仍有待進(jìn)一步研究。