無人裝備在護(hù)航行動中的應(yīng)用問題研究

杜軍欣 陳維義 王銀

關(guān)鍵詞：無人裝備;護(hù)航行動;發(fā)展構(gòu)想

引言

當(dāng)今高新技術(shù)的飛速發(fā)展，世界各發(fā)達(dá)國家海軍正紛紛加大無人裝備的研發(fā)力度，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、自動駕駛、協(xié)同控制等先進(jìn)技術(shù)日趨成熟，無人裝備的性能得到了很大提升，已廣泛用于偵察、干擾、攻擊等軍事各領(lǐng)域。隨著海軍護(hù)航任務(wù)向常態(tài)化深入，更多無人裝備將投入到護(hù)航行動中。

1無人裝備的發(fā)展概述

根據(jù)海軍作戰(zhàn)環(huán)境以及作戰(zhàn)需求，無人裝備主要包括無人機(jī)、無人艇。

1.1無人機(jī)的發(fā)展概述

1.1.1無人機(jī)的概念

無人機(jī)，又稱無人駕駛航空器（UAV，Unmanned Aircraft Vehicle），是指無人駕駛、用空氣動力產(chǎn)生升力，能夠自主或遙控飛行，多次使用或回收，并且能夠搭載有效載荷完成指定任務(wù)的動力驅(qū)動飛行器。它與控制站、有效載荷、測控鏈路以及必要的發(fā)射/回收系統(tǒng)、綜合保障系統(tǒng)等構(gòu)成無人機(jī)系統(tǒng)（UAS，Unmanned Aircraft System）。

1.1.2無人機(jī)的分類

無人機(jī)可依據(jù)航程、航時、飛行高度、起飛重量、飛行速度等多種方法分類?？紤]到海軍的需求特點(diǎn)，一般綜合運(yùn)用起降（發(fā)射回收）場地/平臺、任務(wù)半徑、航速/航時、最大起飛重量、任務(wù)類型等特征參數(shù)進(jìn)行分類描述。

按照起降（發(fā)射回收）場地/平臺可分為岸基無人機(jī)、艦載無人機(jī)、島礁無人機(jī)和空射無人機(jī)等。

按照飛行高度可分為超低空（小于100米）、低空（100-1000米）、中空（1000-7000米）、中高空（7000-18000米）、高空（18000-20000米）以及臨近空間（大于20000米）。

按照任務(wù)類型可分為偵察監(jiān)視、警戒探測、通信中繼、信息對抗、察打一體、無人作戰(zhàn)以及反潛等不同類型，按照使命任務(wù)性質(zhì)分為戰(zhàn)術(shù)、戰(zhàn)役和戰(zhàn)略。

按照平臺結(jié)構(gòu)可分為固定翼無人機(jī)、無人直升機(jī)、復(fù)合構(gòu)型飛行器等;按照最大起飛重量不同，固定翼無人機(jī)可分為微型（小于10千克）、小型（10-400千克）、中型（400-2000千克）和大型無人機(jī)（2000千克以上）;無人直升機(jī)按照起飛重量可分為小型（小于400千克）、輕型（400-800千克）、中型（800-2000千克）、重型（2000千克以上）等。

按照動力能源可分為電動無人機(jī)、太陽能無人機(jī)等;按照巡航速度可分為低速（小于0.3馬赫）、高速（大于0.3馬赫）;按照航時可分為普通航時（小于12小時）、長航時（大于12小時）和超長航時（大于24小時）。

1.1.3無人機(jī)的特點(diǎn)

無人機(jī)主要具有以下特點(diǎn)：一是續(xù)航時間長，效率高，可擺脫人的生理因素限制，完全以任務(wù)需求為中心設(shè)計(jì)，具備長時間飛行能力，特別適合執(zhí)行枯燥任務(wù)（單調(diào)重復(fù)性、長時間飛行）。二是無人員傷亡，風(fēng)險(xiǎn)小，無人機(jī)上沒有人員，操縱人員在相對安全的環(huán)境下工作，傷亡風(fēng)險(xiǎn)較低，特別適合執(zhí)行壓制敵防空系統(tǒng)、縱深攻擊、戰(zhàn)役戰(zhàn)術(shù)偵察等危險(xiǎn)性高的任務(wù)。三是全壽命費(fèi)用低，綜合效費(fèi)比高，隨著無人機(jī)能力、技術(shù)水平和可靠性要求的提升，單機(jī)采購成本已不算便宜，但綜合考慮無人機(jī)“飛行員”培養(yǎng)、訓(xùn)練使用和維護(hù)保障費(fèi)用，無人機(jī)全壽命周期費(fèi)用相比有人機(jī)將成倍降低，綜合效費(fèi)比很高。

1.2無人艇的發(fā)展概述

1.2.1無人艇的概念

水面無人艇（USV ，Unmanned Surface Vehicle）是一種具有一定自主能力、可在不搭載操作人員情況下自主航行并完成一定作戰(zhàn)或作業(yè)任務(wù)的水上平臺。

1.2.2無人艇的分類

與其他無人裝備相比，無人水面艇的發(fā)展相對滯后，但自主程度在不斷提升。自主程度是衡量無人系統(tǒng)先進(jìn)性的核心指標(biāo)。無人艇按自主程度可分為遙控型、半自主型和全自主型三類。由于全自主控制方式對智能化程度要求較高，實(shí)現(xiàn)極為困難，尚處于研究探索階段。目前各國無人艇多采用半自主型。但是，從國外已服役或在研的無人艇型看，全自主無人艇是未來發(fā)展的目標(biāo)。

1.2.3無人艇的特點(diǎn)

無人艇主要具有以下特點(diǎn)：一是無需搭乘操作人員，無人艇的能力邊界不受人類生理?xiàng)l件限制，可在惡劣或高威脅條件下代替有人裝備執(zhí)行任務(wù)，減少人員傷亡、降低人員工作強(qiáng)度。二是無需專門考慮載人保障，更易實(shí)現(xiàn)小型化、集成化和模塊化設(shè)計(jì)，隱蔽性高，使用靈活，經(jīng)濟(jì)性好。

2無人裝備在護(hù)航行動中應(yīng)用必要性

當(dāng)前一個時期，海軍護(hù)航已經(jīng)成為常態(tài)。無人裝備作為海軍標(biāo)志性信息化裝備之一，又是海軍新質(zhì)作戰(zhàn)力量的主要組成部分，海軍戰(zhàn)斗力的“倍增器”，必將加入護(hù)航行動。

2.1大力推進(jìn)無人裝備在護(hù)航行動中的運(yùn)用是確保在新一輪軍事變革中贏得先機(jī)的必然要求

世界軍事強(qiáng)國將無人裝備視為奪取未來作戰(zhàn)優(yōu)勢必不可少的重要作戰(zhàn)手段，在無人裝備發(fā)展方面傾注大量資源，試圖領(lǐng)先一步。美軍認(rèn)為“無人裝備在所有作戰(zhàn)行動中成為關(guān)鍵角色之一”，為奪取新一輪大國軍事競爭的絕對優(yōu)勢地位，其提出了應(yīng)對中俄軍事競爭的“第三次抵消戰(zhàn)略”，重點(diǎn)發(fā)展能夠“改變未來戰(zhàn)局”的顛覆性技術(shù)，其中自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)、人機(jī)協(xié)作、先進(jìn)有人無人作戰(zhàn)編組等技術(shù)領(lǐng)域與無人裝備密切相關(guān)，在五大關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域占了三項(xiàng)。無人裝備將成為未來戰(zhàn)爭的主要作戰(zhàn)手段，必然要求海軍順應(yīng)世界武器裝備發(fā)展趨勢，加快無人裝備發(fā)展，在新一輪軍事變革中贏得先機(jī)。

2.2大力推進(jìn)無人裝備在護(hù)航行動中的運(yùn)用是拓展主戰(zhàn)艦艇多樣化任務(wù)能力的有效手段

遠(yuǎn)海護(hù)航行動是海軍最典型的非戰(zhàn)爭軍事行動，任務(wù)兵力均為主戰(zhàn)艦艇，在行動中使用無人裝備，將是拓展主戰(zhàn)艦艇多樣化任務(wù)能力的有效手段和破解海上體系作戰(zhàn)難題的有效抓手：一是無人裝備與戰(zhàn)斗艦艇搭配使用，前置部署至海盜高威脅區(qū)，拓展警戒巡邏范圍，實(shí)現(xiàn)持久監(jiān)視，緩解護(hù)航區(qū)域過大，警戒兵力不足的現(xiàn)狀，并可快速前出支援被襲船舶。二是隨艦艇執(zhí)行任務(wù)的無人裝備，可根據(jù)任務(wù)需求搭載多種模塊化任務(wù)載荷，大大提高了用兵效益，同時彌補(bǔ)現(xiàn)有艦艇編隊(duì)的能力短板。三是無人裝備可執(zhí)行對武裝人員的跟蹤監(jiān)視、危化學(xué)品物資運(yùn)送船舶事故救援等危險(xiǎn)任務(wù)，減少進(jìn)入高危區(qū)域的有人艦船和人員，最大限度避免人員傷亡。

2.3大力推進(jìn)無人裝備在護(hù)航行動中的運(yùn)用是驅(qū)動裝備技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的重要途徑

遠(yuǎn)海護(hù)航是最接近實(shí)際戰(zhàn)爭的練兵，是無人裝備技戰(zhàn)術(shù)性能最有效的檢驗(yàn)平臺，近年來無人裝備技術(shù)的發(fā)展同步促進(jìn)了新能源、新材料以及人工智能等技術(shù)領(lǐng)域快速發(fā)展，無人裝備的發(fā)展也必將帶動海軍無人裝備技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展，為海軍兵力結(jié)構(gòu)優(yōu)化和裝備技術(shù)發(fā)展“彎道超車”提供有效途徑：一是相比有人裝備平臺設(shè)計(jì)，無人裝備約束少、復(fù)雜程度低，更易于應(yīng)用新外形、新材料、模塊化設(shè)計(jì)、人工智能等最新技術(shù)成果，先期形成突破并完成實(shí)際應(yīng)用，將為有人裝備積累經(jīng)驗(yàn)并奠定基礎(chǔ)。二是行業(yè)基礎(chǔ)投入要求低、軍民通用性強(qiáng)、國內(nèi)單位參與度高，可作為推動軍民融合發(fā)展的有效抓手，吸納人工智能、新材料、動力等不同領(lǐng)域的新鮮力量進(jìn)入無人裝備研究隊(duì)伍，以有序競爭促進(jìn)無人裝備行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。三是相比有人平臺，在發(fā)展中更利于貫徹“自頂向下”的總體思想，立足體系運(yùn)用要求，突破裝備固有理念與技術(shù)定勢，推動平臺與任務(wù)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展，同時也將帶動有人、無人裝備體系集成，促進(jìn)海軍兵力結(jié)構(gòu)優(yōu)化。通過遠(yuǎn)海護(hù)航敏銳捕捉具有重大影響的無人裝備前沿技術(shù)，主動作為，優(yōu)選技術(shù)發(fā)展途徑，創(chuàng)造推進(jìn)無人裝備由漸進(jìn)式演變到跨越式發(fā)展模式的動力，為長遠(yuǎn)發(fā)展增強(qiáng)后勁，為“彎道超車”奠定基礎(chǔ)。

3無人裝備在護(hù)航行動中可承擔(dān)的任務(wù)

隨著無人裝備的應(yīng)用更加廣泛，在海軍兵力中地位也越來越重要，具有不可或缺的作用，任務(wù)樣式應(yīng)適時向護(hù)航行動拓展。立足目前實(shí)際并著眼未來發(fā)展，總結(jié)無人裝備可能擔(dān)負(fù)的各種任務(wù)功能，經(jīng)初步的任務(wù)效能對比分析，同時考慮遠(yuǎn)海護(hù)航的現(xiàn)實(shí)需求和任務(wù)功能分類方式，無人裝備主要有警戒巡邏、偵觀察預(yù)警、海戰(zhàn)場環(huán)境調(diào)查、有限打擊、物資輸送、通信中繼等6種典型的運(yùn)用模式。

3.1警戒巡邏

護(hù)航編隊(duì)在海上主要威脅是來自海盜船只對自身和被護(hù)船舶的襲擊威脅，無人裝備可作為護(hù)航編隊(duì)的前置防御力量，主要遂行對水面小目標(biāo)和可疑目標(biāo)的遠(yuǎn)程跟蹤、識別、警戒等任務(wù)。

3.2偵觀察預(yù)警

護(hù)航行動中可利用無人裝備目標(biāo)特性小、機(jī)動靈活、續(xù)航時間長等優(yōu)勢，進(jìn)行抵近偵察、跟蹤監(jiān)視和預(yù)警探測等任務(wù)。

3.3戰(zhàn)場環(huán)境調(diào)查

護(hù)航區(qū)域均為重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域，護(hù)航期間應(yīng)充分發(fā)揮無人裝備續(xù)航時間長、可持久存在的優(yōu)點(diǎn)，開展偵察監(jiān)視、海洋調(diào)查、區(qū)域?qū)Ш降葢?zhàn)場環(huán)境調(diào)查，解決平時和戰(zhàn)時編隊(duì)的戰(zhàn)場環(huán)境信息保障問題。

3.4有限打擊

護(hù)航期間，海盜或武裝人員對護(hù)航編隊(duì)和被護(hù)船舶襲擊時，充分發(fā)揮無人裝備反應(yīng)速度快，可最大限度避免人員傷亡的特點(diǎn)，對來襲海盜或武裝人員進(jìn)行有限打擊。

3.5物資輸送

無人裝備還能在護(hù)航中執(zhí)行物資轉(zhuǎn)運(yùn)任務(wù)，主要用于執(zhí)行物資補(bǔ)給輸送任務(wù)，特別是?；瘜W(xué)品物資轉(zhuǎn)運(yùn)，或其它有人艦船難以和不宜接近的海上目標(biāo)，或航線和補(bǔ)給物資相對固定的海上目標(biāo)等，實(shí)施分發(fā)性和周期性物資補(bǔ)給任務(wù)。

3.6通信中繼

遠(yuǎn)海護(hù)航通信主要依靠衛(wèi)星資源，保障手段單一，備用手段少。在通信中斷時無人裝備可擔(dān)負(fù)中繼通信任務(wù)，達(dá)成有效可靠的通信。

4無人裝備在護(hù)航行動中發(fā)展構(gòu)想

根據(jù)國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的特點(diǎn)，結(jié)合遠(yuǎn)海護(hù)航實(shí)際，無人裝備在護(hù)航行動中的發(fā)展將呈現(xiàn)出如下趨勢：

4.1發(fā)展通用平臺，不斷提升無人裝備自主化、模塊化、開放式結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)化能力

遠(yuǎn)海護(hù)航行動，要求無人平臺隨艦艇執(zhí)行任務(wù)，對平臺的體積、數(shù)量、布放條件等都提出了較高的要求，牽引艦載無人平臺向著通用平臺方向不斷改進(jìn)完善，使之具備更高自主能力、模塊化、開放式結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。未來的無人裝備將實(shí)現(xiàn)根據(jù)環(huán)境的變化，自主感知、評估、規(guī)避潛在威脅，自主處理、自行規(guī)劃下一步行為，實(shí)現(xiàn)全自主控制，采用統(tǒng)一的模塊化和接口，還能使不同平臺的組件和子系統(tǒng)進(jìn)行互換，這對提高裝備維修效率與降低后勤保障壓力具有非常大的意義。

4.2發(fā)展隱身技術(shù)，不斷提升無人裝備隱身性能

提升無人設(shè)備隱身性能已成為提高生存力和作戰(zhàn)效能的基本手段，也一直是各裝備廠家追逐的目標(biāo)。目前，提高隱身性能主要采用的方法和技術(shù)有：機(jī)體外形隱身設(shè)計(jì)技術(shù)、隱身降噪技術(shù)、隱身材料技術(shù)、紅外隱身技術(shù)以及電磁信號隱身技術(shù)等，對無人裝備的電磁信號進(jìn)行隱身，降低被敵方偵獲概率，對我執(zhí)行隱蔽偵察、跟蹤監(jiān)視等任務(wù)提供天然的保護(hù)。

4.3發(fā)展穩(wěn)定的通信系統(tǒng)，不斷提升無人裝備的生存能力

近年來，無人裝備的通信技術(shù)持續(xù)發(fā)展，但是無人裝備高度依賴于通信的特點(diǎn)，使它們很容易受到干擾，其通信資源也容易受到攻擊。新型的通信干擾設(shè)備門檻低，易獲得，很容易被海盜利用干擾，所以我們必須發(fā)展低截獲概率通信體制和調(diào)頻來保持通信隱蔽;同時發(fā)展高速大容量的通信鏈路支持高清視頻和多源信息回傳，保證無人裝備在護(hù)航行動中的安全可靠使用。

4.4發(fā)展平臺的互操作性，不斷提升無人裝備協(xié)同組網(wǎng)能力

未來海戰(zhàn)場電磁環(huán)境復(fù)雜，威脅多樣，無人裝備由于供電、體積和重量等因素限制，單一裝備能攜帶的載荷有限，嚴(yán)重制約無人平臺的作戰(zhàn)使用，單一無人裝備并不能有效應(yīng)對，必須提高無人裝備進(jìn)行協(xié)同組網(wǎng)作戰(zhàn)的能力，這種協(xié)同組網(wǎng)能力不僅是無人裝備之間的協(xié)同，還包括與其它有人、無人系統(tǒng)的協(xié)同，甚至是與民用系統(tǒng)間的協(xié)同完成任務(wù)的能力。

4.5發(fā)展方便快捷的布放回收技術(shù)，不斷提升無人裝備快速反應(yīng)能力

布放回收技術(shù)是無人裝備能否成功運(yùn)行的關(guān)鍵，護(hù)航使用的無人裝備，都是大型艦艇攜帶，其布放與回收需依托母艦進(jìn)行，且對母艦航向、航速、海況等均有要求，操縱起重機(jī)、掛接等動作需要人力參與，效率低、危險(xiǎn)性大。只有不斷提升無人裝備布放回收系統(tǒng)的安全和可操作性，系統(tǒng)的通用、自主與可移植性等，實(shí)現(xiàn)高海況、高航速下對無人裝備的安全、快速布放回收，才能適應(yīng)遠(yuǎn)航護(hù)航行動。