中大型無人水面艦艇及編隊(duì)協(xié)同發(fā)展分析

王得朝，金霄，陳浙梁，趙正黨

(天航星云國(guó)際防務(wù)技術(shù)研究院(北京)有限公司，北京 100080)

0 引言

21世紀(jì)以來，無人機(jī)、無人車等無人裝備在歷次局部戰(zhàn)爭(zhēng)中都大放異彩，各國(guó)都逐步認(rèn)識(shí)到無人化是未來戰(zhàn)爭(zhēng)樣式的發(fā)展趨勢(shì)，有人/無人裝備編隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)將是未來戰(zhàn)場(chǎng)的主要方式[1]。相對(duì)無人機(jī)，中大型水面艦艇因其整體技術(shù)復(fù)雜、編隊(duì)操控繁瑣，在無人化方面進(jìn)展相對(duì)滯后，目前各國(guó)仍然是以研發(fā)噸位較小的無人水面艦艇(unmanned surface vessel,USV)為主，主要執(zhí)行偵察、監(jiān)視、海上安全等單一、輔助任務(wù)，無法滿足遠(yuǎn)洋航行、強(qiáng)火力支援及打擊任務(wù)。中大型無人水面艦艇(medium/large USV,MUSV/LUSV)作為美國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的裝備之一，雖然可以在未來海戰(zhàn)中起到顛覆性作用，但一個(gè)新的裝備必須要配合新的作戰(zhàn)理論和作戰(zhàn)方法，才能發(fā)揮其最大效能。例如坦克，在組成裝甲集群發(fā)動(dòng)閃電戰(zhàn)之前，各國(guó)更多的只是按比例配備于步兵進(jìn)行進(jìn)攻，沒有展示出其陸戰(zhàn)之王的能力。

因此，對(duì)于即將到來的海上無人化作戰(zhàn)或海上有/無人編隊(duì)作戰(zhàn)，應(yīng)提前展開充分研究和布局謀劃，為未來海上作戰(zhàn)樣式提供新思路和技術(shù)儲(chǔ)備。

1 國(guó)外軍用無人水面艦艇發(fā)展現(xiàn)狀

無人水面艦艇的發(fā)展受到了各國(guó)的重視，目前已有數(shù)十款型號(hào)進(jìn)入試驗(yàn)或服役階段，包括美國(guó)、以色列、俄羅斯、英國(guó)、法國(guó)、日本、韓國(guó)及新加坡等在內(nèi)的國(guó)家都開展了相關(guān)的研究，相繼研制出本國(guó)的軍用無人水面艦艇。

1.1 美國(guó)

美國(guó)是目前無人水面艦艇最主要的研發(fā)國(guó)家之一。已相繼研發(fā)了數(shù)十種型號(hào)用于任務(wù)測(cè)試及部隊(duì)部署，其中“斯巴達(dá)偵察兵”、“遙控獵雷系統(tǒng)”和“海狐”已正式服役[2]。美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局(the defense advanced research projects agency,DAPAR)主導(dǎo)研發(fā)的反潛持續(xù)跟蹤無人艦艇“海上獵人”(anti-submarine warfare continuous trail unmanned vessel,ACTUV)已于2016年正式下水，如圖1 所示。該項(xiàng)目表明了美軍對(duì)中大型無人水面艦艇的重視程度，該系統(tǒng)重140 t，續(xù)航能力達(dá)9 000 n mile(1 n mile=1 852 m)，可連續(xù)作業(yè)90天，是目前全球最大的軍用無人水面艦艇[3]。

圖1 反潛戰(zhàn)持續(xù)追蹤無人艦艇(ACTUV)Fig.1 Anti-submarine warfare continuous trail unmanned vessel (ACTUV)

在對(duì)無人水面艦艇的遠(yuǎn)期發(fā)展方面，美國(guó)同樣處在世界前列。本世紀(jì)初美軍就提出了使用濱海戰(zhàn)斗艦(littoral combat ship,LCS)發(fā)射可回收的無人水面艦艇進(jìn)行有/無人協(xié)同行動(dòng)。2007年發(fā)布了《海軍無人水面艦艇主計(jì)劃》，規(guī)劃了無人水面艦艇可執(zhí)行的7類任務(wù)，以及未來發(fā)展所需的5項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)[4]。同時(shí)從2007年起，國(guó)防部已發(fā)布了5版《無人系統(tǒng)路線圖》，對(duì)無人裝備的發(fā)展進(jìn)行了頂層規(guī)劃，其中最新的2017版《無人系統(tǒng)路線圖(2017-2042)》，較之前版本雖有不少精簡(jiǎn)，但卻增加了一章有關(guān)人機(jī)協(xié)同的內(nèi)容。該章節(jié)分為人機(jī)接口和人機(jī)編組2部分，并對(duì)其進(jìn)行了未來25年的近、中、遠(yuǎn)期規(guī)劃，認(rèn)為集成有/無人力量可以加強(qiáng)美軍在全球的力量，是未來美軍作戰(zhàn)的基本要求[5]。此外，美軍最新發(fā)布的《海軍大型無人水面艦艇和水下無人潛航器：背景和相關(guān)問題》報(bào)告中稱，海軍將在2020年及之后大力發(fā)展和生產(chǎn)中大型無人水面艦艇(MUSV/LUSV)。按照美國(guó)定義，大型無人水面艦艇長(zhǎng)度為55～91 m，可裝載各類模塊化載荷，如反艦和對(duì)地導(dǎo)彈，總重最高可達(dá)2 000 t，并基于商船來設(shè)計(jì)以此來降低成本；中型無人水面艦艇長(zhǎng)度為12～50 m，主要用于情報(bào)監(jiān)測(cè)與偵察和電子對(duì)抗[6]。

無人水面艦艇的自主性和集群控制技術(shù)，是目前各國(guó)重點(diǎn)研究的方向之一。2013年，美國(guó)海軍研究辦公室首次驗(yàn)證了無人水面艦艇控制技術(shù)，由13艘無人水面艦艇(5艘自動(dòng)控制、8艘遙控)編隊(duì)，協(xié)同完成了對(duì)潛在目標(biāo)的跟蹤和攔截。之后于2016年，再次實(shí)現(xiàn)了異構(gòu)平臺(tái)的無人水面艦艇組成的編隊(duì)進(jìn)行自主巡邏任務(wù)，以對(duì)港口進(jìn)行保衛(wèi)。在2019年7月舉行的先進(jìn)海上技術(shù)演習(xí)中，海軍使用遠(yuǎn)征無人水面艦艇，并執(zhí)行了保護(hù)有人艦的任務(wù)。

1.2 以色列

以色列在無人水面艦艇的研發(fā)和應(yīng)用領(lǐng)域也處于世界先進(jìn)水平，已研發(fā)多款裝備并投入使用。其中，“保護(hù)者”是全球第1代參與實(shí)戰(zhàn)的無人水面艦艇，其上裝備了1挺1.62 mm或12.7 mm機(jī)槍，其升級(jí)版本“海上騎士”，更可多加裝一門水炮和“長(zhǎng)釘”導(dǎo)彈，并成為全球首艘能發(fā)射導(dǎo)彈的無人水面艦艇挺。2016年，以色列又推出了“海鷗”多功能無人水面艦艇，使用一套控制系統(tǒng)可由操作人員同時(shí)控制2艘無人水面艦艇，主要用于反水雷和反潛作戰(zhàn)[7]。

1.3 其他國(guó)家

英國(guó)發(fā)展了數(shù)型無人水面艦艇的型號(hào)，如“衛(wèi)兵”、“Pacific 950”以及最新研制的“MAST-13”無人水面艦艇。在對(duì)無人裝備的指控方面，英國(guó)也研發(fā)了海上自主平臺(tái)指揮控制系統(tǒng)，并在2019年9月，參加北約舉行的“認(rèn)知環(huán)境-海上無人系統(tǒng)”演習(xí)時(shí)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)證，該系統(tǒng)可以同時(shí)控制不同國(guó)家生產(chǎn)的多種無人平臺(tái)，如無人機(jī)、無人水面艦艇等協(xié)同完成預(yù)定任務(wù)。

俄羅斯于2018年推出了可由直升機(jī)操控的多功能無人水面艦艇，該無人水面艦艇可將探測(cè)到的潛艇信息及時(shí)發(fā)送給反潛飛機(jī)。在規(guī)劃方面，俄羅斯已于今年開始制定“機(jī)器人部隊(duì)組建任務(wù)”路線圖，并于2025年前完成相關(guān)研究、試驗(yàn)和無人部隊(duì)的組建。計(jì)劃到2025年時(shí)無人作戰(zhàn)平臺(tái)占全部武器裝備的30%以上。

韓國(guó)韓華集團(tuán)也于2020年6月宣布，將投資約1 560萬美元，用于無人水面艦艇的“集群控制技術(shù)”項(xiàng)目，旨在針對(duì)海軍應(yīng)用開發(fā)具備自主編隊(duì)作戰(zhàn)能力的無人水面艦艇。

2 國(guó)外有/無人編隊(duì)協(xié)同項(xiàng)目現(xiàn)狀[8]

在海洋作戰(zhàn)時(shí)，海上環(huán)境較為復(fù)雜，僅依靠目前無人水面艦艇的自主程度，無法完成復(fù)雜程度較高的任務(wù)，同時(shí)因?yàn)楹Ｑ蠓秶鷱V闊，陸上指揮中心和無人水面艦艇距離會(huì)較大，從而影響傳輸效率，尤其是在出現(xiàn)干擾時(shí)該問題尤為嚴(yán)重。這種情況下，以有人艦為指揮中心，同無人水面艦艇組成有/無人編隊(duì)是最好選擇，有人和無人平臺(tái)并非互相代替，而是互相補(bǔ)充的關(guān)系，充分發(fā)揮兩者各自優(yōu)勢(shì)，達(dá)到裝備效能最大化。目前各國(guó)也在積極研發(fā)有/無人協(xié)同技術(shù)，主要集中在空中和地面無人作戰(zhàn)方面，但其指導(dǎo)思想和理念也值得無人水面裝備使用和借鑒。

2.1 水面有/無人協(xié)同

為重塑“反介入/區(qū)域拒止”能力，美海軍提出“分布式殺傷”和馬賽克戰(zhàn)概念，以“認(rèn)知、動(dòng)態(tài)與分布”和艦隊(duì)模塊化、重構(gòu)性作為水面艦艇編隊(duì)的發(fā)展目標(biāo)，持續(xù)推動(dòng)中大型水面和水下無人系統(tǒng)發(fā)展，構(gòu)建水面艦艇編隊(duì)新質(zhì)作戰(zhàn)力量。2020年財(cái)年造艦計(jì)劃中，美國(guó)海軍明確建議未來大型有人水面艦艇、中小型水面有人艦艇、大型無人水面艦艇、中型無人水面艦艇的配置比例為1∶2∶3∶4，無人平臺(tái)占比高達(dá)70%(圖2)。2021年3月16日，美國(guó)海軍部對(duì)外正式發(fā)布《無人系統(tǒng)計(jì)劃框架報(bào)告》，作為海軍和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)推進(jìn)無人系統(tǒng)的綱領(lǐng)文件，明確指出未來重點(diǎn)發(fā)展大型水面艦艇、中型水面艦艇、海上獵人、反水雷艦艇等7型無人水面艦艇，其中大型無人水面艦艇搭載導(dǎo)彈武器載荷，其他主要搭載各類偵察任務(wù)載荷(圖3)。

圖2 美海軍兵力結(jié)構(gòu)調(diào)整示意圖Fig.2 A diagram of U.S.navy force architecture in the future

圖3 美海軍未來重點(diǎn)發(fā)展無人水面艦艇類型Fig.3 USVs portfolio to be focused by U.S.navy force

2021年4月19日至26日，美海軍舉行“無人一體化戰(zhàn)斗問題2021演習(xí)”，首次開展有無人裝備體系化實(shí)裝演習(xí)，通過MQ-9無人機(jī)、海上獵人中型水面無人艇對(duì)水面目標(biāo)實(shí)施偵測(cè)，引導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)-6導(dǎo)彈成功擊中400 km外的模擬目標(biāo)。本此演習(xí)是對(duì)有人/無人系統(tǒng)、空海無人系統(tǒng)協(xié)同、分布式作戰(zhàn)等作戰(zhàn)模式和作戰(zhàn)理念的一次成功探索，為后續(xù)海軍無人系統(tǒng)發(fā)展提供了寶貴的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)支撐。

圖4 無人一體化戰(zhàn)斗問題2021演習(xí)Fig.4 Unmanned integrated battle problem 2021

2.2 空中有/無人協(xié)同

(1)“忠誠(chéng)僚機(jī)”項(xiàng)目

美軍于2015年提出了“忠誠(chéng)僚機(jī)”項(xiàng)目，旨在實(shí)現(xiàn)有/無人戰(zhàn)機(jī)組成編隊(duì)協(xié)同完成任務(wù)，增強(qiáng)美軍未來在拒止環(huán)境中的作戰(zhàn)能力，并在關(guān)鍵時(shí)刻保護(hù)有人機(jī)的安全。在該項(xiàng)目中，美國(guó)空軍研發(fā)的XQ-58A“女武神”無人戰(zhàn)機(jī)已于2019年完成首飛，并在2020年12月，通過搭載“gatewayONE”網(wǎng)關(guān)設(shè)備，以便對(duì)不同格式的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而完成了與F-22和F-35的協(xié)同飛行試驗(yàn)，并首次實(shí)現(xiàn)了在F-35A和F-22之間進(jìn)行軌跡數(shù)據(jù)的傳遞。

(2)“MUM-T”項(xiàng)目

美國(guó)陸軍航空兵也研發(fā)了新的協(xié)同有人/無人系統(tǒng)編隊(duì)能力(manned unmanned teaming,MUM-T),使AH-64E“阿帕奇”武裝直升機(jī)通過數(shù)據(jù)鏈接收來自MQ-1C “灰鷹”無人機(jī)和V2型RQ-7B“影子200”無人機(jī)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)可以控制各類配備戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈的無人機(jī)的飛行，從而達(dá)到MUM-T中的第4級(jí)協(xié)同能力。圖5顯示了從安裝在AH-64D“阿帕奇”上方的圓形長(zhǎng)弓無人機(jī)系統(tǒng)戰(zhàn)術(shù)通用數(shù)據(jù)鏈路組件到附近的灰鷹無人機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)路徑[9-10]。

圖5 MUM-T項(xiàng)目Fig.5 Manned-unmanned teaming program

(3)其他項(xiàng)目

除美國(guó)外，其他國(guó)家也在積極研發(fā)類似項(xiàng)目，如歐洲聯(lián)合研制的“神經(jīng)元”無人戰(zhàn)斗機(jī)與“陣風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)及預(yù)警機(jī)一起編隊(duì)完成了配合作戰(zhàn)的任務(wù)，如圖6所示。俄羅斯研制的S-70“獵人”隱身無人攻擊機(jī)，也完成了與蘇-57戰(zhàn)機(jī)組成有/無人編隊(duì)進(jìn)行協(xié)同作戰(zhàn)，此外軍方在2020年首次展示了“雷霆”隱身無人機(jī)，其具備隱身能力，且相較于S-70成本更低，是為成為蘇-35和蘇-57的忠誠(chéng)僚機(jī)而設(shè)計(jì)。

圖6 神經(jīng)元無人機(jī)、陣風(fēng)戰(zhàn)斗機(jī)和獵鷹公務(wù)機(jī)編隊(duì)Fig.6 Neuron UVA，Rafale and Falcon jet formation

2.3 地面有/無人協(xié)同

(1)“班組X”(Squad X)項(xiàng)目

該項(xiàng)目旨在通過集成無人地面車輛、無人機(jī)、先進(jìn)傳感器和機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，來增強(qiáng)班組人員在戰(zhàn)場(chǎng)的共享感知和響應(yīng)能力，解決陸軍班組在行動(dòng)中只能打擊個(gè)人視線所及范圍內(nèi)的目標(biāo)這一存在數(shù)十年的問題。

(2)多域龍騎兵小隊(duì)(MDS)項(xiàng)目

該項(xiàng)目旨在使陸軍未來可在多個(gè)領(lǐng)域或跨多個(gè)領(lǐng)域作戰(zhàn)，更好地對(duì)抗反介入和區(qū)域拒止(anti-access/area denial,A2/AD)功能，并最大限度結(jié)合部隊(duì)的機(jī)動(dòng)性能和作戰(zhàn)能力。MDS作為概念驗(yàn)證項(xiàng)目，將為陸軍提供一支高度致命、機(jī)動(dòng)的小型部隊(duì)，包括分成為4個(gè)火力隊(duì)的12名士兵，每個(gè)士兵都配備了外骨骼及AR/VR頭盔，使士兵可以長(zhǎng)時(shí)間使用更重的武器，并隨時(shí)通過無人機(jī)和無人機(jī)器人來獲得各類戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知。陸軍希望通過這些新技術(shù)的結(jié)合為美國(guó)未來陸軍作戰(zhàn)形式提供參考[11]。

(3)其他項(xiàng)目

俄羅斯近年也在大力發(fā)展無人裝備，尤其重視陸軍機(jī)器人的研制，研發(fā)了十?dāng)?shù)款各類型號(hào)的無人地面裝備和對(duì)應(yīng)的指控系統(tǒng)。并于2016年，在敘利亞戰(zhàn)場(chǎng)上全球首次投入了整編制的無人裝備進(jìn)行作戰(zhàn)，配合敘利亞政府軍，在20 min內(nèi)攻占了敵方陣地，并取得了擊斃敵方70人，己方零死亡的戰(zhàn)績(jī)。相比美國(guó)，俄羅斯目前更偏重以無人裝備為主，有人為輔的有/無人協(xié)同作戰(zhàn)，而不是有/無人互補(bǔ)協(xié)同編隊(duì)作戰(zhàn)。

由上可見，各國(guó)目前均在爭(zhēng)相發(fā)展無人裝備，并同步開展無人系統(tǒng)有/無人協(xié)同作戰(zhàn)模式和理念的研究，無人水面艦艇發(fā)展逐步向體系化、協(xié)同化、分布式的方向發(fā)展，小型、中型等無人水面艇主要搭載偵察載荷，為有/無人編隊(duì)提供態(tài)勢(shì)感知和目標(biāo)指示，大型無人水面艇主要搭載導(dǎo)彈武器載荷執(zhí)行打擊任務(wù)。同時(shí)，現(xiàn)階段無人水面艇正處于發(fā)展初期，單平臺(tái)自主能力有限，作戰(zhàn)應(yīng)用主要是隨有人艦船組成有人/無人協(xié)同編隊(duì)，實(shí)現(xiàn)有人艦隊(duì)的能力增強(qiáng)。

3 中大型無人水面艦艇在有/無人編隊(duì)中的作用

在水上有/無人編隊(duì)協(xié)同任務(wù)中，中大型無人水面艦艇可與有人艦艇協(xié)同開展遠(yuǎn)洋作戰(zhàn)，執(zhí)行打擊、防御任務(wù)，可作為有人艦艇誘餌，降低有人艦被發(fā)現(xiàn)的概率，同時(shí)也可作為武庫(kù)艦，作為前驅(qū)火力節(jié)點(diǎn)對(duì)敵進(jìn)行打擊，也可作為其他各類載荷的通用裝載平臺(tái)。

(1)對(duì)有人艦艇進(jìn)行防護(hù)，通過配備防空武器、箔條干擾彈等武器載荷，使無人水面艦艇前置提前開展攔截和干擾作戰(zhàn)，擴(kuò)大編隊(duì)防御半徑，豐富防護(hù)手段。

(2)降低有人艦被發(fā)現(xiàn)的概率，在偵測(cè)到敵方攻擊時(shí)，可通過無線電誘偏技術(shù)，模擬有人艦的輻射特性，也可以通過合理布置的溫度傳感器及中樞控制系統(tǒng)，模擬有人艦的紅外特征，誘偏敵方攻擊武器，提升有人艦生存能力[12]。

(3)武庫(kù)艦，中大型無人水面艦艇可充分利用自身大空間的優(yōu)勢(shì)，搭載通用垂直發(fā)射系統(tǒng)，混裝防空、反艦及對(duì)地打擊導(dǎo)彈，有效擴(kuò)展有人艦的載彈量和武器類型。

(4)火力前置，相較于有人艦，無人水面艦艇擁有更小的體積，配合其隱身特性，不易被發(fā)現(xiàn)，可行駛于有/無人編隊(duì)前方，有人艦在后方通過通訊中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行指揮，讓無人水面艦艇在更靠近敵方的位置發(fā)動(dòng)攻擊，壓縮敵方的反應(yīng)和決策時(shí)間，從而提高突防概率。

(5)可搭載偵察、掃雷、探潛等載荷，提升有、無人編隊(duì)的態(tài)勢(shì)感知能力，同時(shí)，也可充分利用中大型無人水面艦艇自身強(qiáng)大的承載能力及長(zhǎng)續(xù)航能力，運(yùn)輸彈藥、裝備和燃料等物資，提高有/無人編隊(duì)的后勤補(bǔ)給能力。

4 未來海上有/無人協(xié)同典型作戰(zhàn)流程

美軍在2007年發(fā)布的《海軍無人水面艦艇主計(jì)劃》中，提出了無人水面艦艇可執(zhí)行的7類任務(wù)，分別是排雷、反潛作戰(zhàn)、海上安全、水面作戰(zhàn)、支援特種作戰(zhàn)部隊(duì)、電子對(duì)抗戰(zhàn)和支援海上封鎖。根據(jù)中大型無人水面艦艇的長(zhǎng)續(xù)航、高載荷等特點(diǎn)，針對(duì)未來可能爆發(fā)的海上沖突，本文以中小規(guī)模水面艦艇作戰(zhàn)為基礎(chǔ)場(chǎng)景，基于OODA循環(huán)理論(觀察(oberve)、調(diào)整(orient)、決策(decide)以及行動(dòng)(act))，通過使用中大型無人水面艦艇，與有人艦艇協(xié)同編隊(duì)進(jìn)行遠(yuǎn)洋水面作戰(zhàn)的任務(wù)，對(duì)作戰(zhàn)流程進(jìn)行簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)：

(1)偵察預(yù)警

通過使用偵察衛(wèi)星、預(yù)警機(jī)以及長(zhǎng)航時(shí)無人偵察機(jī)等設(shè)備，對(duì)己方海域進(jìn)行偵測(cè)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)疑似目標(biāo)后，可保持對(duì)目標(biāo)的跟蹤，并及時(shí)將信息回傳至己方指揮中心，讓指揮人員進(jìn)一步判斷。

(2)作戰(zhàn)準(zhǔn)備

指揮中心在確認(rèn)該信息為敵方目標(biāo)后，及時(shí)制定作戰(zhàn)方案，并根據(jù)敵方編隊(duì)組成，派遣以有人艦為首，數(shù)艘中大型無人水面艦艇組成有/無人水面艦艇編隊(duì)，以此消滅或驅(qū)逐進(jìn)入己方海域的敵方目標(biāo)。同時(shí)根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)為有/無人編隊(duì)準(zhǔn)備各類作戰(zhàn)物資，并為中大型無人水面艦艇配備反艦及防空導(dǎo)彈，具體武器載荷配備如表1所示。并將作戰(zhàn)任務(wù)導(dǎo)入無人水面艦艇的指控系統(tǒng)，生成作戰(zhàn)計(jì)劃。

表1 有/無人水面艦艇編隊(duì)組成Table 1 Manned/unmanned formation

(3)作戰(zhàn)實(shí)施

有/無人水面艦艇編隊(duì)根據(jù)目標(biāo)位置信息，向目標(biāo)區(qū)域靠近。當(dāng)目標(biāo)進(jìn)入我方反艦導(dǎo)彈的射程后，編隊(duì)可進(jìn)行武器發(fā)射準(zhǔn)備，指揮人員通過發(fā)控系統(tǒng)及戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈，對(duì)無人水面艦艇上的導(dǎo)彈進(jìn)行

發(fā)射前準(zhǔn)備，如導(dǎo)彈加電，陀螺啟動(dòng)，并將無人機(jī)傳回的目標(biāo)實(shí)時(shí)位置，以及各種參數(shù)裝定至導(dǎo)彈。發(fā)射準(zhǔn)備完成后下達(dá)攻擊指令，攻擊方式可采用雙發(fā)攻擊，或者飽和攻擊。

(4)效果評(píng)估

在導(dǎo)彈發(fā)射后，可派遣無人機(jī)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行觀察，并通過圖像或視頻實(shí)時(shí)回傳至有人艦艇，指揮人員根據(jù)目標(biāo)的受損程度，決定下一步的行動(dòng)。在確認(rèn)目標(biāo)沉沒或喪失戰(zhàn)斗力后，有人艦可指揮無人水面艦艇以編隊(duì)形式回撤，并且在行進(jìn)過程中，保持偵察和預(yù)警，防止編隊(duì)遭到攻擊。

5 有/無人協(xié)同編隊(duì)的優(yōu)勢(shì)

目前各國(guó)有人艦的建造成本不斷上升，導(dǎo)致各國(guó)海軍有人艦的保有數(shù)量始終無法提升，甚至在不斷地削減作戰(zhàn)艦艇的數(shù)量，同時(shí)艦艇上幾十至數(shù)百人的船員也是國(guó)家的寶貴資源，不能輕易損失。因此發(fā)展可在遠(yuǎn)洋航行作戰(zhàn)的中大型無人水面艦艇與有人艦艇編隊(duì)，作為保持海軍作戰(zhàn)能力的一個(gè)有效方法。

中大型無人水面艦艇的優(yōu)點(diǎn)有：①效費(fèi)比高，其運(yùn)行和維護(hù)成本較有人艦艇相對(duì)較低，如美國(guó)的海上獵人驗(yàn)證艇每日使用成本只有阿利·伯克級(jí)驅(qū)逐艦的幾十分之一。②可消耗性，無人水面艦艇建造成本較低，只需少數(shù)人員即可運(yùn)行，在服役后亦可較快形成戰(zhàn)斗力，因此在戰(zhàn)場(chǎng)中可用于吸引敵方火力，起到保護(hù)有人艦艇及作戰(zhàn)人員的作用。③生存能力強(qiáng)，相比同級(jí)別的有人艦艇，其較小的體積和較淺的吃水線亦可降低被擊中的概率。④干擾敵方判斷，數(shù)量眾多的無人水面艦艇，可通過模擬有人艦艇特征，使敵方無法判斷我方關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的位置，從而延長(zhǎng)其OODA回路的時(shí)間，為己方爭(zhēng)取先機(jī)。⑤火力強(qiáng)，中大型無人水面艦艇所配備的武器載荷，可以對(duì)目標(biāo)進(jìn)行飽和打擊，對(duì)目標(biāo)造成巨大損傷。

中大型無人水面艦艇與有人艦艇協(xié)同，帶來的優(yōu)點(diǎn)有：①降低技術(shù)難度，與純自主無人艦艇或無人編隊(duì)相比，有/無人編隊(duì)協(xié)同與在技術(shù)上更加容易實(shí)現(xiàn)，避免使用過于復(fù)雜的控制算法，降低對(duì)無人水面艦艇自主性的要求，并能更好地應(yīng)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)上的突發(fā)情況。同時(shí)有人艦的存在可以使無人水面艦艇在遭受干擾時(shí)順利完成任務(wù)。②作戰(zhàn)方式靈活，戰(zhàn)場(chǎng)多變的形式可能會(huì)超出目前無人水面艦艇自身算法的局限，而憑借有人艦艇指揮人員的豐富經(jīng)驗(yàn)，更好地應(yīng)對(duì)此類情況。③維護(hù)保障壓力小，有/無人編隊(duì)可實(shí)現(xiàn)無人平臺(tái)健康自主管理和有人艦船保障的有機(jī)結(jié)合，通過有人艦艇的輔助保障降低純無人平臺(tái)遠(yuǎn)距離航行自我保障壓力，提高無人艦艇的可靠性、可用性。

6 未來提高有/無人協(xié)同編隊(duì)效能的關(guān)鍵技術(shù)[13]

對(duì)于提高未來在遠(yuǎn)洋的海上有/無人協(xié)同作戰(zhàn)效能，所需解決的關(guān)鍵技術(shù)大致可分為2個(gè)方向：一個(gè)是提高無人艦艇的自主能力和協(xié)同能力，如對(duì)海自動(dòng)建航技術(shù)、基于綜合射頻的一體化探測(cè)及通信技術(shù)；另一個(gè)是提高中大型無人水面艦艇自身的穩(wěn)定性，如發(fā)展適應(yīng)遠(yuǎn)洋航行的艇型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、高智能的自主指控系統(tǒng)以及多重領(lǐng)域的隱身技術(shù)。

6.1 對(duì)海自動(dòng)建航技術(shù)

現(xiàn)階段，中大型無人水面艦艇主要隨有人艦隊(duì)執(zhí)行協(xié)同作戰(zhàn)任務(wù)，航程大、時(shí)間長(zhǎng)，亟待提升自主航行能力，對(duì)海自動(dòng)建航技術(shù)成為自主能力提升的主要約束。對(duì)海自動(dòng)建航技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)海面固定目標(biāo)和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的全自動(dòng)建航，為無人水面艦艇自主航行提高信息保障。該技術(shù)可將目標(biāo)聚類算法引入到數(shù)據(jù)處理中，基于聚類的思想對(duì)點(diǎn)跡進(jìn)行凝聚并采用“質(zhì)心算法”對(duì)點(diǎn)跡進(jìn)行估計(jì)以保證目標(biāo)點(diǎn)跡的穩(wěn)定性，對(duì)多個(gè)點(diǎn)跡數(shù)據(jù)，進(jìn)行點(diǎn)跡二次凝聚，保障目標(biāo)航跡的穩(wěn)定性。同時(shí)，還應(yīng)采用一體化的雷達(dá)、光點(diǎn)集成探測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，綜合應(yīng)用光電、射頻信息，通過射頻光電融合檢測(cè)技術(shù)，對(duì)海面目標(biāo)進(jìn)行定位、運(yùn)動(dòng)參數(shù)提取、分類識(shí)別、尺寸測(cè)量，為自動(dòng)建航提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)支撐。此外，還應(yīng)加強(qiáng)假目標(biāo)和虛警探測(cè)研究，采用類似基于雜波區(qū)域自動(dòng)識(shí)別的虛假航跡抑制技術(shù)，進(jìn)一步降低虛假目標(biāo)航跡產(chǎn)生概率，實(shí)現(xiàn)無人水面艦艇自主、可靠航行。

6.2 高效穩(wěn)定的通訊技術(shù)

無人水面艦艇作為有/無人艦艇編隊(duì)的能力增強(qiáng)倍增器，需要長(zhǎng)時(shí)間、頻繁對(duì)空中和海面目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)、跟蹤、識(shí)別，同時(shí)要完成大寬帶、低延時(shí)的態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)回傳，對(duì)偵察載荷的威力、通信系統(tǒng)的品質(zhì)提出了更高要求。目前，艦艇編隊(duì)的視距內(nèi)數(shù)據(jù)通信主要依托單獨(dú)配置的自組網(wǎng)通信數(shù)據(jù)鏈，通信距離、數(shù)據(jù)帶寬、傳輸延遲等核心能力相對(duì)較差，且復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下的抗干擾能力有限，容易與偵察載荷存在互相干擾，或被敵方干擾設(shè)備干擾。為提升通信系統(tǒng)傳輸帶寬、降低時(shí)延、提高抗干擾能力，應(yīng)該發(fā)展基于綜合射頻的一體化探測(cè)和通信技術(shù)，無人水面艦艇搭載多功能雷達(dá)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)探測(cè)的同時(shí)，依托雷達(dá)射頻通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)艦艇編隊(duì)的協(xié)同組網(wǎng)通信能力，將通信帶寬提高至30～50 M，利用定向窄波束傳輸提升通信系統(tǒng)在復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下的抗干擾能力。此外，還應(yīng)采用更為先進(jìn)的數(shù)據(jù)壓縮、加密、解壓技術(shù)，如跳頻、直接序列擴(kuò)頻、發(fā)射時(shí)間抖動(dòng)、雙脈沖符號(hào)、糾錯(cuò)編碼、交織檢錯(cuò)編碼等方法，提升傳輸效率和系統(tǒng)安全性；也要發(fā)展更先進(jìn)的算法，從而提高基于異構(gòu)傳感器的數(shù)據(jù)融合能力，并減少操作人員核對(duì)信息的時(shí)間[14]。

6.3 適應(yīng)遠(yuǎn)洋航行的艇型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

與江河及近海等風(fēng)浪較小的區(qū)域不同，中大型無人水面艦艇主要在遠(yuǎn)洋執(zhí)行任務(wù)，因此在設(shè)計(jì)時(shí)首先應(yīng)考慮無人水面艦艇的耐波性和穩(wěn)性，尤其要對(duì)艦艇重心嚴(yán)格控制，保證重量和浮力合理分布，避免在海上出現(xiàn)傾覆的危險(xiǎn)，以及減小在風(fēng)浪中持續(xù)航行時(shí)出現(xiàn)的航向偏離。其次艇型結(jié)構(gòu)應(yīng)足夠堅(jiān)固，保證艦艇可承載足夠的任務(wù)載荷。同時(shí)結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單，便于維護(hù)和控制成本[15]。

6.4 高智能的自主指控系統(tǒng)

中大型無人水面艦艇因噸位較大，在航行時(shí)存在較大的慣性，同時(shí)遠(yuǎn)洋存在的海浪、霧和大風(fēng)等環(huán)境因素，使得其控制過程相較小噸位無人水面艦艇更加復(fù)雜。因此需要使用高自主性的艦上指控系統(tǒng)，配合在艦艇上安裝的各類傳感器，對(duì)采集到的周圍環(huán)境變化及艦艇內(nèi)部各類設(shè)備的狀態(tài)變化，做出及時(shí)判斷和處理。未來可通過改進(jìn)指控系統(tǒng)的深度學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制及自主決策等技術(shù)，使中大型無人水面艦艇在進(jìn)行諸如作戰(zhàn)等復(fù)雜任務(wù)或應(yīng)對(duì)突發(fā)情況，需要人員及時(shí)介入并進(jìn)行控制時(shí)，可盡量減少參與的人員數(shù)量，降低無人水面艦艇對(duì)控制人員的依賴和要求，使得有/無人編隊(duì)在減少使用有人艦數(shù)量的情況下仍擁有同樣的作戰(zhàn)效能。

6.5 多重領(lǐng)域的隱身技術(shù)

中大型無人水面艦艇的高隱身性對(duì)完成遠(yuǎn)洋作戰(zhàn)任務(wù)有著極大幫助，一般包括雷達(dá)隱身、紅外隱身、聲隱身和電磁隱身。減小無人水面艦艇雷達(dá)特征的方法包括使用綜合桅桿和使用吸波材料。減小紅外特征的方法包括在船體使用絕熱涂料，在船體內(nèi)使用隔熱層，或在艦體上使用復(fù)合材料。減小聲波特征的方法包括使用改進(jìn)的推力技術(shù)，如電力和磁流體等，艦體內(nèi)安裝隔音罩，艦體使用吸聲涂層和消聲瓦等。減小電磁特征的方法則包括艦體使用低磁或無磁材料以及減少艦上電子設(shè)備的發(fā)射功率和使用時(shí)間等[16-17]。

上述各項(xiàng)技術(shù)的突破都可以極大地提高無人水面艦艇的性能，但在中大型無人水面艦艇上應(yīng)用眾多的先進(jìn)技術(shù)也勢(shì)必增加建造的成本，因此在設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)使用需求，綜合考慮對(duì)應(yīng)的性能指標(biāo)，從而使中大型無人水面艦艇的效費(fèi)比達(dá)到最大。

7 結(jié)束語

本文通過研究分析現(xiàn)有的空中和地面有/無人協(xié)同項(xiàng)目，對(duì)未來海上有人艦與中大型無人水面艦艇進(jìn)行有/無人協(xié)同編隊(duì)的作戰(zhàn)模式進(jìn)行了初步探索，并在此基礎(chǔ)上分析了有/無人編隊(duì)的特點(diǎn)，以及未來實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用所面臨的核心關(guān)鍵技術(shù)。無人水面艦艇的發(fā)展符合美國(guó)海軍提出的分布式作戰(zhàn)、馬賽克戰(zhàn)的作戰(zhàn)理念，當(dāng)所有的中大型無人水面艦艇都配備致命火力時(shí)，對(duì)手就必須消耗大量寶貴的偵察資源來確定所有艦船的位置，并保持跟蹤，且無法判斷是否有未被偵測(cè)到的艦艇，從而使敵人的行動(dòng)收到牽制。未來應(yīng)讓有/無人水面艦艇發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，補(bǔ)位增強(qiáng)，最大程度地提高有/無人編隊(duì)的作戰(zhàn)效能，從而使有/無人水面艦艇編隊(duì)成為顛覆現(xiàn)有海戰(zhàn)規(guī)則的新型作戰(zhàn)模式。