有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)模式及關(guān)鍵技術(shù)研究

孫盛智 孟春寧 侯妍 蔡曉斌

摘 要： 隨著軍事技術(shù)不斷進(jìn)步， 無人機在軍事作戰(zhàn)方面得到越來越廣泛的應(yīng)用， 發(fā)揮著越來越重要的作用， 有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)模式必將成為未來一種重要的作戰(zhàn)方式。 針對無人機在協(xié)同作戰(zhàn)體系中的應(yīng)用， 構(gòu)建有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)， 研究有人/無人機被動集中式、 半主動分布式和駐地分布式協(xié)同作戰(zhàn)模式， 提出支撐未來有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)的關(guān)鍵技術(shù)， 對提升協(xié)同作戰(zhàn)能力具有重要的現(xiàn)實意義和理論意義。

關(guān)鍵詞： 無人機; 協(xié)同作戰(zhàn); 作戰(zhàn)模式; 關(guān)鍵技術(shù); 作戰(zhàn)能力

中圖分類號： ?TJ85; V279 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：??? A 文章編號： 1673-5048（2021）05-0033-05

0 引? 言

近些年， 隨著無人機在近幾次局部戰(zhàn)爭中的廣泛應(yīng)用， 各軍事強國正試圖利用有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)來彌補傳統(tǒng)作戰(zhàn)力量在信息化作戰(zhàn)上的劣勢。 信息化戰(zhàn)場環(huán)境下， 利用有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)， 充分發(fā)揮其作戰(zhàn)能力并進(jìn)行互補增效， 是提高作戰(zhàn)效能的重要手段[1-2]。 雖然當(dāng)前無人機的智能化水平尚無法支撐其在作戰(zhàn)行動中完全實現(xiàn)“自主”作戰(zhàn)， 但是通過有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)， 可以充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢， 提高無人機智能化水平和整體作戰(zhàn)效能， 彌補現(xiàn)有作戰(zhàn)模式的缺點， 是未來信息化戰(zhàn)爭重要的作戰(zhàn)方式[3]。

1 有人/無人機作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)

有人/無人機作戰(zhàn)體系包括地面指揮中心、 指揮機、 有人/無人機編組三類實體構(gòu)成， 利用高度信息化的作戰(zhàn)體系實現(xiàn)指揮機、 有人機和無人機之間的有序高效協(xié)同。 隨著智能化技術(shù)的發(fā)展， 指揮機并非必須固定在有人機上， 未來高度智能化的無人機同樣可以成為指揮機。 有人機與無人機協(xié)同遂行作戰(zhàn)任務(wù)過程中， 如果某個有人機或無人機被擊毀， 失去相應(yīng)的作戰(zhàn)能力， 則通過信息交互技術(shù)實現(xiàn)作戰(zhàn)體系的自動調(diào)整， 將該平臺的作戰(zhàn)職責(zé)自動遷移至其他作戰(zhàn)平臺上， 從而實現(xiàn)作戰(zhàn)體系的柔性重組， 提高其抗毀能力。 結(jié)合有人機與無人機協(xié)同作戰(zhàn)的組織關(guān)系， 構(gòu)建具有層次化特征的作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)， 如圖1所示。

有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)的關(guān)鍵是合理分解作戰(zhàn)任務(wù)， 優(yōu)化配置作戰(zhàn)資源， 快速、 高效達(dá)成作戰(zhàn)目標(biāo)。 信息化作戰(zhàn)體系的運行貫穿于作戰(zhàn)行動全過程， 根據(jù)作戰(zhàn)進(jìn)程可以將體系運行過程分為四個步驟： 一是由地面指揮中心依據(jù)作戰(zhàn)需求， 快速生成作戰(zhàn)任務(wù)， 并借助作戰(zhàn)決策系統(tǒng)實現(xiàn)作戰(zhàn)任務(wù)的分解， 將作戰(zhàn)任務(wù)下發(fā)至各指揮機; 二是指揮機利用作戰(zhàn)規(guī)劃系統(tǒng)對分配的作戰(zhàn)任務(wù)進(jìn)行深度分解， 形成可執(zhí)行的

作戰(zhàn)子任務(wù)， 并下發(fā)至各有人/無人機編組; 三是各有人/無人機編組領(lǐng)取任務(wù)后， 對編組執(zhí)行的局部任務(wù)進(jìn)行優(yōu)化， 并建立局部協(xié)同作戰(zhàn)方案， 遂行作戰(zhàn)子任務(wù); 四是各有人/無人機編組將作戰(zhàn)任務(wù)的執(zhí)行狀態(tài)反饋至指揮機和地面指揮中心， 由指揮

機統(tǒng)籌作戰(zhàn)任務(wù)的局部執(zhí)行情況， 形成局部作戰(zhàn)態(tài)勢， 地面指揮中心統(tǒng)籌作戰(zhàn)任務(wù)的整體執(zhí)行情況， 形成整體作戰(zhàn)態(tài)勢， 并根據(jù)所形成的局部和整體作戰(zhàn)態(tài)勢， 優(yōu)化局部和整體作戰(zhàn)方案， 將優(yōu)化方案以作戰(zhàn)任務(wù)的方式反饋至各有人/無人機編組， 從而實現(xiàn)有人機和無人機閉環(huán)式協(xié)同作戰(zhàn)。

2 有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)模式

美軍在“第三次抵消戰(zhàn)略”中提出有人/無人機作戰(zhàn)編隊， 旨在利用有人和無人機系統(tǒng)之間的有效協(xié)同， 大力激發(fā)體系作戰(zhàn)能力[4-5]。 根據(jù)無人機的智能化水平， 有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)可以劃分為三種模式： 一是有人/無人機被動集中式協(xié)同作戰(zhàn)模式， 即無人機無智能化， 有人機通過遙控?zé)o人機被動參與作戰(zhàn); 二是有人/無人機半主動分布式協(xié)同作戰(zhàn)模式，? 即無人機具有局部智能化， 與有人機進(jìn)行半自主協(xié)同作戰(zhàn); 三是有人/無人機駐地分布式協(xié)同作戰(zhàn)模式， 即無人機具有全局智能化， 與有人機實現(xiàn)全自主協(xié)同作戰(zhàn)。

2.1 有人/無人機被動集中式協(xié)同作戰(zhàn)模式

“被動集中式”是機械化條件下的有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)模式， 處于協(xié)同作戰(zhàn)的初級階段， 是最原始的作戰(zhàn)模式。 “被動集中式”作戰(zhàn)模式的指揮機全程固定在有人機上， 無人機配合有人機完成作戰(zhàn)任務(wù)， 其核心思想是不單獨依靠多用途有人機獨立完成相應(yīng)的作戰(zhàn)任務(wù)， 而是將各種作戰(zhàn)能力分散加載到多種無人機上， 由有人機控制無人機協(xié)同作戰(zhàn)。 因此， 如果有人機被擊毀， 將極大影響作戰(zhàn)進(jìn)程， 而無人機被擊毀， 將一定程度上影響作戰(zhàn)進(jìn)程。 有人/無人機被動集中式協(xié)同作戰(zhàn)模式將包括少量有人機和大量無人機， 有人機駕駛員作為戰(zhàn)斗指揮者和決策者， 負(fù)責(zé)作戰(zhàn)任務(wù)的分配和實施， 而無人機則用于執(zhí)行相對危險或相對簡單的單項任務(wù)（如電子干擾或空中偵察等）[6-7]。 有人機是被動集中式協(xié)同作戰(zhàn)的核心， 具有很強的指揮控制能力， 與無人機之間是一種主從關(guān)系， 有人機對無人機的飛行軌跡、 通信保障、 有效載荷和任務(wù)執(zhí)行等多個層面進(jìn)行有效的控制。 有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)需要其之間具有良好的互連、 互通和互操作能力， 它們之間的信息交互可以按作戰(zhàn)進(jìn)程自動發(fā)起， 也可以由有人機根據(jù)作戰(zhàn)需求隨時發(fā)起。 有人機根據(jù)戰(zhàn)場態(tài)勢的變化， 能夠及時傳輸作戰(zhàn)指令給無人機， 必要的時候?qū)o人機飛行進(jìn)行人工干預(yù)， 同時， 無人機能夠?qū)@取的戰(zhàn)場情報數(shù)據(jù)、 作戰(zhàn)任務(wù)執(zhí)行狀態(tài)以及自身運行情況及時反饋給有人機。 綜合上述信息， 有人機駕駛員對戰(zhàn)場態(tài)勢進(jìn)行分析判斷， 及時調(diào)整作戰(zhàn)計劃， 并指揮無人機協(xié)同有人機完成相應(yīng)的作戰(zhàn)任務(wù)。

有人/無人機被動集中式協(xié)同作戰(zhàn)可以降低作戰(zhàn)體系的復(fù)雜性， 減少無人機之間的通信， 適用于小規(guī)模、 近距離的有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)模式。

有人/無人機被動集中式協(xié)同作戰(zhàn)模式如圖2所示。

2.2 有人/無人機半主動分布式協(xié)同作戰(zhàn)模式

“半主動分布式”是信息化條件下的有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)模式， 處于協(xié)同作戰(zhàn)的中級階段， 是目前普遍應(yīng)用的作戰(zhàn)模式。 “半主動分布式”作戰(zhàn)模式的指揮機基本固定在有人機上， 但在局部空間也存在無人機獨立完成作戰(zhàn)任務(wù)， 其核心思想是不再依靠高價值多用途有人機獨立完成相應(yīng)的作戰(zhàn)任務(wù)， 而是將各種能力分散加載到多種無人機上， 相比較“被動集中式”， 不是簡單的有人機控制無人機， 而是增加了無人機之間的信息交互， 由有人/無人機協(xié)同決策。 雖然有人機對作戰(zhàn)進(jìn)程的影響要大于無人機， 但是有人機被擊毀對作戰(zhàn)進(jìn)程的影響要低于“被動集中式”。 有人/無人機半主動分布式協(xié)同作戰(zhàn)模式不但包括大量的有人機和無人機， 而且有人機的指揮決策功能部分被智能化無人機取代， 無人機可以通過捕捉局部戰(zhàn)場態(tài)勢的變化， 快速作出決策， 并分配相應(yīng)的作戰(zhàn)任務(wù)給最優(yōu)的有人/無人機， 及時完成局部作戰(zhàn)任務(wù)。 在作戰(zhàn)任務(wù)執(zhí)行過程中， 無人機不再是單純的執(zhí)行機， 而成為具有部分指揮決策功能的指揮機。 無人機依據(jù)局部作戰(zhàn)任務(wù)需求， 分析戰(zhàn)場態(tài)勢的變化， 判斷戰(zhàn)場目標(biāo)的威脅程度， 優(yōu)化分配傳感器和火力打擊等資源， 形成分布式傳感器資源和火力資源的使用決策， 下達(dá)科學(xué)合理的指揮協(xié)同命令， 協(xié)調(diào)分散配置的有人機與無人機高效協(xié)同完成局部作戰(zhàn)任務(wù)。 該作戰(zhàn)模式以大容量、 高效、 快速的信息傳輸網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)， 以協(xié)同作戰(zhàn)任務(wù)規(guī)劃為核心， 綜合機載雷達(dá)、 無人偵察機、 無人察打機等多類傳感器設(shè)備在多維空間監(jiān)視戰(zhàn)場態(tài)勢， 為火力打擊平臺提供精確的目標(biāo)指示[8]。

4 結(jié)? 論

本文構(gòu)建了有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)， 研究有人/無人機被動集中式、 半主動分布式和駐地分布式協(xié)同作戰(zhàn)模式， 提出支撐未來有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)的關(guān)鍵技術(shù)， 但是并沒有分析關(guān)鍵技術(shù)對協(xié)同作戰(zhàn)能力的貢獻(xiàn)率。 下一步將通過定量分析和定性分析相結(jié)合的方法， 設(shè)定貢獻(xiàn)率評估指標(biāo)， 研究關(guān)鍵技術(shù)對協(xié)同作戰(zhàn)能力的影響， 為關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)提供科學(xué)合理的發(fā)展路線圖。

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Research on the Collaborative Operational Mode and Key

Technologies of Manned/Unmanned Aerial Vehicles

Sun Shengzhi1*， Meng Chunning1， Hou Yan2， Cai Xiaobin3

（1. China Coast Guard Academy， Ningbo 315801， China;

2. Aerospace Command College， Space Engineering University， Beijing 101416， China;

3.Unit 93196 of PLA， Urumqi 841700， China）

Abstract：? With the continuous progress of military technology，?? unmanned aerial vehicles have been more and more widely used in military operation and play an increasingly important role. The collaborative operational mode of manned/unmanned aerial vehicles will surely become an important operational mode in the future. According to the application of unmanned aerial vehicles in the collaborative operational system，?? the manned/unmanned aerial vehicles collaborative operational architecture is constructed，?? and the passive centralized，?? semi-active distributed and resident distributed collaborative operational modes of manned/unmanned aerial vehicles are studied，?? and key technologies for supporting future manned/unmanned aerial vehicles collaborative operation are proposed. It is of great practical and theoretical significance to enhance the capability of collaborative operation.

Key words：? unmanned aerial vehicle; collaborative operation; operational mode; key technology; operational capability