“蜂甲一體”作戰(zhàn)體系架構(gòu)研究?

樊延平 宗 迪，2

（1.陸軍裝甲兵學(xué)院 北京 100071）（2.中國(guó)人民解放軍61206部隊(duì) 北京 100043）

1 引言

在人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等高新技術(shù)飛速發(fā)展的背景下，無(wú)人蜂群和無(wú)人戰(zhàn)車(chē)等裝備的出現(xiàn)使未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)形態(tài)發(fā)生顛覆性變化，地面突擊作戰(zhàn)作為現(xiàn)代陸軍遂行的主要任務(wù)，亟需形成空地一體作戰(zhàn)能力，無(wú)人機(jī)蜂群編組小型靈活，整體能力突出，對(duì)于彌補(bǔ)地面裝甲作戰(zhàn)不足有天然的優(yōu)勢(shì)，能夠大大提升地面裝甲的整體作戰(zhàn)能力和作用空間。2012年美海軍研究生院Loc Pham［1］提出了無(wú)人機(jī)蜂群對(duì)海作戰(zhàn)的概念［2］；楊王詩(shī)劍［3］從理論上論述了無(wú)人機(jī)蜂群攻擊航母的可行性；2020年9月，航天科工集團(tuán)演示了無(wú)人機(jī)蜂群與地面裝甲車(chē)輛的協(xié)同配合，但目前實(shí)現(xiàn)的無(wú)人蜂群協(xié)同本質(zhì)上還是集群作戰(zhàn)，還沒(méi)有達(dá)到蜂群要求的人蜂交互，蜂群自主，涌現(xiàn)群體智能的效果。

著眼于地面突擊作戰(zhàn)空地一體協(xié)同作戰(zhàn)能力，將無(wú)人蜂群加入地面裝甲系統(tǒng)，開(kāi)展“蜂甲一體”作戰(zhàn)概念研究，并針對(duì)“蜂甲一體”中自主協(xié)同、態(tài)勢(shì)共享、通信互聯(lián)等關(guān)鍵問(wèn)題，融合作戰(zhàn)云和知識(shí)圖譜的優(yōu)勢(shì)能力設(shè)計(jì)基于CCKG的“蜂甲一體”作戰(zhàn)體系架構(gòu)，在此基礎(chǔ)上描述“蜂甲一體”作戰(zhàn)概念圖像，將作戰(zhàn)概念具象化，為陸軍地面突擊作戰(zhàn)運(yùn)用方式創(chuàng)新提供理論和技術(shù)支撐。

2 “蜂甲一體”作戰(zhàn)概念設(shè)計(jì)

作戰(zhàn)概念是軍事理論的核心環(huán)節(jié)，其設(shè)計(jì)更是作戰(zhàn)需求生成、作戰(zhàn)裝備研發(fā)的重要環(huán)節(jié)［4］，這里主要介紹“蜂甲一體”作戰(zhàn)概念中的基本內(nèi)涵、構(gòu)成要素和典型作戰(zhàn)樣式。

2.1 基本內(nèi)涵

如圖1、2，無(wú)人機(jī)加入裝甲作戰(zhàn)對(duì)地面裝甲體系作戰(zhàn)能力的彌補(bǔ)是顯而易見(jiàn)的，“蜂甲一體”中“蜂”是指具有一定智能化能力，能夠互聯(lián)互通的中小型無(wú)人機(jī)集群，與一般集群作戰(zhàn)的最大的區(qū)別在于蜂群的群體智能；“甲”是指地面裝甲突擊裝備，包括有人/無(wú)人戰(zhàn)車(chē)、坦克、步戰(zhàn)車(chē)、火力支援車(chē)等；“一體”是無(wú)人機(jī)蜂群和地面裝甲通過(guò)網(wǎng)絡(luò)鏈接打通地空鏈路，通過(guò)一定形式的編組形成整體作戰(zhàn)能力。

圖1 無(wú)人蜂群與坦克協(xié)同演示

圖2 步戰(zhàn)車(chē)與無(wú)人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)

因此提出“蜂甲一體”的基本作戰(zhàn)概念：“蜂甲一體”是由大量無(wú)人機(jī)（小型、中型）和地面裝甲裝備組成，以單平臺(tái)無(wú)人機(jī)和單個(gè)地面裝甲裝備的作戰(zhàn)能力、交互能力為基礎(chǔ)，以地面裝甲/裝甲集群、空中蜂群自適應(yīng)性和組網(wǎng)能力為核心，以系統(tǒng)群組智能涌現(xiàn)能力為期望［5］，基于開(kāi)放式體系架構(gòu)構(gòu)建的空地一體立體協(xié)同作戰(zhàn)體系，力圖實(shí)現(xiàn)人-蜂-甲全面鏈接，可遂行多樣化軍事任務(wù)，包括對(duì)地、空、近海目標(biāo)進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)打擊，戰(zhàn)略威懾等對(duì)抗行動(dòng)。

2.2 構(gòu)成要素

作戰(zhàn)概念設(shè)計(jì)的目的是通過(guò)構(gòu)建典型作戰(zhàn)場(chǎng)景，在未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)形成具體的作戰(zhàn)實(shí)施方案，參考作戰(zhàn)方案的內(nèi)容，如圖3在未來(lái)的“蜂甲一體”作戰(zhàn)概念中，戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境和作戰(zhàn)對(duì)手都更加廣泛多樣，不同于一般無(wú)人機(jī)群共同執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)，智能化戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下的“蜂甲一體”作戰(zhàn)概念戰(zhàn)斗方法可分為以下方面。

圖3 作戰(zhàn)概念要素構(gòu)成及關(guān)系

1）武器裝備。“蜂甲一體”中蜂群中多采用小型折疊翼無(wú)人機(jī)，根據(jù)自身載荷可分為偵察、電抗、火力等類(lèi)型，可車(chē)載或手動(dòng)發(fā)射，一輛裝甲車(chē)可配備8臺(tái)～15臺(tái)無(wú)人機(jī)。目前多采用多旋翼無(wú)人飛機(jī)，起飛和降落基本不受地形限制，甚至能在裝甲平臺(tái)上直接放飛，也可采取單兵背負(fù)微型無(wú)人蜂的方式，和裝甲平臺(tái)構(gòu)成“蜂＋甲”一體化。

2）力量編組。在執(zhí)行預(yù)定作戰(zhàn)任務(wù)中，可根據(jù)任務(wù)類(lèi)別分配“蜂甲”的類(lèi)別和數(shù)量，再通過(guò)威脅等級(jí)和防御能力智能規(guī)劃任務(wù)，選擇“蜂”的載荷，采取多模發(fā)射［6］，經(jīng)過(guò)一系列的協(xié)同動(dòng)作完成任務(wù)并進(jìn)行評(píng)估。可通過(guò)仿真手段對(duì)力量編組進(jìn)行評(píng)估，迭代出適用于軍隊(duì)編制體制的“蜂甲一體”力量編組。

3）作戰(zhàn)行動(dòng)?！胺浼滓惑w”中無(wú)人蜂群可充當(dāng)裝甲平臺(tái)的“眼睛”，蜂群前出偵察實(shí)現(xiàn)集群感知和態(tài)勢(shì)共享，依托戰(zhàn)術(shù)態(tài)勢(shì)指揮控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)人-蜂-甲互聯(lián)，對(duì)目標(biāo)進(jìn)多源偵察、察打一體、信息對(duì)抗、飽和攻擊等任務(wù)。

2.3 典型樣式

當(dāng)蜂群加入裝甲作戰(zhàn)平臺(tái)后，它們將能夠承擔(dān)更加多元化的作戰(zhàn)任務(wù)，下面列舉“蜂甲一體”的幾種典型作戰(zhàn)場(chǎng)景。

2.3.1 協(xié)同廣域偵察

“蜂甲一體”作戰(zhàn)中可進(jìn)行態(tài)勢(shì)信息共享，通過(guò)協(xié)同廣域偵察，提前獲取敵方裝甲、人員等目標(biāo)的位置，為未來(lái)射程超過(guò)30km的反坦克導(dǎo)彈提供目標(biāo)位置，甚至還能預(yù)警直升機(jī)，解決“甲”探測(cè)距離短、防護(hù)能力弱等問(wèn)題，提升裝甲平臺(tái)的戰(zhàn)場(chǎng)生存能力。

搜索并且發(fā)現(xiàn)任務(wù)區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)，進(jìn)行目標(biāo)指示與定位、動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤是后續(xù)等一系列作戰(zhàn)活動(dòng)的基礎(chǔ)和前提［7］。無(wú)人蜂群的加入為地面裝甲的偵測(cè)能力裝上了翅膀，充當(dāng)裝甲平臺(tái)的千里眼，蜂群前出執(zhí)行監(jiān)視偵察任務(wù)，依賴機(jī)載傳感器，實(shí)現(xiàn)蜂甲集群感知，偵察重點(diǎn)是部署在敵縱深的火炮陣地、堡壘、重要軍事設(shè)施等主要目標(biāo)。配置了多型傳感器的無(wú)人機(jī)蜂群也可在天基等探測(cè)手段的基礎(chǔ)上，通過(guò)多種偵察手段如紅外、雷達(dá)、光電的配合，對(duì)大型目標(biāo)進(jìn)行覆蓋式掃描，“蜂群”內(nèi)部通過(guò)態(tài)勢(shì)共享和多模信息融合完成對(duì)目標(biāo)的交叉定位、交叉印證，獲得更廣的探測(cè)范圍，更精確的定位，同時(shí)實(shí)時(shí)與裝甲平臺(tái)進(jìn)行態(tài)勢(shì)共享并傳回指揮所，也可直接發(fā)送給單兵，依托戰(zhàn)術(shù)態(tài)勢(shì)指揮控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)人-機(jī)-甲互聯(lián)。

2.3.2 輔助攻擊

輔助攻擊即“察打一體”，“蜂甲一體”執(zhí)行任務(wù)的過(guò)程就是對(duì)敵方的時(shí)敏目標(biāo)，如敵方最高級(jí)別指揮所、移動(dòng)防空設(shè)施等進(jìn)行無(wú)縫鏈接的偵察、打擊。裝甲平臺(tái)一般部署在前沿陣地，可偵察到近距離的目標(biāo)，而蜂群可以在任務(wù)區(qū)域大范圍搜索可疑目標(biāo)并對(duì)目標(biāo)實(shí)時(shí)多方位、多源的偵察和協(xié)同定位，通過(guò)信息融合和智能決策，由裝甲平臺(tái)和處于合適位置攜帶攻擊載荷的蜂群對(duì)目標(biāo)進(jìn)行協(xié)同攻擊。通常情況下，地面操控員基本不參與無(wú)人蜂群對(duì)預(yù)定固定目標(biāo)的打擊過(guò)程，但對(duì)于隨遇目標(biāo)，則需要操控員對(duì)無(wú)人機(jī)集群飛行的姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整，確保能順利發(fā)射攻擊載荷，一般是激光制導(dǎo)導(dǎo)彈。輔助攻擊對(duì)于平臺(tái)之間的協(xié)同控制要求非常高，在“傳感器-打擊”過(guò)程中要求實(shí)現(xiàn)極高的一致性。

由于自身平臺(tái)限制，無(wú)人機(jī)蜂群無(wú)法攜帶大當(dāng)量的殺傷性武器，因此蜂群對(duì)裝甲平臺(tái)的輔助不只是火力輔助，還可以是信息攻擊、通信干擾等，實(shí)現(xiàn)綜合輔助效能，“小精靈”無(wú)人機(jī)就可對(duì)敵方進(jìn)行電子壓制，隨后由蜂群對(duì)打擊目標(biāo)的毀傷結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，以確定是否發(fā)動(dòng)二次攻擊，評(píng)估同樣由人機(jī)智能決策相結(jié)合來(lái)完成。

2.3.3 超飽和消耗攻擊

“蜂甲一體”的另外一個(gè)作用就是徹底消滅游擊戰(zhàn)的生存空間。游擊戰(zhàn)被認(rèn)為是敵我對(duì)抗中弱勢(shì)一方的最有效抵抗手段，但是在蜂群系統(tǒng)面前將失去作用。有了蜂群的裝甲力量?jī)?yōu)勢(shì)進(jìn)一步擴(kuò)大，很大程度上降低了被偷襲的可能，很難再用非對(duì)稱(chēng)手段來(lái)抵抗。飽和攻擊是指防御方的瞬時(shí)防御能力有一個(gè)上限，當(dāng)攻擊方同時(shí)攻擊的力量超出防御方瞬時(shí)防御能力上限時(shí)，防御方將很快崩潰的一種作戰(zhàn)概念［8］。單平臺(tái)無(wú)人機(jī)成本低，無(wú)人蜂群數(shù)量多可消耗，在戰(zhàn)場(chǎng)上被打掉幾架也不影響作戰(zhàn)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，其余的集群仍可正常執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)，并通過(guò)引導(dǎo)裝甲火力進(jìn)行精確式打擊，可最大程度上消耗、打擊敵重要目標(biāo)和有生力量。

“蜂甲一體”作戰(zhàn)體系中還可通過(guò)大量低成本的無(wú)人機(jī)作為誘餌，壓制敵防空系統(tǒng)，如DARPA開(kāi)展的“小型空射誘餌”（MALD）項(xiàng)目，利用小型空射干擾機(jī)引誘敵方防空系統(tǒng)，消耗敵方的防空導(dǎo)彈，然后通過(guò)高速導(dǎo)彈摧毀對(duì)方的導(dǎo)彈陣地［9］。

3 “蜂甲一體”作戰(zhàn)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)

“蜂甲一體”作戰(zhàn)體系中自主協(xié)同和智能決策需要巨大的計(jì)算能力和數(shù)據(jù)分析能力，缺乏最優(yōu)解，因此以資源共享和數(shù)據(jù)智能分析為目標(biāo)，提出基于作戰(zhàn)云和知識(shí)圖譜融合的CCKG（Combat Cloud&KnowledgeGraph）“蜂甲一體”作戰(zhàn)體系架構(gòu)。

3.1 總體架構(gòu)

“作戰(zhàn)云”是美空軍提出的在戰(zhàn)場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)分發(fā)和信息共享的總體網(wǎng)絡(luò)，可增強(qiáng)平臺(tái)上傳感器、射手和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的戰(zhàn)術(shù)性能、決策制定、指揮與控制，共享實(shí)時(shí)戰(zhàn)術(shù)信息［10］?！白鲬?zhàn)云”可提供動(dòng)態(tài)、可改變的云資源池，依托云技術(shù)把各個(gè)作戰(zhàn)平臺(tái)的資源匯集成“云”，并整合整個(gè)作戰(zhàn)體系中的作戰(zhàn)資源，實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)信息高度共享—作戰(zhàn)平臺(tái)優(yōu)化合作，完成高融合度、高作戰(zhàn)效能的指揮控制過(guò)程。知識(shí)圖譜可提供組織、管理、應(yīng)用這些云中海量數(shù)據(jù)資源的工具，通過(guò)信息抽取、知識(shí)融合、知識(shí)加工把作戰(zhàn)云中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為知識(shí)［11］，使數(shù)據(jù)產(chǎn)生智能，為作戰(zhàn)指揮員提供決策支持。如圖4所示從數(shù)據(jù)層面實(shí)現(xiàn)人—蜂—甲互聯(lián)，建立以知識(shí)為核心的作戰(zhàn)體系，最終實(shí)現(xiàn)在認(rèn)知域、信息域、物理域?qū)用嫒轿粦?zhàn)場(chǎng)感知、認(rèn)知、行動(dòng)的互聯(lián)、互通乃至互操作［12］。

圖4 基于CCKG的“蜂甲一體”作戰(zhàn)體系架構(gòu)

3.2 運(yùn)行方式

基于CCKG的“蜂甲一體”作戰(zhàn)概念體系架構(gòu)的運(yùn)行方式如下。

1）分布式動(dòng)態(tài)、彈性資源共享。“作戰(zhàn)云”是“蜂甲一體”中單個(gè)平臺(tái)互聯(lián)的基礎(chǔ)，采用異構(gòu)聚合網(wǎng)鏈，構(gòu)建去中心的2.0版本空地分布式網(wǎng)鏈架構(gòu)，以網(wǎng)狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)突破信息融合邊界，擺脫不同平臺(tái)的限制，實(shí)現(xiàn)人-機(jī)-甲互聯(lián)和實(shí)時(shí)資源共享，分布式執(zhí)行作戰(zhàn)命令，從體系對(duì)抗轉(zhuǎn)變?yōu)樵茖?duì)抗。

2）按需提供服務(wù)，信息選擇性公開(kāi)。每一個(gè)作戰(zhàn)平臺(tái)都是一個(gè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)匯聚后利用指揮員的知識(shí)和系統(tǒng)智能分析形成情報(bào)分析服務(wù)，按照用戶需求根據(jù)不同的作戰(zhàn)任務(wù)自主指揮控制或?yàn)橹笓]員提供輔助決策。在CCKG體系架構(gòu)中資源服務(wù)與情報(bào)分析都可針對(duì)不同的用戶設(shè)置權(quán)限，不同等級(jí)的作戰(zhàn)人員能夠接觸到的信息量是不同的，確保了作戰(zhàn)行動(dòng)中軍事信息的安全性。

3）架構(gòu)靈活可重組，情報(bào)分析智能決策。不同于以網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)為基礎(chǔ)的聯(lián)合火力打擊，CCKG以可動(dòng)態(tài)重組功能服務(wù)為架構(gòu)，在時(shí)空一致、同步的條件下實(shí)時(shí)響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)資源快速重組，這個(gè)架構(gòu)是循環(huán)往復(fù)不斷更新的。知識(shí)圖譜強(qiáng)大的知識(shí)理解、計(jì)算分析、數(shù)據(jù)管理能力使得大量傳感器搜集到的情報(bào)可以得到很好的處理，這些多元、異質(zhì)的數(shù)據(jù)通過(guò)知識(shí)圖譜的關(guān)聯(lián)融合、人-機(jī)智能分析，輔助指揮員從海量戰(zhàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)中萃取關(guān)鍵情報(bào)，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為可操作的決策指揮能力。

4）跨域自適應(yīng)任務(wù)協(xié)同。應(yīng)用CCKG架構(gòu)最終落到控制中心的“蜂甲一體”應(yīng)用終端，在自適應(yīng)完成作戰(zhàn)任務(wù)的過(guò)程中，這個(gè)體系架構(gòu)最大限度實(shí)現(xiàn)了戰(zhàn)場(chǎng)感知、認(rèn)知的共享及融合，作戰(zhàn)資源的動(dòng)態(tài)聚能和釋放，作戰(zhàn)任務(wù)的臨時(shí)受領(lǐng)和作戰(zhàn)企圖的即時(shí)達(dá)成，以及跨領(lǐng)域作戰(zhàn)能力的互補(bǔ)增效［13］。

3.3 典型目標(biāo)圖像

基于CCKG體系架構(gòu)，“蜂甲一體”作戰(zhàn)突破了異構(gòu)平臺(tái)的限制，打破了地空壁壘，共享戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)，并在情報(bào)智能分析系統(tǒng)中利用大數(shù)據(jù)挖掘等先進(jìn)人工智能技術(shù)為指揮員提供輔助決策信息。如圖5運(yùn)用可視化的方式重點(diǎn)描述作戰(zhàn)概念的構(gòu)成要素和組成關(guān)系，為后續(xù)作戰(zhàn)應(yīng)用提供實(shí)施方案的基本藍(lán)圖。

無(wú)人蜂群和地面裝甲在加載初始作戰(zhàn)任務(wù)后，基于戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的變化進(jìn)行自主判斷，依靠預(yù)設(shè)的規(guī)則約束，在不需要人為干預(yù)或盡可能少的人為干預(yù)情況下，協(xié)同完成預(yù)定的作戰(zhàn)任務(wù)［14］。如圖6，“蜂甲一體”O(jiān)ODA閉環(huán)為蜂甲自主感知—蜂甲自主偵察—蜂甲自主目標(biāo)識(shí)別—蜂甲自主/輔助決策攻擊—蜂甲自主防護(hù)的戰(zhàn)斗，實(shí)施跨域聯(lián)合作戰(zhàn)，從綜合火力打擊轉(zhuǎn)變到聯(lián)合效果作戰(zhàn)。

“蜂甲一體”作戰(zhàn)概念與空地一體協(xié)同作戰(zhàn)概念最大的區(qū)別就是蜂甲的高度自主性，理想條件下蜂群可以完全達(dá)到無(wú)人自主控制，與地面有人/無(wú)人裝甲系統(tǒng)配合涌現(xiàn)群體智能?！胺浼滓惑w”作戰(zhàn)概念具有無(wú)人化、立體化、智能化、功能分布化、低成本、高持久力等特點(diǎn)，且集合了雙方優(yōu)勢(shì)能力的作戰(zhàn)體系可以把作戰(zhàn)效能最大化，達(dá)到n+n＞2n的效果?？梢灶A(yù)見(jiàn)，未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)上“蜂甲一體”可作為一種非對(duì)稱(chēng)手段，打擊敵方高價(jià)值的作戰(zhàn)系統(tǒng)，這種跨界融合優(yōu)勢(shì)作戰(zhàn)能力的方式也是“蜂甲一體”作戰(zhàn)概念的制勝機(jī)理。

4 結(jié)語(yǔ)

無(wú)人裝備的出現(xiàn)例如無(wú)人蜂群、無(wú)人戰(zhàn)車(chē)等改變了未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)和武器裝備發(fā)展思路，在“蜂甲一體”體作戰(zhàn)概念中基于CCKG的體系架構(gòu)運(yùn)用作戰(zhàn)云、知識(shí)圖譜等手段把蜂群與裝甲平臺(tái)進(jìn)行一體化融合，打通空地鏈路，可通過(guò)在裝甲平臺(tái)的戰(zhàn)術(shù)態(tài)勢(shì)指控終端和單兵智能終端融合加載無(wú)人機(jī)蜂群操控軟件，實(shí)現(xiàn)蜂-甲指揮控制一體化，賦予了“鋼鐵洪流”新的生命力。但蜂甲平臺(tái)之間的互操作性和信息安全性等問(wèn)題仍存在，“蜂甲一體”中自主協(xié)同、動(dòng)態(tài)重規(guī)劃以及通信網(wǎng)關(guān)等關(guān)鍵技術(shù)也需要進(jìn)一步開(kāi)展研究。