空中無人蜂群作戰(zhàn)發(fā)展現(xiàn)狀及對(duì)抗策略研究

張 博， 梁延峰， 李建營(yíng)， 趙 然， 趙艷艷

(1. 中國(guó)電子科學(xué)研究院， 北京 100041； 2. 中國(guó)人民解放軍93128部隊(duì)， 北京 100000)

0 引 言

無人“蜂群”以數(shù)量多、智能化為主要特點(diǎn)，可以通過智能協(xié)同的密集飽和攻擊對(duì)敵方進(jìn)行打擊，這使其成為戰(zhàn)場(chǎng)上的一種主要威脅。

各國(guó)已圍繞蜂群作戰(zhàn)展開激烈競(jìng)爭(zhēng)，相繼開展大量戰(zhàn)法演練試驗(yàn)，美國(guó)開展進(jìn)攻性使能戰(zhàn)術(shù)項(xiàng)目設(shè)想利用無人機(jī)、無人車組成的蜂群在復(fù)雜城市環(huán)境中完成作戰(zhàn)任務(wù)，驗(yàn)證蜂群戰(zhàn)術(shù)的可行性。俄羅斯在真實(shí)作戰(zhàn)背景下開展有人機(jī)和無人機(jī)組成的蜂群進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)演練。

蜂群作戰(zhàn)取得了一定的實(shí)戰(zhàn)戰(zhàn)果。2020年阿塞拜疆在納卡地區(qū)爆發(fā)的軍事沖突中運(yùn)用無人機(jī)蜂群對(duì)亞美尼亞地面部隊(duì)發(fā)動(dòng)攻擊，攜帶武器載荷的無人機(jī)蜂群摧毀了大量敵方的坦克、武裝車輛、防空導(dǎo)彈系統(tǒng)，左右了戰(zhàn)場(chǎng)局勢(shì)。2021年以色列在和哈馬斯沖突當(dāng)中，利用無人機(jī)蜂群在邊境附近的城市作戰(zhàn)環(huán)境中實(shí)行偵察打擊任務(wù)，摧毀了哈馬斯數(shù)十個(gè)武裝目標(biāo)。導(dǎo)致敵方進(jìn)行的突擊隊(duì)滲透、伏擊和狙擊手戰(zhàn)術(shù)遭到失敗。

在未來戰(zhàn)爭(zhēng)當(dāng)中，蜂群將承擔(dān)更加重要的角色，為充分獲取“蜂群”帶來的作戰(zhàn)紅利及抵消其帶來的威脅，梳理其發(fā)展現(xiàn)狀，研究蜂群作戰(zhàn)關(guān)鍵技術(shù)手段，構(gòu)建可行的對(duì)抗策略具有重要意義。

1 概 述

1.1 蜂群概念

蜂群的概念來源于自然界。魚、鳥、蜜蜂、螞蟻等生物個(gè)體結(jié)構(gòu)特別簡(jiǎn)單，但在群體行為中，時(shí)常通過個(gè)體之間豐富的信息交流，排列成一定的隊(duì)形，以形成整體優(yōu)勢(shì)來幫助它們完成較為復(fù)雜的任務(wù)，表現(xiàn)出明顯的智能行為。這種通過個(gè)體間的交互以及個(gè)體與外界環(huán)境的交互，能展現(xiàn)出來一種集體行為稱為蜂群行為。

蜂群作戰(zhàn)是指將大量能力近似的單體平臺(tái)構(gòu)成蜂群體系，通過規(guī)則簡(jiǎn)單的相互間自主協(xié)同，融合成一個(gè)信息共享、功能互補(bǔ)、戰(zhàn)術(shù)協(xié)同的作戰(zhàn)群體，可以使整個(gè)體系像一個(gè)平臺(tái)一樣，以更高的性能遂行各種作戰(zhàn)任務(wù)。蜂群作戰(zhàn)具有去中心化、抗毀性、低成本、能力分散性等特點(diǎn)，具備形成非對(duì)稱新質(zhì)作戰(zhàn)能力的潛力。

1.2 概念演進(jìn)

美國(guó)最早意識(shí)到“蜂群”作戰(zhàn)模式的巨大優(yōu)勢(shì)，提出了無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)概念，在無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)理論體系構(gòu)想、關(guān)鍵技術(shù)突破、作戰(zhàn)樣式研究、能力演示驗(yàn)證等多方面處于領(lǐng)先地位。

20世紀(jì)初，DARPA率先啟動(dòng)了無人機(jī)“蜂群”空中戰(zhàn)役研究計(jì)劃。2014年，美國(guó)智庫新美國(guó)安全中心在《戰(zhàn)場(chǎng)機(jī)器人Ⅱ：即將到來的“蜂群”》報(bào)告中，首次系統(tǒng)提出無人系統(tǒng)“蜂群”戰(zhàn)術(shù)[1]。2015年，美國(guó)防部提出第三次抵消戰(zhàn)略，美國(guó)防部將無人機(jī)“蜂群”作為其五大關(guān)鍵技術(shù)之一，至此無人機(jī)“蜂群”作戰(zhàn)概念被官方正式提出。2015年，美空軍發(fā)布《空軍未來作戰(zhàn)概念》戰(zhàn)略文件，對(duì)美空軍2035年目標(biāo)進(jìn)行戰(zhàn)略規(guī)劃，提出了無人機(jī)蜂群協(xié)同高超聲速導(dǎo)彈的作戰(zhàn)設(shè)想。2016年，美國(guó)空軍發(fā)布了《2016-2036小型無人機(jī)系統(tǒng)發(fā)展計(jì)劃》，提出在未來10～20年實(shí)現(xiàn)“蜂群”作戰(zhàn)概念目標(biāo)。“蜂群”發(fā)展脈絡(luò)如圖1所示。

圖1 “蜂群”發(fā)展脈絡(luò)

近年來，隨著美國(guó)對(duì)無人機(jī)“蜂群”研究的推進(jìn)，蜂群無人機(jī)速度越來越快、外形趨于流線化設(shè)計(jì)、武器載荷能力不斷增強(qiáng)，無人機(jī)與導(dǎo)彈之間的界限越來越模糊。受無人機(jī)“蜂群”作戰(zhàn)啟發(fā)，智能彈群作戰(zhàn)以其特有的優(yōu)勢(shì)成為美國(guó)當(dāng)前蜂群作戰(zhàn)發(fā)展的重點(diǎn)。借助其無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)技術(shù)成果，美國(guó)智能彈群的研究的先進(jìn)性和理論的前瞻性同樣處于領(lǐng)先水平。

2016年，美國(guó)防部對(duì)外發(fā)布了《武器技術(shù)利益共同體》，明確將“對(duì)抗一體化防空系統(tǒng)”列為美軍防御性作戰(zhàn)任務(wù)之一。2017年，美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室發(fā)布廣泛機(jī)構(gòu)公告(BAA-AFRL-WK-2017-0002-01)，開展“灰狼”導(dǎo)彈技術(shù)演示驗(yàn)證項(xiàng)目。2019年11月，美空軍裝備司令部將“金帳汗國(guó)”智能彈群項(xiàng)目列為首批“先鋒項(xiàng)目”，該項(xiàng)目作為“大幅改變空軍作戰(zhàn)樣式和空中力量運(yùn)用方式”的項(xiàng)目，將獲得優(yōu)先發(fā)展。2019年，美空軍發(fā)布《2030科技戰(zhàn)略》，提出推動(dòng)無人機(jī)群和智能導(dǎo)彈的發(fā)展。新制“蜂群”概念不再單指無人機(jī)蜂群，也同樣可以是智能彈群。

1.3 蜂群特點(diǎn)及典型作戰(zhàn)樣式

(1)功能分布，智能協(xié)同

“蜂群”具有規(guī)模化、分布式、智能化等基本特征。大規(guī)模小型蜂群平臺(tái)分布承載多個(gè)任務(wù)功能子系統(tǒng)，借助蜂群通信網(wǎng)絡(luò)智能協(xié)同，從而實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的在大型平臺(tái)上高度集成的任務(wù)功能。

(2)去中心化，自愈抗毀

“蜂群”具有去中心化、自組織性等特征。蜂群的去中心化特性可避免系統(tǒng)由于單個(gè)的節(jié)點(diǎn)失能、受損而導(dǎo)致的全系統(tǒng)崩潰，規(guī)避了整個(gè)系統(tǒng)對(duì)某個(gè)單一節(jié)點(diǎn)的依賴性；當(dāng)蜂群中的某個(gè)或某些節(jié)點(diǎn)失能或受損時(shí)，蜂群的自組織特性可依據(jù)應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行自調(diào)整，為系統(tǒng)提供自愈能力以完成既定任務(wù)。

(3)成本低廉，高效費(fèi)比

組成“蜂群”的個(gè)體平臺(tái)與有人機(jī)相比由于不需要考慮作戰(zhàn)人員安全，減少了各種生命維持系統(tǒng)成本，不需要考慮平臺(tái)損壞，減少了換機(jī)成本。蜂群平臺(tái)個(gè)體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用小型化、低成本設(shè)計(jì)，隨著制造工藝的提高，研發(fā)和制造成本持續(xù)降低。蜂群化系統(tǒng)在敵我對(duì)抗交換成本方面提供巨大優(yōu)勢(shì)。敵方應(yīng)對(duì)大量的低成本蜂群個(gè)體需要消耗數(shù)十上百倍的價(jià)值的導(dǎo)彈、火炮來進(jìn)行防御。

“蜂群”作戰(zhàn)借助其低成本、規(guī)?；瘍?yōu)勢(shì)，遵循“以數(shù)量取勝”原則，具備信息獲取、預(yù)警及通信中繼、奪取戰(zhàn)場(chǎng)電磁權(quán)、目標(biāo)指引、戰(zhàn)場(chǎng)運(yùn)輸、攻擊及支援等戰(zhàn)場(chǎng)應(yīng)用特點(diǎn)。其中，對(duì)敵開展飽和攻擊是其致勝法寶。由無人機(jī)、導(dǎo)彈組成的“蜂群”通過攜帶不同的任務(wù)載荷組建誘餌群、偵察群、干擾群、打擊群等功能群。根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)具體要求，靈活組合各功能群，多層次、分波次開展作戰(zhàn)任務(wù)，力求提高作戰(zhàn)任務(wù)的成功率與作戰(zhàn)效益最大化[2]。

“蜂群”典型的作戰(zhàn)樣式與流程如下：作戰(zhàn)“蜂群”從多個(gè)陸基、?；?、空基大型有人或無人平臺(tái)發(fā)射，各作戰(zhàn)“蜂群”分布飛行滲入敵防區(qū)范圍后按任務(wù)規(guī)劃組成新的功能群。誘餌群通過欺騙、誘導(dǎo)敵防空系統(tǒng)雷達(dá)及防空導(dǎo)彈等工作。偵察群借機(jī)對(duì)敵防空系統(tǒng)，如敵方指揮與控制設(shè)備、雷達(dá)陣地、地對(duì)空導(dǎo)彈發(fā)射器等，進(jìn)行偵察，定位其部署位置，識(shí)別其信號(hào)特征，掌握其使用方式及運(yùn)用規(guī)律。干擾群基于偵查信息干擾、阻塞、壓制敵方防空雷達(dá)，構(gòu)建空中通道。打擊群利用攜帶打擊載荷跟進(jìn)對(duì)敵防空系統(tǒng)進(jìn)行打擊。偵察群對(duì)作戰(zhàn)結(jié)果進(jìn)行評(píng)估后“蜂群”智能開展進(jìn)一步行動(dòng)規(guī)劃?！胺淙骸边€可掩護(hù)、指引后方大型高價(jià)值空中作戰(zhàn)平臺(tái)遂行偵察、突防和打擊等作戰(zhàn)任務(wù)，降低人員、財(cái)務(wù)損失，提高任務(wù)的成功率。

2 蜂群作戰(zhàn)研究現(xiàn)狀

2.1 “山鶉”(Perdix)

“山鶉”項(xiàng)目旨在利用現(xiàn)有軍事、商業(yè)技術(shù)開發(fā)微型無人機(jī)蜂群，盡快形成戰(zhàn)斗力，投入實(shí)戰(zhàn)，執(zhí)行蜂群任務(wù)?！吧靳嚒睙o人機(jī)能夠承受戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)射器發(fā)射時(shí)的強(qiáng)大彈射力，并在渦流中保持正確的飛行方向。項(xiàng)目第一階段，空中發(fā)射試驗(yàn)，2014年首次利用F-16戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)射“山鶉”無人機(jī)試驗(yàn)。第二階段，空中發(fā)射與編隊(duì)試驗(yàn)，2015年驗(yàn)證了無人機(jī)在空中相互通信并自主組成集群編隊(duì)的能力。第三階段，集群驗(yàn)證，2017年采用3架F/A-18戰(zhàn)斗機(jī)釋放出103架“山鶉”無人機(jī)，根據(jù)任務(wù)要求一起協(xié)作控制、導(dǎo)航，聚集、解散。未來計(jì)劃，開展集成各種任務(wù)載荷的試驗(yàn)[3]?！吧靳嚒表?xiàng)目微型無人機(jī)及項(xiàng)目試驗(yàn)如圖 2所示。

表1 “山鶉”項(xiàng)目無人機(jī)技術(shù)指標(biāo)

圖2 “山鶉”項(xiàng)目微型無人機(jī)及項(xiàng)目試驗(yàn)

從“山鶉”無人機(jī)的技術(shù)指標(biāo)分析，此種微小無人機(jī)平臺(tái)能力弱，攜帶載荷能力較弱，打擊能力不強(qiáng)，更加適于執(zhí)行蜂群情報(bào)監(jiān)視偵察、襲擾等作戰(zhàn)任務(wù)。該項(xiàng)目驗(yàn)證了蜂群投放、組網(wǎng)、編隊(duì)飛行、智能協(xié)同等蜂群智能技術(shù)。

2.2 “小精靈”(Gremlins)

“小精靈”項(xiàng)目旨在研究一款低成本的無人機(jī)，配備多種不同載荷，從敵防區(qū)外的大型平臺(tái)發(fā)射，在有人作戰(zhàn)飛機(jī)的前方深入高威脅地區(qū)以“蜂群”方式執(zhí)行情報(bào)監(jiān)視偵察、電子攻防等任務(wù)，并通過“小精靈”之間的中繼通信將數(shù)據(jù)傳遞給后方或者戰(zhàn)區(qū)內(nèi)的F-35打擊編隊(duì)。項(xiàng)目第一階段，論證工作，2016年開展方案初步設(shè)計(jì)和可行性研究。第二階段，回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)，2017年提高技術(shù)成熟度并開展詳細(xì)設(shè)計(jì)和相關(guān)試驗(yàn)。第三階段，演示驗(yàn)證試驗(yàn)，2019年完成首次飛行，2020年進(jìn)行第二次、第三次演示驗(yàn)證試驗(yàn)。“小精靈”無人機(jī)(X-61A驗(yàn)證平臺(tái))及項(xiàng)目試驗(yàn)如圖3所示,技術(shù)指標(biāo)如表2所示。未來計(jì)劃，由于其作戰(zhàn)潛力較大，或?qū)㈤_展第四階段試驗(yàn)。進(jìn)一步研究空中回收[4]。

表2 “小精靈”無人機(jī)(X-61A驗(yàn)證平臺(tái))技術(shù)指標(biāo)

圖3 “小精靈”無人機(jī)(X-61A驗(yàn)證平臺(tái))及項(xiàng)目試驗(yàn)

目前采用的無人機(jī)平臺(tái)是X-61A，作為驗(yàn)證平臺(tái)還不具備自主任務(wù)飛行能力，需由控制員在母機(jī)或者地面遙控操作。今后的實(shí)用型號(hào)將實(shí)現(xiàn)智能網(wǎng)絡(luò)化蜂群自主作戰(zhàn)能力，搭載電子戰(zhàn)套件、動(dòng)能彈或小直徑彈藥等不同載荷全方位壓制敵方防空系統(tǒng)?！靶【`”無人機(jī)具有速度快、航程遠(yuǎn)、可回收、低成本的特點(diǎn)，飛行性能與巡航導(dǎo)彈相似，可以直接裝載戰(zhàn)斗部對(duì)敵方進(jìn)行火力打擊，也可作為巡航導(dǎo)彈打擊前的誘餌攻擊，消耗敵方防空防導(dǎo)資源。

2.3 “低成本無人機(jī)蜂群技術(shù)”(LOCUST)

“低成本無人機(jī)蜂群技術(shù)”項(xiàng)目旨在發(fā)展了一型多管發(fā)射裝置，可在陸地或艦艇甲板上以每秒一架的速度發(fā)射上百架管射小型無人機(jī)。這些小型無人機(jī)可在特定區(qū)域通過自適應(yīng)組網(wǎng)及自治協(xié)調(diào)一起執(zhí)行掩護(hù)或巡邏任務(wù)，也可發(fā)展為武器實(shí)施對(duì)地攻擊。項(xiàng)目中采用“郊狼”(Coyote)型無人機(jī)為主要驗(yàn)證工具。項(xiàng)目第一階段，發(fā)射試驗(yàn)，2015年開展“郊狼”無人機(jī)發(fā)射試驗(yàn)，執(zhí)行不同任務(wù)，攜載多種載荷。第二階段，編隊(duì)飛行試驗(yàn)，2016年，在陸上完成30 s內(nèi)發(fā)射30架“郊狼”小型無人機(jī)的試驗(yàn)，驗(yàn)證了其編隊(duì)飛行、協(xié)同機(jī)動(dòng)和隊(duì)形變換能力。第三階段，反無人機(jī)預(yù)部署試驗(yàn)，2019年開展了“郊狼”第2批次無人機(jī)與Ku波段射頻系統(tǒng)的反無人機(jī)預(yù)部署試驗(yàn)，驗(yàn)證了“郊狼”蜂群對(duì)空中目標(biāo)無人機(jī)的打擊能力?！敖祭恰睙o人機(jī)及項(xiàng)目試驗(yàn)如圖4所示,技術(shù)指標(biāo)如表3所示。未來計(jì)劃，2021年美國(guó)防部宣布，“郊狼”第3批次無人機(jī)自主性模塊已轉(zhuǎn)化到了美空軍研究實(shí)驗(yàn)室“先鋒”計(jì)劃中的“金帳汗國(guó)”項(xiàng)目[5]。

圖4 “郊狼”無人機(jī)及項(xiàng)目試驗(yàn)

表3 “郊狼”無人機(jī)的技術(shù)指標(biāo)

“郊狼”無人機(jī)的性能與巡飛彈相似，表4對(duì)比了“郊狼”無人機(jī)與“彈簧刀”巡飛彈，可以發(fā)現(xiàn)“郊狼”無人機(jī)的性能介于“彈簧刀”300和“彈簧刀”600之間，完全具備巡飛彈的打擊能力。由于其低成本、靈活布放等特性，可廣泛應(yīng)用于戰(zhàn)場(chǎng)快速、機(jī)動(dòng)部署，組成作戰(zhàn)無人機(jī)“蜂群”，干擾、打擊戰(zhàn)斗機(jī)、無人機(jī)蜂群、彈群等敵方空中作戰(zhàn)力量。

表4 “郊狼”無人機(jī)與“彈簧刀”巡飛彈的技術(shù)指標(biāo)對(duì)比

2.4 “灰狼”(AFRL)

美國(guó)防部開展“灰狼”項(xiàng)目研究，旨在設(shè)計(jì)研發(fā)低成本、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同的亞聲速空地導(dǎo)彈樣彈?！盎依恰睂?dǎo)彈除可攜帶戰(zhàn)斗部之外，還可以加載電子攻擊、情報(bào)、監(jiān)視和偵察等有效載荷，作為一次性監(jiān)視與偵察工具或執(zhí)行電子戰(zhàn)任務(wù)。2018年，完成概念首飛工作。2019年，美國(guó)空軍表示因“領(lǐng)域需求不足”，計(jì)劃2020年后暫?！盎依恰庇?jì)劃，并將項(xiàng)目資金以及彈藥網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同打擊技術(shù)的驗(yàn)證工作全盤轉(zhuǎn)移至“金帳汗國(guó)”項(xiàng)目。為完成項(xiàng)目第一階段的剩余工作，2020年7月使用F-16C戰(zhàn)斗機(jī)完成了灰狼導(dǎo)彈的新一輪試驗(yàn)，對(duì)“灰狼”導(dǎo)彈對(duì)地面和空中目標(biāo)干擾的穩(wěn)定性進(jìn)行了測(cè)試[6]?！盎依恰睂?dǎo)彈及項(xiàng)目試驗(yàn)如圖5所示。

圖5 “灰狼”導(dǎo)彈及項(xiàng)目試驗(yàn)

2.5 “金帳汗國(guó)”(GOLDEN HORDE)

美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室“金帳汗國(guó)”合作式彈群項(xiàng)目，旨在使多型武器之間能夠共享數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)交互與自主協(xié)同作戰(zhàn)，以提升美軍空射導(dǎo)彈等武器的作戰(zhàn)效能。該項(xiàng)目融入了“郊狼”項(xiàng)目的網(wǎng)絡(luò)自主協(xié)同技術(shù)成果，在初始階段以對(duì)現(xiàn)有庫存武器進(jìn)行改進(jìn)，并進(jìn)行演示試驗(yàn)為主要研究?jī)?nèi)容。2020年12月，進(jìn)行首次飛行演示試驗(yàn),F-16掛載4枚合作式小直徑炸彈彈藥并投放了其中2枚，2枚彈藥未能成功擊中目標(biāo)。2021年2月，第二次飛行演示試驗(yàn)。F-16掛載投放4枚彈藥，建立通信連接、分配任務(wù)，完成對(duì)4個(gè)目標(biāo)的同步打擊。2021年5月，該項(xiàng)目成功完成了前階段最后一次飛行演示試驗(yàn)。兩架F-16戰(zhàn)斗機(jī)同時(shí)發(fā)射了6枚合作式小直徑炸彈彈藥，并在發(fā)射后迅速建立起了彼此間的通信鏈接。利用地面站向飛行中的彈藥群發(fā)送更新后的打擊目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)新的高優(yōu)先級(jí)目標(biāo)的打擊。項(xiàng)目選擇了GBU-39和ADM-160分別研制合作式小直徑炸彈和合作式微型空射誘餌彈[7]?！敖饚ず箛?guó)”項(xiàng)目導(dǎo)彈及項(xiàng)目試驗(yàn)如圖6所示,技術(shù)指標(biāo)如表5所示。

表5 “金帳汗國(guó)”項(xiàng)目導(dǎo)彈的技術(shù)指標(biāo)

圖6 “金帳汗國(guó)”項(xiàng)目導(dǎo)彈及項(xiàng)目試驗(yàn)

未來利用導(dǎo)彈之間，或?qū)椗c其他武器之間等的網(wǎng)絡(luò)化自主協(xié)同將有望成為美軍未來導(dǎo)彈協(xié)同作戰(zhàn)的新模式?？衫镁邆浞摧椛淠芰Φ闹悄軓椚鹤鳛榧倌繕?biāo)使敵方的監(jiān)控雷達(dá)達(dá)到飽和，或利用具備火力打擊能力的智能彈群直接破壞敵方防空火力，再由遠(yuǎn)距離巡航導(dǎo)彈實(shí)施對(duì)敵于防區(qū)內(nèi)高價(jià)值目標(biāo)的精確打擊，從而可使美軍通過不同類型精確制導(dǎo)武器的多種組合，進(jìn)行多層次協(xié)同作戰(zhàn)，對(duì)敵方防御系統(tǒng)造成極大威脅。隨著相關(guān)項(xiàng)目的進(jìn)一步發(fā)展和技術(shù)的不斷成熟，智能彈群的協(xié)同作戰(zhàn)能力將更加自主化、智能化，和深入論證的戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法有機(jī)結(jié)合在一起，將全面顛覆未來作戰(zhàn)模式。

2.6 發(fā)展趨勢(shì)

(1)無人機(jī)“蜂群”與智能彈群“蜂群”融合發(fā)展

無人機(jī)“蜂群”與智能彈群“蜂群”呈現(xiàn)出相互促進(jìn)、融合發(fā)展態(tài)勢(shì)?！胺淙骸睙o人機(jī)與“蜂群”導(dǎo)彈之間的界限漸弱，美軍近年來開展的 “郊狼”、“小精靈”等多個(gè)無人機(jī)蜂群項(xiàng)目，用于組成“蜂群”的中小型無人機(jī)在氣動(dòng)外形、機(jī)動(dòng)性能等方面都與導(dǎo)彈十分相近，無人機(jī)“蜂群”可以通過搭載戰(zhàn)斗部實(shí)現(xiàn)同彈群相當(dāng)?shù)拇笠?guī)?；鹆Υ驌羧蝿?wù)。同時(shí)，“金帳汗國(guó)”智能彈群項(xiàng)目引入了“郊狼”項(xiàng)目的網(wǎng)絡(luò)自主協(xié)同技術(shù)成果。這也印證了無人機(jī)“蜂群”與智能彈群正在不斷的融合發(fā)展中。

(2)“蜂群”快速、實(shí)用化(低成本)發(fā)展

分析美國(guó)“山鶉”、“小精靈”、“低成本無人機(jī)蜂群技術(shù)”、“灰狼”、“金帳汗國(guó)”項(xiàng)目?jī)?nèi)容以及轉(zhuǎn)化過程，不僅揭示了美國(guó)加快發(fā)展蜂群作戰(zhàn)技術(shù)的決心，還展示了其在實(shí)現(xiàn)低成本、智能化作戰(zhàn)道路上，謀求快速、實(shí)用地(低成本)擁有多型無人機(jī)、智能導(dǎo)彈，擴(kuò)大“蜂群”作戰(zhàn)高效費(fèi)比能力優(yōu)勢(shì)的企圖。

(3)異構(gòu)“蜂群”協(xié)同作戰(zhàn)

當(dāng)前“蜂群”項(xiàng)目本質(zhì)上依然都是技術(shù)演示驗(yàn)證項(xiàng)目，是規(guī)模較小、異構(gòu)平臺(tái)種類有限的作戰(zhàn)力量集群。未來作戰(zhàn)定是集無人機(jī)、智能導(dǎo)彈為一體的大規(guī)模、多型異構(gòu)平臺(tái)，以作戰(zhàn)任務(wù)為牽引、按需組合、靈活執(zhí)行各類任務(wù)的新制“蜂群”協(xié)同作戰(zhàn)，而無人機(jī)蜂群和智能彈群組成新制“蜂群”的自主協(xié)同作戰(zhàn)，可使兩種武器優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、分工協(xié)作，最大限度發(fā)揮“蜂群”作戰(zhàn)體系效能，這將是未來裝備、技術(shù)與應(yīng)用發(fā)展的重要方向。

3 蜂群作戰(zhàn)關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1 蜂群作戰(zhàn)技術(shù)體系

“蜂群”作戰(zhàn)技術(shù)主要分為群體智能類技術(shù)、協(xié)同交互類技術(shù)、單體智能類技術(shù)、支撐類技術(shù)四部分。

(1)群體智能類技術(shù)

群體智能類技術(shù)是“蜂群”作戰(zhàn)的大腦，以群體智能涌現(xiàn)能力為核心主要實(shí)現(xiàn)蜂群作戰(zhàn)任務(wù)的頂層規(guī)劃智能策略生成、編隊(duì)協(xié)同控制與任務(wù)規(guī)劃。蜂群系統(tǒng)采用開放式、分布式、網(wǎng)絡(luò)化的組織架構(gòu)整合系統(tǒng)內(nèi)無人機(jī)資源和能力協(xié)同執(zhí)行任務(wù)?！胺淙骸钡闹悄懿呗陨墒谷后w內(nèi)部無人機(jī)、導(dǎo)彈之間的拓?fù)潢P(guān)系及角色可根據(jù)任務(wù)需求與戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境變化進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整。編隊(duì)協(xié)同控制與任務(wù)規(guī)劃與戰(zhàn)場(chǎng)智能任務(wù)分配實(shí)現(xiàn)蜂群自主的進(jìn)行分布式?jīng)Q策、航跡規(guī)劃與協(xié)調(diào)、編隊(duì)飛行與控制。采用分布式協(xié)同控制結(jié)構(gòu)，根據(jù)復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)態(tài)勢(shì)，在給定的約束條件下，將復(fù)雜問題拆分為子問題。蜂群個(gè)體之間通過協(xié)商合作的方式，借助動(dòng)態(tài)分布式約束優(yōu)化等核心算法，協(xié)同完成子問題的求解，動(dòng)態(tài)規(guī)劃群體內(nèi)部每一個(gè)體的作戰(zhàn)任務(wù)和飛行航線等，從而實(shí)現(xiàn)編隊(duì)的協(xié)同控制。其難點(diǎn)是多個(gè)體之間的任務(wù)分配和沖突檢測(cè)、空間和時(shí)間的協(xié)同以及智能任務(wù)規(guī)劃、分配的實(shí)時(shí)性和高效性要求[8]。

(2)協(xié)同交互類技術(shù)

協(xié)同交互類技術(shù)主要實(shí)現(xiàn)蜂群的動(dòng)態(tài)自組織通信、分布式感知與處理、協(xié)同偵察與融合、協(xié)同干擾與打擊。在所有關(guān)鍵技術(shù)中，協(xié)同交互類技術(shù)是實(shí)現(xiàn)蜂群復(fù)雜協(xié)同動(dòng)作的信息基礎(chǔ)，其中動(dòng)態(tài)自組網(wǎng)通信、分布式協(xié)同感知與處理技術(shù)是蜂群之間能夠互聯(lián)互通、態(tài)勢(shì)共享、協(xié)同工作的核心。蜂群個(gè)體間的動(dòng)態(tài)自組織通信是實(shí)時(shí)共享信息、高效協(xié)同的前提條件，是無人機(jī)執(zhí)行蜂群作戰(zhàn)的關(guān)鍵，通過通信協(xié)議設(shè)計(jì)技術(shù)實(shí)現(xiàn)蜂群動(dòng)態(tài)自組織通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)通信資源的有效調(diào)度和管理。在蜂群飛行過程中，當(dāng)受到敵方的攻擊使得某些蜂群個(gè)體失效或有新的蜂群平臺(tái)加入時(shí)，通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)快速重構(gòu)，使網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)具有極強(qiáng)的動(dòng)態(tài)自組織特性。分布式協(xié)同感知與處理技術(shù)主要任務(wù)是利用蜂群分布在其中不同位置個(gè)體實(shí)現(xiàn)目標(biāo)信息的協(xié)同獲取、協(xié)同認(rèn)知識(shí)別、攻防態(tài)勢(shì)信息的共享以及協(xié)同定位，需要根據(jù)高動(dòng)態(tài)自組織通信網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，選擇適當(dāng)?shù)姆植际礁兄c認(rèn)知技術(shù)[8]。協(xié)同定位基于蜂群動(dòng)態(tài)自組織網(wǎng)絡(luò)的相應(yīng)鏈路、路由參數(shù)以及蜂群平臺(tái)傳感器信息等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)蜂群個(gè)體間高精度相對(duì)速度與距離測(cè)量，并在此基礎(chǔ)上采取綜合信息融合和定位算法進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的協(xié)同定位，獲得目標(biāo)的高精度定位信息。多源信息的實(shí)時(shí)融合、相對(duì)位置信息的修正和高動(dòng)態(tài)信息的分發(fā)共享是該技術(shù)難點(diǎn)。

(3)單體智能類技術(shù)

單體智能類技術(shù)主要實(shí)現(xiàn)無人機(jī)、導(dǎo)彈單體平臺(tái)精確的飛行控制及任務(wù)實(shí)施，主要包括自主控制與導(dǎo)航技術(shù)、微系統(tǒng)高度集成技術(shù)等。自主控制技術(shù)是使蜂群平臺(tái)精確的完成平臺(tái)起飛、飛行、執(zhí)行任務(wù)和降落的技術(shù)核心，主要通過空氣動(dòng)力學(xué)技術(shù)、飛行動(dòng)力學(xué)技術(shù)、飛行控制與導(dǎo)航技術(shù)等實(shí)現(xiàn)。其難點(diǎn)是個(gè)體平臺(tái)的動(dòng)態(tài)飛行控制與避碰、避障，對(duì)控制的實(shí)時(shí)性、空間精度和時(shí)間精度的要求都較高。蜂群?jiǎn)误w平臺(tái)主要基于超聲波避障、紅外避障、視覺避障、激光避障等技術(shù)解決任務(wù)過程中的避障需求。微系統(tǒng)高度集成技術(shù)通過多任務(wù)載荷集成使無人機(jī)、導(dǎo)彈平臺(tái)具備通信、定位、跟蹤和執(zhí)行探測(cè)、干擾和打擊等能力。其難點(diǎn)是有效空間高度集成設(shè)計(jì)和能源綜合利用。小型化蜂群?jiǎn)误w平臺(tái)需要在功率、體積、重量嚴(yán)重受限的條件下集成多功能的載荷需要通過“微型化多功能載荷終端集成技術(shù)”來突破這一關(guān)鍵技術(shù)，主要包括微型化模塊技術(shù)、嵌入式軟件無線電信號(hào)處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議處理技術(shù)以及低功耗高效率電源變換技術(shù)等。

(4)支撐類技術(shù)

支撐類技術(shù)主要實(shí)現(xiàn)無人機(jī)快速發(fā)射與回收，保障蜂群在任務(wù)空域有足夠的滯空時(shí)間執(zhí)行任務(wù)，其關(guān)鍵是在短時(shí)間內(nèi)將大量“蜂群”個(gè)體投放、發(fā)射到空中協(xié)同執(zhí)行戰(zhàn)場(chǎng)任務(wù)，任務(wù)執(zhí)行完畢，對(duì)幸存?zhèn)€體進(jìn)行回收再利用。蜂群發(fā)射通常采用地面彈射發(fā)射技術(shù)通過蜂巢發(fā)射車發(fā)射或采用旋轉(zhuǎn)拋射技術(shù)通過空中蜂巢布放艙發(fā)射。蜂群回收可通過撞網(wǎng)回收技術(shù)、空中機(jī)動(dòng)平臺(tái)回收技術(shù)等實(shí)現(xiàn)，當(dāng)前，蜂群回收難度大，效率低。

3.2 蜂群作戰(zhàn)技術(shù)弱項(xiàng)

當(dāng)前對(duì)“蜂群”作戰(zhàn)技術(shù)研究具備一定水平，但仍存在運(yùn)載投送隱蔽性差、網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性與抗毀性弱、個(gè)體單元能力不足、群體作戰(zhàn)智能有限等諸多技術(shù)短板弱項(xiàng)，這些技術(shù)弱項(xiàng)同樣也正是反“蜂群”作戰(zhàn)切入點(diǎn)，受到攻防雙方共同關(guān)注研究。

(1)運(yùn)載投送隱蔽性差

蜂群最主要的缺點(diǎn)是航程短，無法依靠自身進(jìn)行遠(yuǎn)距離飛行攻擊。目前蜂群最遠(yuǎn)的攻擊距離通常為幾十至幾百千米，這種天然的短板限制了“蜂群”的遠(yuǎn)距離作戰(zhàn)能力，只能依靠大型戰(zhàn)斗機(jī)、轟炸機(jī)、艦船等蜂群運(yùn)載、投放平臺(tái)抵近敵防區(qū)進(jìn)行投放，存在早期暴露的風(fēng)險(xiǎn)，易被雷達(dá)等監(jiān)測(cè)設(shè)備捕捉到其軌跡，受到敵方火力打擊攔阻而消滅整個(gè)作戰(zhàn)蜂群。

(2)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性與抗毀性弱

“蜂群”核心優(yōu)勢(shì)是蜂群智能和協(xié)同作戰(zhàn)，蜂群智能依靠的是蜂群內(nèi)各單元的情報(bào)共享，協(xié)同作戰(zhàn)依靠的是蜂群與其他作戰(zhàn)單元的數(shù)據(jù)通信，這就導(dǎo)致蜂群嚴(yán)重依賴通信網(wǎng)絡(luò)。蜂群節(jié)點(diǎn)數(shù)量眾多、載荷類型豐富、機(jī)體構(gòu)型多樣，機(jī)間通信易飽和，極易出現(xiàn)局部通信擁堵，導(dǎo)致自身系統(tǒng)不穩(wěn)定。與此同時(shí)，若網(wǎng)絡(luò)被干擾攻擊導(dǎo)致通信中斷，蜂群的作戰(zhàn)效能將大幅降級(jí)。部分無人機(jī)飛行嚴(yán)重依賴衛(wèi)星和地面站的輔助，一旦缺少這些輔助，此類無人機(jī)將毫無用武之地[9]。

(3)個(gè)體單元能力不足

蜂群的另一優(yōu)勢(shì)是成本低廉，但這也直接導(dǎo)致了組成蜂群的個(gè)體單元自身能力不足，平臺(tái)能力與大型戰(zhàn)斗機(jī)和高價(jià)值巡航導(dǎo)彈存在差距。蜂群主要依靠群體協(xié)同彌補(bǔ)各單元能力的不足，形成整體作戰(zhàn)能力。受低成本、輕量化和小型化的限制，平臺(tái)的機(jī)動(dòng)性、續(xù)航能力和承載能力較差。受體積、重量及功耗的限制，各類載荷性能須折衷設(shè)計(jì)，致使能力低下。與此同時(shí)，蜂群個(gè)體的自身防護(hù)能力也有限，抗干擾能力弱，容易被激光、高能微波武器攻擊破壞。

(4)群體作戰(zhàn)智能有限

從目前群體智能技術(shù)水平看，“蜂群”目前只能承擔(dān)簡(jiǎn)單作戰(zhàn)任務(wù)，不具備自主化作戰(zhàn)能力。蜂群需要依靠整個(gè)體系進(jìn)行作戰(zhàn)，當(dāng)前對(duì)群體智能策略生成、作戰(zhàn)編隊(duì)協(xié)同控制與任務(wù)規(guī)劃、戰(zhàn)場(chǎng)智能任務(wù)分配大部分研究仍處于理論分析及仿真推演階段，無法做到全自主作戰(zhàn)，需依賴遠(yuǎn)程人為控制和測(cè)控系統(tǒng)。且大多策略、規(guī)劃基于特定戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境、特定場(chǎng)景、特定需求為前提，無法充分滿足復(fù)雜的“蜂群”系統(tǒng)在實(shí)戰(zhàn)環(huán)境下動(dòng)態(tài)智能控制的要求。

4 反蜂群作戰(zhàn)策略

近年來，世界各國(guó)開展反無人機(jī)、反導(dǎo)技術(shù)研究，相繼推出了多種反無人機(jī)、反導(dǎo)裝備、系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)敵方入侵無人機(jī)、導(dǎo)彈等目標(biāo)的探測(cè)與打擊。但現(xiàn)有反制系統(tǒng)還往往是針對(duì)小規(guī)模入侵單體平臺(tái)的傳統(tǒng)防空體系的延續(xù)，無法應(yīng)對(duì)由無人機(jī)“蜂群”、智能導(dǎo)彈“蜂群”組成的新制“蜂群”大規(guī)模、智能化、分布立體攻擊的特征。

(1)構(gòu)建反蜂群作戰(zhàn)體系

針對(duì)新制“蜂群”作戰(zhàn)特點(diǎn)以及作戰(zhàn)技術(shù)弱項(xiàng)，建立反新制“蜂群”裝備體系，綜合利用多種探測(cè)、識(shí)別、跟蹤、攔截、打擊裝備形成對(duì)“蜂群”作戰(zhàn)系統(tǒng)的聯(lián)合對(duì)抗能力，將多型反“蜂群”系統(tǒng)聯(lián)接成為一個(gè)有效的網(wǎng)絡(luò)，形成針對(duì)不同空間域、時(shí)間域的多層次防御體系，對(duì)“蜂群”實(shí)施多波次、多層次的立體化探測(cè)、處置，盡遠(yuǎn)、盡早、盡全的消滅敵方“蜂群”。

(2)綜合運(yùn)用軟硬結(jié)合的反蜂群手段

針對(duì)“蜂群”運(yùn)載投送隱蔽性差的缺點(diǎn)，利用遠(yuǎn)程巡航導(dǎo)彈等火力殺傷武器對(duì)部署無人機(jī)的陸基、?；?、空基運(yùn)載投送平臺(tái)實(shí)施遠(yuǎn)距離打擊、攔截、消滅，力爭(zhēng)搗毀蜂巢，使其難以實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)意圖；針對(duì)“蜂群”網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性與抗毀性弱的缺點(diǎn)，利用電子干擾及導(dǎo)航欺騙設(shè)備實(shí)施針對(duì)性的電磁干擾、壓制及欺騙，擾亂或切斷“蜂群”導(dǎo)航、個(gè)體之間及與控制中心的通信鏈路。或向蜂群控制系統(tǒng)注入控制指令或病毒，進(jìn)而俘獲“蜂群”或使其自毀；針對(duì)“蜂群”個(gè)體單元防護(hù)能力不足的缺點(diǎn)，運(yùn)用激光、高功率微波等定向能武器、近程彈道導(dǎo)彈、火炮等防空力量，對(duì)“蜂群”進(jìn)行直接打擊、摧毀。針對(duì)“蜂群”群體作戰(zhàn)智能有限的缺點(diǎn)，可集中火力對(duì)蜂群系統(tǒng)的關(guān)鍵控制節(jié)點(diǎn)實(shí)施硬摧毀。集中高性能巡航導(dǎo)彈、高性能空中戰(zhàn)機(jī)等遠(yuǎn)程突擊力量，攻擊其地面控制站或空中指揮飛機(jī)等控制節(jié)點(diǎn)。

(3)發(fā)展蜂群對(duì)戰(zhàn)反蜂群技術(shù)

用蜂群來對(duì)抗蜂群將是未來反蜂群作戰(zhàn)的關(guān)鍵手段，研究蜂群對(duì)戰(zhàn)技術(shù)，開發(fā)蜂群對(duì)戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)與戰(zhàn)法，研制及態(tài)勢(shì)感知、壓制干擾、攔截打擊功能為一體的多用對(duì)戰(zhàn)蜂群平臺(tái)。在實(shí)戰(zhàn)中，發(fā)揮對(duì)戰(zhàn)蜂群集群作戰(zhàn)的優(yōu)勢(shì)，態(tài)勢(shì)感知型對(duì)戰(zhàn)蜂群前出偵察，配合預(yù)警飛機(jī)、預(yù)警雷達(dá)、無線電監(jiān)測(cè)等新型蜂群偵察設(shè)備實(shí)施對(duì)敵方蜂群的遠(yuǎn)距離探測(cè)及精確識(shí)別。壓制干擾、攔截打擊型對(duì)戰(zhàn)蜂群實(shí)施空中電磁對(duì)抗、自殺式攔截及打擊等行動(dòng)。

5 結(jié) 語

未來隨著蜂群智能化水平不斷提升和“蜂群”戰(zhàn)法運(yùn)用日趨成熟，必然顛覆現(xiàn)有空中戰(zhàn)場(chǎng)的作戰(zhàn)模式，無人機(jī)蜂群和智能彈群組成新制“蜂群”的自主協(xié)同作戰(zhàn)，將是未來“蜂群”作戰(zhàn)的重點(diǎn)發(fā)展方向。深入研究蜂群作戰(zhàn)以及反蜂群作戰(zhàn)的關(guān)鍵技術(shù)手段，對(duì)促進(jìn)無人化裝備研發(fā)與反制措施、占領(lǐng)未來空中無人戰(zhàn)爭(zhēng)制高點(diǎn)具有重要意義。