無人機(jī)自主攻擊作戰(zhàn)需求與關(guān)鍵技術(shù)

2020年，在利比亞內(nèi)戰(zhàn)戰(zhàn)場上，一架土耳其生產(chǎn)的“卡古”2四旋翼自殺式無人機(jī)以全自主模式攻擊了一名參戰(zhàn)士兵。有別于無人機(jī)以人在回路模式摧毀目標(biāo)，此次“卡古”2是在自己“思考”后做出攻擊決策，自主完成目標(biāo)攻擊，引起各方高度關(guān)注。

“卡古”2無人機(jī)掛載了光電/紅外吊艙，具備目標(biāo)識別能力，使用人在回路的方法執(zhí)行大多數(shù)遠(yuǎn)程任務(wù)。但是，可以根據(jù)需要，預(yù)設(shè)任務(wù)目標(biāo)，自主飛行，利用基于人工智能（AI）的人臉識別功能，自主識別目標(biāo)，然后自主打擊目標(biāo)。

人在回路方法存在的問題

從美國等西方國家使用無人機(jī)攻擊地面目標(biāo)的過程看，普遍采用了人在回路的操控方法，即操控員在地面控制站控制無人機(jī)執(zhí)行包括偵察信息收集，目標(biāo)識別、定位、跟蹤，攻擊軌跡計算、攻擊決策制定、目標(biāo)打擊摧毀、戰(zhàn)場毀傷效果評估在內(nèi)的整個作戰(zhàn)行動。在這種操控模式下，人類發(fā)揮了關(guān)鍵作用，特別是目標(biāo)識別與打擊任務(wù)始終需要人員操控，而無人機(jī)只是武器的載體，始終需要操控員控制整個作戰(zhàn)。

然而，人在回路的方法存在多種問題，越來越無法滿足現(xiàn)代智能化戰(zhàn)爭的需求，直接影響了目標(biāo)打擊的時效性和準(zhǔn)確性。

首先，人在回路模式高度依賴無人機(jī)與地面控制站之間的通信。無人機(jī)與地面控制站之間必須一直保持通信暢通，才能實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)傳輸。這增加了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膲毫蛿?shù)據(jù)處理的復(fù)雜性。最重要的是，無人機(jī)通信系統(tǒng)長時間傳輸信息，很容易被敵方偵察和干擾。當(dāng)通信系統(tǒng)遭遇干擾時，無人機(jī)被誘騙，無法執(zhí)行攻擊任務(wù)。同時，當(dāng)無人機(jī)利用衛(wèi)星通信系統(tǒng)實施攻擊時，衛(wèi)星信號傳輸時延會產(chǎn)生偏差。操控員發(fā)出決策與武器打擊目標(biāo)之間存在時延，一定程度上會影響目標(biāo)攻擊精度。在無人機(jī)打擊時敏目標(biāo)的過程中，目標(biāo)情況瞬息萬變，信號傳輸時延極有可能導(dǎo)致無人機(jī)失去最佳攻擊時間，甚至丟失目標(biāo)。

其次，人工操控方法存在諸多問題，一是人類受生理因素的限制，其估算精度、動作準(zhǔn)確性、反應(yīng)時間等要素都會影響任務(wù)執(zhí)行的效果；二是合格任務(wù)攻擊操控員培養(yǎng)時間長，作戰(zhàn)效費比會增加；三是通過任務(wù)載荷提供的現(xiàn)場影像，操控員直接看到武器打擊敵方人員的過程、殺戮過程，血腥程度很高，其心理面臨巨大的考驗；四是操控員反復(fù)控制無人機(jī)執(zhí)行攻擊任務(wù)，如果敵人傷亡數(shù)量不斷增加，心理負(fù)罪感也會不斷增強(qiáng)。在美軍無人機(jī)操控員中，很多人有心理障礙。同時，在無人機(jī)操控員控制武器攻擊目標(biāo)的過程中，信息實時處理的工作量巨大。遇到復(fù)雜情況時，操控員既要關(guān)注技術(shù)細(xì)節(jié)，又要做出正確決策，需要熟練的操控技能與過硬的心理素質(zhì)，才能完成攻擊任務(wù)。

現(xiàn)階段，人在回路的操控方法仍然是無人機(jī)攻擊作戰(zhàn)的主要手段。但是，當(dāng)問題不斷出現(xiàn)的同時，軍方也在不斷探索和研究無人機(jī)自主攻擊技術(shù)。

無人機(jī)作戰(zhàn)對自主攻擊的迫切需求

目前，人在回路的方法在攻擊作戰(zhàn)中被廣泛采用并發(fā)揮了重要作用。究其原因，一是技術(shù)與倫理層面的限制；二是當(dāng)前戰(zhàn)場條件決定了攻擊方法?？v觀美國等無人機(jī)強(qiáng)國目前無人機(jī)經(jīng)典戰(zhàn)例，我們可以發(fā)現(xiàn)，無人機(jī)完成目標(biāo)攻擊，往往具備以下條件。一是攻擊方一般充分掌握了制空權(quán)或者絕對空中優(yōu)勢，而敵軍防空火力無法有效打擊無人機(jī)，或者敵方?jīng)]有防空系統(tǒng)，也不能對無人機(jī)實施有效干擾。無人機(jī)攻擊的主要目標(biāo)是恐怖分子及車輛。因此，無人機(jī)操控員有充足的時間做準(zhǔn)備和發(fā)起攻擊；二是與有人戰(zhàn)斗機(jī)相比，攻擊型無人機(jī)飛行速度較低，給操控員留出了足夠時間來觀察、識別、打擊目標(biāo)，評估戰(zhàn)場毀傷效果。但是，未來智能化戰(zhàn)場上，戰(zhàn)爭節(jié)奏進(jìn)一步加快，無人機(jī)作戰(zhàn)亟須采用自主攻擊模式。

首先，為實現(xiàn)目標(biāo)打擊，形成空中優(yōu)勢，作戰(zhàn)亟須具有高自主性的高空高速攻擊型無人機(jī)。因為，該型無人機(jī)突防能力強(qiáng)、隱身性高、生存力好，必將成為大國之間博弈的利器，在目標(biāo)攻擊任務(wù)中發(fā)揮重要作用。但是，攻擊型無人機(jī)實現(xiàn)高空高速飛行，攻擊能力要求更高。人在回路的操控方法顯然無法滿足自主攻擊的需求。自主攻擊技術(shù)必須深入發(fā)展。

其次，未來目標(biāo)打擊的時間敏感性要求非常高，人類操控員已經(jīng)無法滿足作戰(zhàn)響應(yīng)時間的要求。不管是無人機(jī)空對地攻擊還是空對空攻擊，操控員在偵察—識別—跟蹤—定位—攻擊—評估回路上控制無人機(jī)，遠(yuǎn)不能滿足戰(zhàn)場需要。無人機(jī)自主攻擊能力變強(qiáng)，部隊才有可能掌握作戰(zhàn)先機(jī)和主動權(quán)。

無人機(jī)自主攻擊關(guān)鍵技術(shù)

自主偵察、識別與跟蹤技術(shù)

自主偵察、識別與跟蹤技術(shù)是無人機(jī)完成目標(biāo)攻擊等任務(wù)的基礎(chǔ)，也是提升無人機(jī)自主作戰(zhàn)能力的關(guān)鍵技術(shù)之一。當(dāng)前，無人機(jī)機(jī)載任務(wù)載荷類型非常豐富。例如，美軍第30批次（Block 30）RQ-4“全球鷹”無人機(jī)是一種多情報任務(wù)平臺，搭載了包括高分辨率合成孔徑雷達(dá)、高低頻電子信號傳感器在內(nèi)的傳感器套件。套件中的各種傳感器同時工作，既可提供廣域偵察數(shù)據(jù)，又能提供高精度點目標(biāo)。通過獨立信道，RQ-4將傳感器數(shù)據(jù)傳給地面控制中心，地面控制中心對數(shù)據(jù)進(jìn)行融合與處理，最后生成戰(zhàn)場態(tài)勢感知圖。第40批次（Block 40）增配了AN/ZPY-2 MP-RTIP有源電子掃描陣列雷達(dá)，具備移動目標(biāo)指示和固定目標(biāo)探測能力。

無人機(jī)目標(biāo)偵察識別需要綜合運用戰(zhàn)場上雷達(dá)、紅外熱成像設(shè)備、可見光設(shè)備等不同傳感器收集的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)經(jīng)過綜合驗證后，才能滿足目標(biāo)精確識別的要求。深度學(xué)習(xí)算法等人工智能技術(shù)在機(jī)載設(shè)備上建立敵方空中作戰(zhàn)平臺、裝甲車輛、艦船等典型目標(biāo)模型，同時訓(xùn)練模型，確保無人機(jī)從融合偵察數(shù)據(jù)中快速準(zhǔn)確地識別目標(biāo)。在目標(biāo)識別完成后，無人機(jī)利用移動目標(biāo)參數(shù)估算方法、融合跟蹤算法完成移動目標(biāo)實時跟蹤，為自主攻擊做好準(zhǔn)備。

攻擊軌跡計算技術(shù)

無人機(jī)自主完成目標(biāo)精確打擊，特別是移動目標(biāo)甚至高速目標(biāo)精確打擊，必須具備強(qiáng)大的攻擊軌跡計算能力。首先，算法對敵方雷達(dá)威脅與火力威脅等環(huán)境信息進(jìn)行建模，評估攻擊風(fēng)險與可行性。當(dāng)無人機(jī)在山區(qū)等復(fù)雜地形下執(zhí)行攻擊任務(wù)時，算法需對地形信息進(jìn)行建模；其次，人工智能系統(tǒng)估算無人機(jī)航線航向、武器作用距離、機(jī)動過載能力、響應(yīng)時間、攻擊軌跡與瞄準(zhǔn)時間等參數(shù)；最后，根據(jù)目標(biāo)跟蹤信息與參數(shù)估算值，解算出最佳攻擊時間、攻擊地點和攻擊軌跡，確保攻擊的有效性，為自主攻擊做好準(zhǔn)備。

自主決策技術(shù)

人在回路的目標(biāo)攻擊模式下，人類是最終做出決策、實施攻擊的操控者。隨著智能化水平的進(jìn)一步提升，無人機(jī)能夠自主決策，實現(xiàn)自主攻擊，進(jìn)一步縮短決策和攻擊時間。在自主決策過程中，人的角色從操控者變成監(jiān)管者，僅當(dāng)緊急情況出現(xiàn)時，人類才參與無人機(jī)操控，否則只是監(jiān)管無人機(jī)自主執(zhí)行攻擊任務(wù)。如果無人機(jī)自主作戰(zhàn)能力不夠強(qiáng)，自主性等級劃分與攻擊授權(quán)應(yīng)依據(jù)戰(zhàn)場態(tài)勢、目標(biāo)種類、威脅等級和附帶損傷等要素做調(diào)整。如果威脅等級高、時間敏感性高、附帶損傷小，無人機(jī)自主攻擊權(quán)限需加大，否則人類操控權(quán)限應(yīng)加大?？傊?，攻擊效率、自主攻擊權(quán)限與戰(zhàn)爭倫理之間應(yīng)保持合理的平衡。

無人機(jī)自主攻擊是無人機(jī)作戰(zhàn)的重要發(fā)展方向。自主偵察、識別、跟蹤、定位，攻擊軌跡計算，自主決策等關(guān)鍵技術(shù)亟須取得突破。