國(guó)外無人機(jī)蜂群技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

The Development of UAv Swarm Technology Abroad

本文從無人機(jī)蜂群的特點(diǎn)出發(fā)，介紹了當(dāng)前國(guó)外無人機(jī)蜂群技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，基于作戰(zhàn)樣式梳理了無人機(jī)蜂群技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例，提出了無人機(jī)蜂群技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，為無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)的發(fā)展和策略研究提供參考。

無人機(jī)蜂群指基于一定智能化水平的無人機(jī)群組，通過模擬生物集群行為策略，按照去中心化方式實(shí)施管理，實(shí)現(xiàn)高智能自主協(xié)同的作戰(zhàn)活動(dòng)。美軍于20世紀(jì)90年代末首次提出無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)概念，并開展了一系列概念完善和技術(shù)積累工作。2019年，美國(guó)空軍發(fā)布《2030科技戰(zhàn)略》，提出推動(dòng)無人機(jī)蜂群和智能導(dǎo)彈的發(fā)展，時(shí)任美國(guó)空軍助理部長(zhǎng)威爾·羅珀發(fā)表題為《蜂群：備戰(zhàn)未來空戰(zhàn)》的文章，明確指出：“蜂群作戰(zhàn)是未來戰(zhàn)爭(zhēng)的樣式”，并將其作為一項(xiàng)可以改變戰(zhàn)場(chǎng)規(guī)則的顛覆性技術(shù)加以大力發(fā)展。本文針對(duì)無人機(jī)蜂群的特點(diǎn)，介紹了無人機(jī)蜂群技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，基于蜂群作戰(zhàn)樣式梳理了當(dāng)前的應(yīng)用實(shí)例，并對(duì)無人機(jī)蜂群技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

無人機(jī)蜂群的特點(diǎn)

無人機(jī)蜂群的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面。

（1）功能分布，智能協(xié)同

蜂群具有規(guī)?；?、分布式、智能化的特征，蜂群平臺(tái)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，實(shí)現(xiàn)在大型平臺(tái)上高度集成的任務(wù)功能。

（2）去中心化，自愈抗損

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

蜂群作戰(zhàn)借助其低成本、規(guī)?；瘍?yōu)勢(shì)，根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)的具體要求，靈活組合各功能群，多層次、分波次開展作戰(zhàn)任務(wù)，提高作戰(zhàn)任務(wù)的成功率，實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)效益最大化。

無人機(jī)蜂群技術(shù)的研究現(xiàn)狀

各國(guó)主要技術(shù)現(xiàn)狀

（1）美國(guó)

美軍在無人機(jī)蜂群技術(shù)研究方面一馬當(dāng)先。2O00年，DARPA通過借鑒蟻群的信息素交互方式開展了無人偵察機(jī)與無人攻擊機(jī)編隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)的仿真試驗(yàn)，開創(chuàng)了集群系統(tǒng)作戰(zhàn)研究的先河。

主要項(xiàng)目：

0 集群指揮/控制/管理技術(shù)：

美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室（NRL）、國(guó)防部戰(zhàn)略能力辦公室（SCO）、海軍研究局（ONR）、DARPA、美國(guó)空軍等積極推進(jìn)多個(gè)無人機(jī)蜂群項(xiàng)目，從偵察打擊、集群攻擊、有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)等功能上全面推進(jìn)無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)技術(shù)的快速發(fā)展，具有代表性的項(xiàng)目如表1所示。

美軍的智能無人機(jī)蜂群指揮/控制/管理關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證項(xiàng)目主要有DARPA的“拒止環(huán)境中的協(xié)同作戰(zhàn)”（CODE）項(xiàng)目和美國(guó)空軍的“天空博格人”（Skyborg）項(xiàng)目。

關(guān)鍵技術(shù)：

美軍認(rèn)為，在作戰(zhàn)殺傷鏈的“觀察、判斷、決策、行動(dòng)”四個(gè)環(huán)節(jié)中，“判斷”和“決策”是制約智能無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)的關(guān)鍵，因此重點(diǎn)對(duì)智能無人機(jī)蜂群的集群指揮/控制/管理和智能作戰(zhàn)體系集成等關(guān)鍵技術(shù)開展了驗(yàn)證研究。

DARPA提出的CODE項(xiàng)目，旨在開發(fā)一種模塊化的軟件架構(gòu)，使現(xiàn)有無人機(jī)能夠適應(yīng)帶寬限制和通信干擾，減少指揮員的負(fù)擔(dān)，采用自主能力、編隊(duì)協(xié)同、人機(jī)接口和開放式架構(gòu)支撐CODE。2019年2月，6架裝備有CODE軟件的RQ-23“虎鯊”無人機(jī)和14架虛擬無人機(jī)在通信拒止和GPS拒止環(huán)境下成功完成了試驗(yàn)任務(wù)。通過發(fā)展協(xié)同算法，CODE項(xiàng)目基本突破了提升無人機(jī)編隊(duì)自主協(xié)同作戰(zhàn)能力的關(guān)鍵技術(shù)，達(dá)到了支撐美軍智能無人機(jī)蜂群的能力目標(biāo)。2020年，DARPA在“空戰(zhàn)演進(jìn)”和CODE項(xiàng)目中利用人工智能技術(shù)提高了作戰(zhàn)人員對(duì)自主技術(shù)的信任度和無人系統(tǒng)的自主協(xié)同控制能力，推動(dòng)了有人/無人編隊(duì)自主協(xié)同作戰(zhàn)能力的實(shí)現(xiàn)。

2019年3月，美國(guó)空軍首次公開了“天空博格人”無人僚機(jī)項(xiàng)目。該項(xiàng)目聚焦于開發(fā)一種既可裝備在無人機(jī)上也可裝備在有人機(jī)上的人工智能系統(tǒng)。2021年5月，美國(guó)空軍使用UTAP-22“鯖鯊”無人機(jī)平臺(tái)對(duì)“天空博格人”項(xiàng)目的“自主核心系統(tǒng)”（ACS）進(jìn)行了兩次飛行試驗(yàn)。2022年11月，美國(guó)空軍宣布“天空博格人”項(xiàng)目已完成技術(shù)驗(yàn)證。2023年，

12|無人機(jī)2025No.1/總第126期該項(xiàng)目合并到了“協(xié)同作戰(zhàn)飛機(jī)”（CCA）項(xiàng)目當(dāng)中，并正式納入采辦序列，成為美國(guó)空軍未來作戰(zhàn)系統(tǒng)的重要組成部分。

智能作戰(zhàn)體系集成技術(shù)：

美軍的無人機(jī)智能作戰(zhàn)體系集成技術(shù)驗(yàn)證項(xiàng)目主要有DARPA的“體系集成技術(shù)和實(shí)驗(yàn)”（SoSITE）項(xiàng)目和“進(jìn)攻性蜂群使能戰(zhàn)術(shù)”（OFFSET）項(xiàng)目。

SoSITE項(xiàng)目聚焦于發(fā)展空中分布式作戰(zhàn)的概念、架構(gòu)和技術(shù)集成工具，旨在通過體系集成方法保持空中優(yōu)勢(shì)，把包含飛機(jī)、武器、傳感器和任務(wù)系統(tǒng)的航空作戰(zhàn)能力分布于大量可互操作的有人/無人平臺(tái)上，分散化部署，集成化使用。2018年7月，DARPA開展了一系列飛行試驗(yàn)，驗(yàn)證了名為“縫合”的全新體系集成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)抗環(huán)境中空、天、地、海、網(wǎng)絡(luò)空間各個(gè)作戰(zhàn)域內(nèi)系統(tǒng)之間的互操作性。

OFFSET項(xiàng)目聚焦于提升小規(guī)模作戰(zhàn)部隊(duì)在復(fù)雜城市環(huán)境中作戰(zhàn)的有效性。2015年9月，DARPA開始實(shí)施“小精靈”項(xiàng)目，“小精靈”無人機(jī)的預(yù)期使用壽命大約為20次，其優(yōu)勢(shì)為：無需像導(dǎo)彈一樣，執(zhí)行完一次任務(wù)就拋棄整個(gè)機(jī)身、引擎、航電設(shè)備和有效載荷，同時(shí)沒有高額的維修和任務(wù)成本負(fù)擔(dān)，具備較高的效費(fèi)比。2020年8月，美國(guó)海軍宣布正在研發(fā)數(shù)量規(guī)模達(dá)100萬架的“超級(jí)蜂群”，這標(biāo)志著萬架無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)即將來臨。2021年11月，DARPA在田納西州完成了OFFSET項(xiàng)目的第6次城市突襲任務(wù)，從現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證了美軍智能作戰(zhàn)體系集成技術(shù)正在迅速接近未來作戰(zhàn)

的可用性。

（2）歐洲

2016年11月，歐洲防務(wù)局啟動(dòng)“歐洲蜂群”項(xiàng)目，開展無人機(jī)蜂群的任務(wù)自主決策、協(xié)同導(dǎo)航等關(guān)鍵技術(shù)研究。

2020年，俄羅斯公布了代號(hào)為“格羅姆”的輕型忠誠(chéng)僚機(jī)項(xiàng)目。俄計(jì)劃在2025年具備無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)能力，計(jì)劃同時(shí)發(fā)射100多架無人機(jī)，每架無人機(jī)配有2.5kg重的彈頭，能夠自組網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同攻擊。

2021年，英國(guó)計(jì)劃組建無人機(jī)蜂群部隊(duì)，用于執(zhí)行自殺式飽和攻擊、摧毀敵防空系統(tǒng)任務(wù)。此外，英國(guó)還測(cè)試了可攜帶主動(dòng)誘餌的自主無人機(jī)蜂群，用于電子戰(zhàn)。

波蘭也在穩(wěn)步推進(jìn)無人機(jī)蜂群項(xiàng)目。波蘭WB集團(tuán)正在推進(jìn)由戰(zhàn)術(shù)偵察機(jī)和巡飛彈組成W2MPIR集群系統(tǒng)，用于摧毀敵方的分層防空體系。

（3）亞洲

韓國(guó)陸軍2017年透露正以朝鮮的彈道導(dǎo)彈陣地和核試驗(yàn)設(shè)施為目標(biāo)，大力發(fā)展無人機(jī)蜂群技術(shù)用于偵察打擊。2021年9月，韓國(guó)宣布計(jì)劃在2027年前為韓國(guó)武裝部隊(duì)增購(gòu)1000架無人機(jī)。

2019年，印度啟動(dòng)了“梅赫巴巴”無人機(jī)蜂群研發(fā)計(jì)劃。2020年，印度發(fā)布了該國(guó)首個(gè)無人機(jī)蜂群項(xiàng)目—ALFA-S，計(jì)劃采用空中平臺(tái)發(fā)射，無人機(jī)蜂群的作戰(zhàn)任務(wù)是執(zhí)行對(duì)敵防空系統(tǒng)的打擊，蜂群?jiǎn)螜C(jī)攜帶用于搜索地面防空設(shè)施的紅外和可見光傳感器。2021年1月，印度展示了75架自主無人機(jī)組成的蜂群的智能計(jì)算能力。同時(shí)，印度研發(fā)了空射蜂群無人機(jī)系統(tǒng)，可利用空中發(fā)射的遠(yuǎn)程載具和蜂群?jiǎn)卧W(wǎng)絡(luò)滲透對(duì)抗空域。

（4）南非

2021年，南非派拉蒙先進(jìn)技術(shù)公司（PAT）首次推出遠(yuǎn)程精確打擊無人機(jī)系統(tǒng)N-Raven，該無人機(jī)質(zhì)量約40kg，巡航速度約80km/h，續(xù)航時(shí)間約為2h，采用下一代蜂群技術(shù)，在多變的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中以隱蔽、低信號(hào)飛行，同時(shí)，N-Raven蜂群機(jī)載多種傳感器，每個(gè)傳

14|無人機(jī)2025No.1/總第126期感器都能夠攜帶 10～15kg 的有效載荷，最遠(yuǎn)攻擊半徑約為250km，通過光電/紅外（EO/IR）、半主動(dòng)激光等傳感器進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別和跟蹤，避免在復(fù)雜多變的戰(zhàn)場(chǎng)上打擊同一目標(biāo)，從而降低作戰(zhàn)效率，影響作戰(zhàn)效能。

基于作戰(zhàn)樣式的蜂群技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

突破多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)并驗(yàn)證平臺(tái)能力后，催生出以無人機(jī)蜂群為核心的新型作戰(zhàn)樣式，各國(guó)希望通過蜂群作戰(zhàn)的“殺傷鏈”設(shè)計(jì)，獲取作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)。

（1）偵察預(yù)警

制信息權(quán)是未來戰(zhàn)爭(zhēng)的關(guān)鍵所在，無人機(jī)蜂群可利用自身體積小的隱身優(yōu)勢(shì)以及數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)、雷達(dá)信號(hào)特征小，通過安裝光電、雷達(dá)等各種傳感器，對(duì)敵方區(qū)域進(jìn)行偵察預(yù)警。

2017年，美國(guó)DARPA演示了“狼群”情報(bào)傳感器系統(tǒng)，計(jì)劃構(gòu)建一個(gè)包含30個(gè)以上探測(cè)器的具有自主、分布式組網(wǎng)能力的戰(zhàn)場(chǎng)情報(bào)偵察系統(tǒng)，該系統(tǒng)以無人機(jī)為搭載平臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)敵方雷達(dá)系統(tǒng)的探測(cè)和定位。在2022年的演習(xí)中，美國(guó)陸軍采用交互式“狼群”新戰(zhàn)術(shù)，集群能夠自組網(wǎng)，并向友方傳輸數(shù)據(jù)，更好地控制了空射效應(yīng)。

（2）誘騙干擾

無人機(jī)蜂群可以搭載多種電子干擾載荷，在戰(zhàn)術(shù)上對(duì)對(duì)手實(shí)施誘騙干擾。

2020年9月，亞美尼亞和阿塞拜疆兩國(guó)在納卡地區(qū)發(fā)生交火，阿軍大量使用由安-2飛機(jī)改造的廉價(jià)無人機(jī)吸引亞軍火力，有意暴露在亞軍防空火力下，既偵察出了亞軍防空陣地，又消耗了亞軍防空火力。TB-2察打一體無人機(jī)緊隨其后，以3架為一編組，1架進(jìn)行戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境偵察，1架對(duì)地干擾，1架火力打擊，摧毀坦克、步戰(zhàn)車等地面裝備30余輛以及多套防空系統(tǒng)。后期，阿軍將安 -2z 機(jī)改造成自殺式無人機(jī)，以極低代價(jià)引誘亞軍防空火力開火并暴露位置，進(jìn)而引導(dǎo)地面和空中火力實(shí)施針對(duì)性打擊，取得了豐碩戰(zhàn)果。

（3）集群攻擊

集群攻擊樣式依托無人機(jī)蜂群系統(tǒng)較強(qiáng)的自組織、自協(xié)同能力，利用大量搭載攻擊載荷的無人機(jī)組成蜂群，對(duì)目標(biāo)群實(shí)施同時(shí)打擊。

2021年5月中旬，以色列國(guó)防軍在攻擊加沙地帶時(shí)，首次使用人工智能引導(dǎo)蜂群無人機(jī)定位、識(shí)別和打擊哈馬斯武裝力量，摧毀了數(shù)十個(gè)目標(biāo)。

（4）協(xié)同作戰(zhàn)

人-機(jī)智能協(xié)同作戰(zhàn)：

目前無人機(jī)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的感知能力和對(duì)環(huán)境態(tài)勢(shì)的自動(dòng)理解能力還不能完全替代人的思維和判斷，采用人-機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)方式更有利于執(zhí)行戰(zhàn)略縱深攻擊等典型攻擊任務(wù)。

2017年，美軍采用由3架F/A-18E/F“超級(jí)大黃蜂”組成的編隊(duì)在空中快速投放103架“灰山鶉”（Perdi×）無人機(jī)，有大約 90% 的Perdix能夠組成蜂群隊(duì)伍，蜂群編隊(duì)實(shí)現(xiàn)了自主避撞，并根據(jù)任務(wù)要求共同執(zhí)行了低空情報(bào)偵察和監(jiān)視任務(wù)，蜂群中任一無人機(jī)的進(jìn)入或離開都不會(huì)影響作戰(zhàn)任務(wù)的執(zhí)行。截至目前，Perdix已集成各種任務(wù)載荷持續(xù)升級(jí)到第七代。

2020年，英國(guó)在“多架無人機(jī)輕松工作”（MDMLW）項(xiàng)目中驗(yàn)證了1名操作員控制20架小型蜂群無人機(jī)的技術(shù)可行性和軍事應(yīng)用。目前項(xiàng)目已完成飛行驗(yàn)證，演示了無人機(jī)蜂群的超視距全自主飛行技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了無人機(jī)蜂群快速研發(fā)，配裝閃云誘餌，迷惑和壓制防空雷達(dá)。隨著人工智能技術(shù)不斷嵌入指揮控制領(lǐng)域，單人可以指控的無人機(jī)數(shù)量還會(huì)繼續(xù)增長(zhǎng)。

蜂群自主協(xié)同作戰(zhàn)：

無人機(jī)蜂群通過模擬生物集群行為策略，按照去中心化方式實(shí)施管理，實(shí)現(xiàn)高度智能自主協(xié)同的作戰(zhàn)活動(dòng)。根據(jù)不同類型作戰(zhàn)任務(wù)，可在蜂群作戰(zhàn)系統(tǒng)內(nèi)配置偵察探測(cè)、電子干擾、信息處理、火力打擊等多種任務(wù)模塊，形成兼具偵察、干擾和打擊能力的復(fù)合空中編隊(duì)，完成區(qū)域搜索與攻擊、偵察與壓制等作戰(zhàn)任務(wù)。

2016年，美軍完成30s內(nèi)發(fā)射30架“郊狼”無人機(jī)的自適應(yīng)組網(wǎng)編組飛行試驗(yàn)，驗(yàn)證了無人機(jī)蜂群完全自主編隊(duì)飛行、協(xié)同機(jī)動(dòng)能力。2018年，雷神公司研制出最新的無人機(jī)集群軟件，可實(shí)現(xiàn)“郊狼”無人機(jī)集群的網(wǎng)絡(luò)化，并在一個(gè)對(duì)敵具有優(yōu)勢(shì)的陣型中協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)之間信息共享，使無人機(jī)蜂群具備自主協(xié)同能力。

2021年，美國(guó)通用原子公司成功對(duì)MQ-9B“海上衛(wèi)士”無人機(jī)進(jìn)行了改造測(cè)試，加裝投放吊艙后，該無人機(jī)可通過通用發(fā)射管投放小型無人機(jī)，自主發(fā)起蜂群行動(dòng)。

無人機(jī)蜂群技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

未來戰(zhàn)爭(zhēng)的核心是軍事智能化，以智能化為前提的自主打擊是未來戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)演化的重要方向。無人機(jī)蜂群融合了智能化、無人化、集群化多重特征，呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢(shì)：

（1）模塊化設(shè)計(jì)降低研發(fā)生產(chǎn)成本

采用面向功能的分解方法，對(duì)無人機(jī)蜂群任務(wù)能力進(jìn)行分析，劃分出功能模塊，通過聚類分析劃分通用模塊和功能模塊，實(shí)現(xiàn)蜂群無人機(jī)研制生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化。

（2）創(chuàng)新作戰(zhàn)模式實(shí)現(xiàn)全域作戰(zhàn)

多域作戰(zhàn)始終是無人機(jī)蜂群技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)，突破蜂群算法提高自主協(xié)同能力，無人機(jī)蜂群與其它蜂群裝備多域協(xié)同，通過信息交互和共享，實(shí)現(xiàn)立體式偵察打擊，最終將所有域的部隊(duì)連接起來，實(shí)現(xiàn)全域作戰(zhàn)。

（3）體系設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)蜂群無人機(jī)系列化

未來的無人機(jī)蜂群應(yīng)采用體系設(shè)計(jì)，以多種不同尺度，適應(yīng)多種不同的任務(wù)場(chǎng)景，如：微型（1kg以下）無人機(jī)可以依靠隱蔽傳感、微弱信號(hào)探測(cè)等手段進(jìn)行近距精密偵察，小型（1～10kg）無人機(jī)可以攜帶小載荷戰(zhàn)斗部和偵察設(shè)備進(jìn)行察打一體自殺式作戰(zhàn)，中、大型（10kg以上）無人機(jī)可以攜帶多任務(wù)載荷執(zhí)行中、遠(yuǎn)程作戰(zhàn)任務(wù)等，形成以系列化平臺(tái)為基礎(chǔ)的作戰(zhàn)系統(tǒng)序列。