无人机在蜂群作战中的应用与特点.docx

《无人机在蜂群作战中的应用与特点.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无人机在蜂群作战中的应用与特点.docx（9页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、无人机在蜂群作战中的应用与特点目录前言11 .认清无人“蜂群”作战的真正优势12 .无人机蜂群作战概念的起源与发展33 .无人机蜂群作战的流程44 .无人机蜂群作战的本质特征65 .盘点无人机“蜂群”作战之要76 .无人机蜂群带来的威胁97 .结语10前言“蜂群”作战理论源于自然界生物种群的群体性活动。无人机“蜂群”以数量众多、功能多元为典型特征，通过去中心化分布，可实现自主协同攻击，从而提高己方战场整体作战效能。现代空袭作战样式正在发生深刻变革，无人化、智能化印记愈发明显，无人机蜂群作战自概念提出以来就受到世界各国高度关注，已经成为当前军事研究热点。文章追溯了无人机蜂群概念的起源与发展，重点

2、对无人机蜂群作战的流程、本质特征及带来的威胁进行分析和阐述，以期为反无人机蜂群作战提供理论参考。1 .认清无人“蜂群”作战的真正优势无人“蜂群”作战，是当前无人作战领域正在发展的一个重要概念，它源自于生物界中的群体行为。在生物群体中，个体的感知、行动能力有限，但遵循简单的行为规则，却能够相互协作完成复杂的团队活动，表现出分布式、自组织、协作性、稳定性等特点，这种通过“大量局部交互产生的全局行为”，形成了极强的环境适应能力。正是受到生物群体行为的启发，人们开始使用大规模、低成本的小型无人作战平台，以遂行集群侦察、干扰、打击等任务，通过规模优势提高整体作战效能。但是，在无人“蜂群”作战能力发展过程

3、中，由于过分强调类生物集群行为的模仿，企图将生物集群特性完全移植到无人“蜂群”中，反而导致无人“蜂群”难以实用化。因为，无人系统的自主能力受制于人工智能技术发展，在智能水平难以取得突破的情况下，如果过分追求高自主性，无人“蜂群”可能将永远处于概念和试验测试阶段。这就需要我们重新审视无人“蜂群”的运用问题，切实认清无人“蜂群”作战运用的实质，从作战需求上牵引其向实战化运用发展。用其“小”，易于隐蔽突袭。用于“蜂群”作战的无人系统多为小型无人作战平台，且采用复合材料，雷达反射面积小，具有较强的低可探测性，对方难以远距离探测，可有效压缩敌反应时间，使对方来不及反应和进行拦截。外军测试表明，当“蜂群”

4、无人机以250千米/小时的速度攻击时，“宙斯盾”舰载防空系统雷达探测发现到目标后，仅有15秒钟的拦截时间。即便由于集群运用使目标特征增强，被探测发现的可能性增大，但通过分布式部署、多方向同时突入，一样能够以较高的突防概率有效突破对方防御体系，渗透至预定作战区域并抵近重点、要害目标，快速形成局部的高密集性部署和全方位的攻击态势，达成作战的突然性。用其“多”，宜于饱和攻击。无人“蜂群”的最大优势就是数量优势，即通过大量不同功能类型无人系统的集群运用、协同作战，造成敌防御体系在探测、跟踪和拦截能力上的迅速饱和，从而因系统“超载”而导致体系瘫痪。比如，现代防空系统虽能一次跟踪上百个目标，但真正能够有效

5、拦截的仅有十余个甚至更少，而且其待发射导弹数量有限，再次装弹时间长，在面对一次大规模的无人机集群式攻击时，将很快耗尽弹药而没有反击机会。因而有专家认为，无人机“蜂群”作战不需要非常高的精确性和自主性，只要25%的无人机能够接近并命中目标就够了。同时，由于大量无人系统多点投放，不同高度、不同方向同时或连续进入，也将使对方因防御力量分散而陷入被动应付的状态。用其“廉”，利于消耗作战。相对于防御武器系统，“蜂群”无人系统具有较好的低成本优势和较高的效费比，可以不计损失地大量投入，有效毁瘫对方高价值目标并同时消耗其造价昂贵的弹药，使对方因难以承受非对称消耗而造成持续作战能力降低甚至作战失败。比如，“蜂

6、群”无人机的单价通常在万余美元左右，而一枚防空导弹则至少在百万美元以上，攻防双方成本差距巨大，在面对无人机“蜂群”攻击时，防御一方往往会陷入“防不住”“打不起”的困境。另外，由于“蜂群”无人系统结构相对简单，可利用增材制造或敏捷制造技术，快速大批量生产，迅速补充并投入作战，能够极大地提高作战持续性，始终保持进攻作战的高压态势。由此可见，对于无人“蜂群”来讲，当前最紧迫的任务是大力发展数据通信组网、集群规划控制和新型动力等技术，提高“蜂群”作战的多平台规划控制能力以及无人作战平台自身的机动力、续航力和作战半径等基本性能，并具备一定的目标识别、定位、跟踪、打击和后方规划控制下的协同机动、目标分配等

7、自主能力，即可较好地满足实战需要，并不一定要一味实现无人系统的高自主性。2 .无人机蜂群作战概念的起源与发展无人机蜂群作战概念是技术与战术思想融合的产物。在技术方面，对“集群”的研究起始于PierrePaU1GraSSe在1959年对昆虫集群的行为研究，研究发现这些行为简单、能力有限的昆虫个体，通过内部分工、交流协同的集群活动，表现出明显的群体智能行为，能够完成远远超出个体能力的复杂任务。通过对群聚生物的群体行为的模拟，逐渐形成了集群智能方法，以实现多平台分布式自组织控制，后来这一技术被运用于无人机平台，推动了无人机集群技术的发展。在战术方面，这种依靠数量规模和协同配合弥补个体缺陷并形成局部巨

8、大优势的战术思想在人类战争史上也并不罕见，如13世纪蒙古的骑兵、二战中德国“闪击战”使用的坦克集群及潜艇的“狼群”战术等都蕴含了这一思想。新世纪以来，美军把这种集群战术思想提炼为“蜂群战术”，并很快运用于伊拉克战争实践，后来推广至海、空作战平台。这些技术和战术思想的发展与融合为无人机蜂群作战概念的产生提供了技术和思想源泉。早在2000年，美国防部高级研究计划局就启动了无人机集群的研究计划，多年来美军多个科研机构持续开展无人机集群相关项目的实验，论证了无人机群式作战的巨大潜力，无人机集群试验也逐渐从执行情报、侦察、监视任务向执行打击任务拓展。2014年10月15日，美智库新美国安全中心发布了战场

9、机器人II:正在成军的机器人集群报告，首次系统提出无人系统蜂群战术，并论述了无人系统蜂群作战在数量、协同与情报、速度等方面的优势。美空军发布的20162036年小型无人机系统飞行规划明确：“无人机蜂群是在控制人员（空中或地面）的指挥或监督下，通过自主组网遂行同一作战任务的一群小型无人机。构成蜂群的无人机可以是同构，也可以是异构；组群方式可以是主从型，也可以是中心型”，并明确了“蜂群”与“忠诚僚机”和“编组”概念的区别，强调“蜂群”是大量小型无人机之间的机机协同，并对小型无人机系统用于压制/摧毁敌防空、打击协调与侦察、超视距运用等作战任务进行了说明和想定描绘。这表明美军对蜂群作战概念的认知已趋于

10、成熟，对蜂群遂行多样化作战任务也有所规划和设计，并逐渐呈现出与其他作战概念相融合的趋势。此外，美国防部发布的八版无人系统路线图，均提及无人系统的自主性问题，并将全自主集群作为无人机自主性10个等级中的最高等级，可以看出其集群作战的最终目标是实现全自主的智能蜂群作战模式。3 .无人机蜂群作战的流程无人机蜂群系统按照功能划分由蜂群无人机平台、导航系统、遥测遥控系统和任务载荷等部分组成，主要通过控制站和自主控制实现航路规划和飞行控制。虽然无人机蜂群功能各异、种类繁多，但结合无人机蜂群作战特点，可以将其作战流程大致划分为投放准备、发射集结、编队飞行、遂行任务四个阶段。投放准备阶段该阶段蜂群载机或发射平

11、台搭载无人机组群，在其他作战平台的掩护下或利用自身性能优势进入待发射区域，待发射区域的选择往往与无人机个体性能密切相关，如美“小精灵”项目使用的是X-61A无人机，作战半径可达556926km,载机为C-130、B-IB等大型平台，因此待投区的选择通常会相对较远；而“灰山鹑”“郊狼”及其他小型类蜂群无人机，往往航程短、速度慢，需要发射平台抵近任务区域，甚至是突防至防区纵深进行投放，发射区的位置距离任务目标相对较近。此外，投放前蜂群载机会对高度、速度进行适当调整，以确保蜂群无人机的顺利放飞。图1美“小精灵”项目使用的是X-6IA无人机，作战半径可达556926km,载机为C-130、B-IB等大

12、型平台，因此待投区的选择通常会相对较远发射集结阶段该阶段蜂群搭载平台在进入发射区域后陆续发射蜂群无人机，无人机在空中预定区域集结编队，形成蜂群。目前来看，由于发射的无人机数量较大，通常会采用多平台/多批次发射的方式，并会根据作战任务或载荷进行分类，将先后放飞的无人机在空中完成集结、组网、编队。因此，此阶段需要消耗一定时间进行状态调整，如检查无人机的飞行状态、调试用于与后方控制站通联的卫星或数据链通信及用于群内通信的自组织网络等。编队飞行阶段该阶段蜂群无人机按照后方控制站航路规划或预设航线、高度向任务区域编队飞行，并根据敌情威胁和障碍等实时情况实施规避机动，在此期间蜂群将完成内部的协同和任务规划

13、，以大编队进袭或是多群小编队的形式向作战目标机动，进入遂行任务阵位。遂行任务阶段由于蜂群的结构和任务各不相同，既可以是遂行单一任务的大集群，也可以是由遂行不同任务的小集群的组合，在进入任务区后，无人机将按照作战任务或组织分工，遂行相应作战行动，如实施抵近侦察、防空压制、目标引导和毁伤效果评估等。45 .无人机蜂群作战的本质特征无人机蜂群作战概念是在美国国防预算受限的大背景下提出的，旨在降低高性能武器平台的研发成本，其实质是将高价值、高性能的空中作战系统分解成数量庞大的小型、低成本无人机作战系统，通过信息网络技术和人工智能技术，使这些无人机作战平台具备自主决策和群体智能行为能力，以整体作战能力去

14、遂行各种任务的作战方式。以量取胜的“饱和式”作战无人机蜂群的“量”是其寻求作战效果“质”的突破的基础。数量规模大是无人机蜂群作战最显著的特征，也正是因为其庞大的数量基数，人们才对蜂群作战概念有了更深刻的印象。相较于有人机的飞行编队，无人机蜂群在数量级上有质的飞跃，在较短时间内，可以实现多方向、多批次、高密度的饱和打击，通过数量规模的叠加效应，形成局部压倒性优势，从而达到提高突防概率和摧毁目标的目的。形散神聚的“分布式”作战无人机蜂群作战是典型的分布式作战，反映的是“形散神聚”的作战理念。同分布式作战思想一样，蜂群强调作战编组的“去中心化”，这使得蜂群个体之间相互独立且没有作战中心，即使部分个体

15、被干扰或摧毁，也不会影响其他个体的正常运转。庞大的蜂群个体间，有分工又有协作，以作战目标为中心展开作战行动，实现作战效能的高效聚合。成本低廉的“消耗式”作战低成本、低损耗和可回收性是无人机蜂群作战概念得以出现并高速发展的重要因素，相较于动辄数亿的有人机，无人机蜂群将成本进行了分散和切割，确保了蜂群个体成本的低廉。同时，较于巡航导弹、空地弹等不可回收的精确打击弹药，无人机蜂群可以回收反复利用，表现出较高的经济性；而较于价值昂贵的传统防空武器，蜂群的不对称成本优势更加凸显，甚至可以用于吸引防空火力和消耗防空弹药。集群协同的“网络化”作战蜂群的作战能力被分散在数量庞大的个体无人机上，组织、指挥和管控

16、这些分散的作战单元协同作战，需要有统一的态势感知、指挥决策和任务规划，以通信网络、数据链、作战云为代表的信息技术为蜂群作战的实现提供了技术支撑。在作战过程中，信息网络是蜂群的中枢神经，是“平台分散，效能聚合”得以实现的基础。无人机蜂群数量庞大，在一定空间内构成了流动性、分散性很强的作战网络，同时，还涉及到海量平台间的感知、协同、编组等一系列问题，因此，蜂群必须以信息网络为支撑，将广域分布的大量无人机系统构建在一个作战网络内，以实现作战平台间的信息交互和功能耦合，其本质仍是以网络为中心的信息作战。人机交互的“智能化”作战根据蜂群作战概念的设想，未来的无人机蜂群将在A1和大数据的加持下，拥有高度自主控制、决策和机器学习能力，具备完成战场态势的自主分析、作战任务的自主规划、自动化的指挥控制及集群智能的能力。但就无人机蜂群核心技术现状和发展趋势来看，未来较长一个时期蜂群作战仍属于“前台无人后台有人”的人在回路