美軍無人化作戰發展趨勢

劉超

摘 要：無人作戰系統是信息化戰爭中奪取信息優勢、實施精確打擊、完成特殊作戰任務的重要手段之一，是未來軍事力量的倍增器。本文從無人機、無人潛航器和無人地面車三個方面介紹了美軍無人化作戰的發展現狀，并對美軍無人化作戰的發展趨勢進行了詳細的分析。

關鍵詞：無人化作戰；無人機；無人潛航器；無人地面車

1. 前言

20世紀80年代以來，隨著微機電、電子、計算機、光電子、納米、新材料、新動力以及航空航天等高新技術的發展，為無人化作戰平臺的出爐與實用化奠定了堅實的技術基礎， 戰爭無人化成為一個重要的發展方向。近年來，各種無人作戰平臺在局部戰爭中開始嶄露頭角，顯示出巨大的發展潛力和光明的應用前景，受到各國的重視，發展勢頭十分強勁。美國作為高科技大國的代表，一貫重視新技術、新裝備的發展，在無人作戰平臺的發展與應用方面也領先于其他國家。本文概述了美軍無人化作戰平臺的發展現狀，并對其未來發展趨勢進行了綜合分析。

2. 美軍無人化作戰發展現狀

美軍根據作戰環境和作戰需求，目前見諸報道的無人作戰平臺主要包括無人機、無人地面車和以無人潛航器為代表的無人艦艇[1]。

2.1 無人機

縱觀美軍近年幾場現代化條件下的局部戰爭，不難發現，無人機在戰場的投入量越來越大，擔負的任務也從傳統的戰場偵察、和監視擴展到海域巡邏、電子干擾、對艦（地）攻擊、反潛戰、通信截聽、目標精確定位、中繼通信等領域，甚至擴展到戰區空中導彈防御、心理戰和網絡中心戰領域。無人機已經成為美軍作戰不可或缺的重要武器平臺，在信息化條件的現代戰爭中發揮著舉足輕重的作用，在“無人化戰爭”有著不可替代的作用。

美國的無人機發展處于世界領先水平，其無人機的技術先進，種類多，有戰略、戰役、戰術各層次的無人偵察機，也有中繼通信、電子對抗、攻擊、作戰等各層面的無人機。目前，美軍投入使用的無人機多達75種，1329架，主要分為以下四類[2]：

一是長航時的無人機，包括“全球鷹”、“捕食者”、“暗星”等。主要用于高空、遠程和連續大范圍的監視/偵察，獲取有價值的戰略或戰術情報。這種無人機不僅自己能擔負偵察任務，而且還可充當“空中二傳手”，把其他偵察工具獲取的信息及時傳送到后方，同時還可擔負電子戰和地對地導彈預警任務，有很強的戰場生存能力。

二四是無人作戰飛機，這類無人機主要進行無人作戰，通常攜帶導彈，對目標進行針對打擊。主要包括 “捕食者”無人偵察/攻擊機、X-45無人作戰飛機等。例如，“捕食者”B無人機系統，可裝備14枚“海爾法”空對地反坦克導彈，提高對地攻擊能力；X-45無人作戰飛機可以攜帶大量彈藥執行壓制敵防空火力任務。

三是短、近程無人機，這種無人機主要供旅級部隊實施戰術觀察、偵察、戰場打擊效果評估及校炮任務，還可以執行電子戰、無線電中繼、氣象觀測及檢查化學武器。包括RQ-7A“影子”和“影子”600、“指針”FQM-151A無人偵察機、“先驅者”無人機、“金眼”100、“龍眼”無人偵察機等。

四是微型無人機，這種無人機的作用主要在于搜集情報、尋找目標和移動無線電通信。主要包括“微星”無人機、“黑寡婦”無人機、“微船”無人機、“美鈔”無人機等。

2.2 無人地面車

在地面軍事行動中地面無人車輛（Unmanned Ground Vehicles，UGV）具有多種潛在用途，能夠增加執行任務能力、戰斗效力和人員安全。這些包括探測、排險、掃雷與破障、偵察監視和目標獲取、清除未爆炸彈藥、爆炸物處理、人身安全、后勤保障，交火、城市作戰、武器使用，以及在污染及其他不利環境中的作業[3]。

按照控制方式，可將無人地面車分為下面典型四類[4]：

一是遙控操作地面車輛（TGV）。在遙控操作中，操作人員在遠處控制無人車輛，他們執行所有的識別過程。操作人員根據車載傳感器和通信鏈路推測TGV的位置與運動，TGV的體形各異、大小不等。

二是半自主前導/后隨者（SAP/PC-AGV）。與TGV類似，SAP/F-UGV的形狀和大小各異。后隨UGV是目前陸軍開發與演示的重點。前導UGV是具有先進導航能力的后隨UGV，可在與操作人員交互最少的情況下實現機動。為此，前導UGV必須具有充分的自主性，以便在控制它的士兵或車輛前方運動；必須具備足夠的識別能力，能夠選取到達指定目的地的最優路徑而無需標記地形。

三是平臺中心自主地面車輛（PC-AGV）。這一類型的UGV是可以被賦予并執行復雜工作或任務的自主地面車輛，在行動過程中，它可以從其他來源獲得信息，或響應來自控制人員的其他命令，而不需要更多引導。對于能夠使用殺傷性武器的PC-AGV，軍事任務要求它具有“可信賴的”自主性，并應具有故障安全中斷機制。為此，PC-AGV必須具備自主的機動能力，并能在敵對環境中完成預定任務；必須具備大致相當于執行相同任務的有人車輛的生存性與自我防御能力。

四是網絡中心自主地面車輛（NC-AGV）。NC-AGV是具有足以在網絡中心戰模式中作為獨立節點運行的自主水平的PC-AGV。這種自主地面車輛必須能從通信網絡接收信息并將其納入執行的任務，響應來自網絡的信息請求與行動命令，包括消解沖突的命令。同樣，其作戰性能的大致基準是與執行類似任務的有人系統相當。

2.3 無人潛航器

無人潛航器（ Unmanned Undersea Vehicles，UUV）是一種主要以潛艇或水面艦船為支援平臺、能長時間在水下自主遠程航行的智能化裝置，它可以攜帶多種傳感器、專用設備或武器， 執行特定的使命和任務[5]。無人潛航器已被用于執行掃雷、偵察、情報搜集及海洋探測等任務，在未來海戰中還可能作為水下武器平臺使用[6]。

美國海軍目前在役或在研的主要無人潛航器有遠程環境測量系統、半自主型水文勘測潛航器、“刀魚”（knifefish）反水雷潛航器、戰場預置式自主潛航器、大排水量無人潛航器等。近年來重點發展的有“刀魚”反水雷潛航器和大排水量無人潛航器。

“刀魚”是一種重型無人獵雷潛航器，能夠在高雜波海洋環境中準確探測和識別漂雷和沉底雷，提供先進反水雷能力，此外還能收集水文環境數據，為其他水下戰系統提供情報保障。美海軍未來的反水雷無人潛航器系統由兩艘“刀魚”無人潛航器和一系列設備組成，預計在2017年獲得初始作戰能力。

“大排水量無人潛航器”能夠搭載不同傳感器和任務模塊，其配置靈活，自動控制能力更高。能夠數月時間、遠距離執行任務。除具有掃雷和情報偵察功能外，還可在淺海長時間、自主地進行隱蔽性工作；作為誘餌協助母艇獵殺敵潛艇，或對敵潛艇進行長時間跟蹤；擁有智能化攻擊能力，可搭載各種類型的導彈、炸彈甚至核彈進行自主攻擊；既可獨立使用，也可在包括巡航導彈核潛艇、弗吉尼亞級攻擊核潛艇和水面艦艇等多種平臺上部署。計劃2017年服役。

3 美軍無人化作戰發展趨勢

目前，無人化作戰正向自主化、協同化、多樣化方向發展。未來要求無人作戰系統必須能與有人作戰系統或其它無人作戰系統無縫集成。同時，無人作戰系統必須擁有很強的自主行為能力，能夠自主控制，以在動態的環境中獨立或協作地完成復雜的任務。

縱觀美國無人化作戰系統的研究計劃和技術發展思路，無人化作戰的發展體現出以下趨勢[7]：

3.1 作戰任務方面

在作戰任務方面，有由在安全區域執行偵察監視任務向在高危區域執行主流作戰任務的方向發展趨勢。

美軍將無人作戰系統的作戰環境概括為3D，無人作戰系統的任務能力將從傳統的情報、偵察、監視（ISR）任務向壓制敵防空系統、縱深精確攻擊任務擴展，甚至具備打擊作戰能力。其中，ISR仍是無人作戰系統的基本使命。在2020年之前， 無人機執行諸如壓制、摧毀敵防（SEAD/DEAD） 之類的危險任務將成為現實 [8]。

地面無人作戰系統和水中無人作戰系統的反雷戰也是一項非常危險的任務。進入核生化、輻射和高泄露爆炸物（CBRNE）區域進行偵察也是無人作戰系統的主要任務之一。無人作戰系統的打擊能力取決于制導武器和定向能武器等載荷技術的發展。目前無人作戰系統的打擊能力還處于初級階段，將來無人機的空地攻擊和空空打擊能力比現在會有很大的飛躍，地面無人車輛將具備發射導彈的能力，無人潛航器具備打擊時敏目標的能力。因此，在危險區域執行打擊任務是無人作戰系統的重要發展趨勢。

3.2 戰場感知方面

戰場感知方面，有由結構化環境感知向非結構化環境感知與認知的方向發展。

隨著傳感器、計算機等硬件水平的不斷提高，環境感知和信息處理技術已經取得了很大的進展。目前無人作戰系統在結構化的環境中能夠實現較高能力的自主行為，但是在非結構化的不確定環境中，實現不同目標的感知與識別還存在困難。同時，戰場環境的感知與理解大多停留在較低層次的感知階段，對環境態勢的自動理解水平較低。對環境感知的研究往往是離散的、感知層次上的研究，難以滿足無人作戰系統的復雜作戰任務的需要。

因而，必須從認知理論與方法出發，開拓新的研究思路，將對戰場環境的感知與理解從離散的、片面的、被動的感知層次提高到全局的、關聯的、主動的認知層次上[9]，實現環境理解方法的新突破，使無人作戰系統達到更高層次自主。

3.3 平臺控制方面

平臺控制方面有由簡單的遙控、程控方式向人機智能融合的交互控制方式轉變，并逐步向全自主控制方式發展。

控制水平是無人作戰系統區別于有人裝備，實現無人操控和執行各種任務的關鍵。當前無人作戰系統的智能化水平還比較低，平臺控制方式主要以簡單遙控和預編程控制為主。隨著無人作戰系統智能化水平的提高，人機智能融合的交互控制逐漸處于主導地位。人機智能融合的交互控制對通信系統的能力要求較高，在面臨復雜的戰場環境時，由于存在通信中斷、鏈路帶寬和距離受限以及人員操控能力等因素的限制，人機智能融合的交互控制仍存在很大的缺陷。因此，全自主控制是無人作戰系統未來發展的必然方向。

實現全自主控制的技術目前主要有兩類，一類是多層控制結構，目前已研制出用于無人車的四層軟件控制結構。另一類是人工智能/專家系統。全自主控制的發展也取決于高性能的嵌入式計算機、實時操作系統以及模式識別和人工智能技術的突破。

3.4 任務控制站方面

任務控制站方面將由“多對一”向“一對多”的人-系統綜合技術方向發展。

隨著無人作戰系統的能力提升，其對控制站和操作員的依賴正在減少。如早期的“捕食者”，需要多個操作員來控制單個平臺，發展到“全球鷹”時，隨著系統能力的提升，只需要一個操作員就可以實現對平臺的操控。由此可見，人系統綜合技術是提高無人作戰系統性能和技術發展的重要手段。在美軍最初的無人作戰飛機系統研究計劃中，曾對地面站控制指揮無人作戰飛機的數量進行擴充，提出了“一站四機”的方案。隨著研究工作和作戰模擬的深入，又提出指揮所式地面控制結構方案，即由一個指控站控制多批、多架（30架以上）無人作戰飛機。因此，發展一對多的人系統綜合技術，最大程度發揮人機各自的智能優勢，是未來無人作戰系統發展的趨勢之一。

3.5 通信方式方面

通訊方式由專用信道、點對點通信向共享信道、網絡化通信方向發展。

目前大多數無人作戰系統的通信方式必須采用專用信道，以點對點模式實現通信，難以實現多平臺間的互連、互通和互操作。美國發展到“全球鷹”時，其通信方式已經轉化為既有點對點通信能力又有經由衛星組網通信能力的混合模式。美軍計劃，到2016年左右，使每架無人機/無人作戰飛機都成為全球信息柵格中的一個節點。依照無人作戰系統的作戰使用特點，采用共享信道，實現具有自修復能力的空中自組織網絡通信，將是未來無人作戰系統通信技術發展的重要方向。同時，發展新的通信技術，提高通信帶寬，進行動態通信，實現信息的快速安全傳輸也是重要的發展方向。另外，水聲通信技術是突破水下無人作戰系統信息傳輸困難的關鍵，激光通信技術將使未來無人作戰系統的通信帶寬產生質的飛躍。

3.6 作戰模式方面

作戰模式方面將由單平臺作戰向有人-無人平臺協同作戰、多無人平臺協同作戰方向發展。

在未來日益復雜的作戰環境下，單平臺所能發揮的作戰效能將極為有限，因此，無人作戰系統的作戰模式由單平臺逐步發展為更靈活的多平臺集群作戰、有人/無人協同作戰方式。美國在《無人機路線圖2005- 2030》中已明確了今后無人機的發展步驟：有人機與無人機協同作戰（有人機主導）→有人機與無人機協同作戰（無人機主導）→無人機自主作戰[10]。其中第二步和第三步在近期存在較大的技術障礙，還難以實現。目前致力于實現第一步，有人機主導的有人機與無人機協同作戰。進一步在《無人系統路線圖2007- 2032》中預測[8]：“在2015～2020年間，美軍無人機系統和無人車輛系統可能可以達到與有人駕駛系統在攻擊、兵種合同和SEAD/DEAD作戰中相互協同的水平”。無人作戰系統和有人系統協同作戰，多平臺協同作戰，可以充分發揮兩者的優勢，彌補彼此的不足，更加有效的完成作戰任務，將成為未來無人作戰系統作戰模式的重要方向。

3.7 平臺和體系結構方面

平臺和體系結構方面講由專用化、單一化向通用化、標準化、互操作方向發展。

互操作技術提高無人作戰系統執行作戰任務時的協同作戰能力，包括多個層次：同軍種內同一類型無人作戰系統的互操作，同一軍種內不同類型無人作戰系統的互操作，聯合作戰系統的互操作，軍用系統和民用系統的互操作，本國和他國無人作戰系統的互操作等。美軍已經著手研究通用控制技術，使無人作戰系統在控制、通信、數據、數據鏈等方面達到更高的互操作性，通用化將使無人作戰系統的可維護性和發展速度迅速提高，大大簡化軍隊的后勤保障。同時，美軍積極促進無人作戰系統標準、政策和程序的制定，保證有人系統和無人作戰系統安全運作和有效集成；實現對無人作戰系統及其裝載武器的標準化的、完全的控制；通過更加靈活的后勤支持程序，支持對投入使用的無人作戰系統的快速集成，從而進一步加強無人作戰系統的合作和聯合軍種的協作，增強作戰指揮部的指揮效率，提高無人作戰系統的協同作戰能力。

4. 總結

無人化作戰系統是無人系統向更高技術和更強作戰能力方向深入發展的一種全新武器系統，涉及到控制、電子、信息、通信、計算機、材料、航空、海洋等多項高新技術。隨著相關科學技術的不斷進步，無人化作戰系統執行任務的領域將不斷擴大、遂行各種作戰任務的能力不斷提高，其在未來信息化戰爭以及反恐戰爭中的作用將日趨突顯。因此，迫切需要深入研究無人化作戰系統的任務使命，努力突破相關學科的關鍵技術，增強無人化作戰系統互操作性和開放性，才能促進無人化作戰系統的快速發展，滿足未來信息化戰爭中關鍵作戰任務的需要。

參考文獻

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[9] 蔡自興，鄒小兵.移動機器人環境認知理論與技術的研究[J].機器人， 2004，26（1）： 87-91.

[10] Department of Defense USA，Unmanned Systems Roadmap 2005- 2030[R]，2005.