無人機與巡航導彈自主協同作戰模式及關鍵技術

孫盛智 孟春寧 侯妍

DOI：10.12132/ISSN.1673-5048.2019.0061

摘要：在信息化戰爭中，無人機與巡航導彈協

同作戰已經成為精確打擊的重要手段。針對無人機引導巡航導彈對敵方目標進行精確打擊現狀，分析無人機與巡航導彈協同作戰需求，研究無人機與巡航導彈計劃引導、任務優化、集群突防、隨機攻擊四種自主協同作戰模式，提出支撐智能化作戰的敵我目標識別、集群編隊飛行、自主協同作戰等關鍵技術。從基礎科學研究和激發人才積極性兩方面，提出關鍵技術發展對策，對提升未來精確打擊作戰能力具有重要理論意義。

關鍵詞：無人機;巡航導彈;協同作戰;作戰需求;作戰模式;關鍵技術;武器協同技術

中圖分類號：TJ760;E82文獻標識碼：A文章編號：1673-5048（2019）04-0010-06

0引言

近幾年，無人機與巡航導彈自主協同作戰受到美國的高度重視，作戰效能在伊拉克戰爭、阿富汗戰爭以及利比亞戰爭中得到充分體現，無人機技術成為美軍研發的重點，執行情報、監視與偵察任務[1]，為巡航導彈提供精確的目標指示。美國海軍無人機和打擊武器項目執行官威廉·香農稱，美國海軍一直致力于無人機與“戰斧”巡航導彈聯合運用的相關研究[2]，試圖運用無人機協助巡航導彈跟蹤敵方動態目標，縮短“戰斧”巡航導彈的飛行時間，以便使其具有更高的戰術性能。美國海軍最新裝備的“戰斧”巡航導彈如圖1所示，已經具備在飛行中重新定位的功能，為無人機引導巡航導彈打擊動態目標提供可能。美國海軍每年進行10～15次無人機與巡航導彈協同作戰試驗，以確保協同作戰系統正常工作，同時利用作戰試驗驗證作戰概念[3]。

隨著高新技術的不斷進步，各型信息化裝備在作戰中得到廣泛應用，海上作戰力量在重塑國家戰略格局、推動新軍事變革等方面，發揮著越來越重要的作用。海戰場范圍大大拓展，海空戰場融為一體，充分發揮無人機抵近偵察、目標引導和巡航導彈自主控制、快速制勝的優勢，依托戰場信息網絡，集成陸海空作戰平臺，大幅提高海上作戰體系對抗能力。針對無人機和巡航導彈各自作戰優勢，創新無人機與巡航導彈自主協同作戰模式，通過自主控制、飽和攻擊，實現從近海向遠海延伸，對深化海上軍事斗爭準備，推進海上作戰力量轉型具有重要意義[4]。

1無人機與巡航導彈自主協同作戰需求

無人機與巡航導彈自主協同作戰是一種新型作戰模式，是無人機和巡航導彈在加載初始作戰任務后，基于戰場環境的變化進行自主判斷，依靠預設的規則約束，在不需要人為干預或盡可能少的人為干預情況下，協同完成預定的作戰任務[5]。無人機與巡航導彈自主協同作戰是在戰場信息高效共享和實時決策的基礎上，保障“傳感器”與“射手”和“射手”與“射手”之間的高度協同，改變了信息鏈和武器鏈的融合方式，實現多元武器平臺一體化自主協同作戰，有效發揮海上作戰優勢[6]。

1.1實現精準打擊的需要

網絡中心戰的核心是通過戰場網絡實現數據在傳感器與打擊平臺之間的實時高效流轉，在廣域海戰場內對無人機群進行前沿部署、抵近偵察、及時跟蹤、高效監視，有效獲取事先無法偵察的敵方動態目標特征，利用戰場網絡將這些目標特征信息實時傳輸給巡航導彈，進行目標引導和坐標校正。由于巡航導彈的射程距離遠，單純依賴衛星導航，存在易遭受敵方干擾、難以保密等問題，從而影響對敵方動態目標的精準打擊。海戰場環境缺乏精確明顯的目標定位特征，對敵方動態目標難以實現實時感知、精確定位，利用長航時無人機實時跟蹤監視敵方動態目標變化，依據戰場態勢和戰場環境的變化，靈活修改巡航導彈飛行路徑，引導巡航導彈從最易直接命中目標要害部位的方向對敵方動態目標實施精準打擊。

1.2保障協同攻擊的需要

海戰場電磁環境復雜，無人機和巡航導彈協同作戰無法避開突防抗擾問題。海戰場前沿部署的無人機群組成一個信息源網絡，為巡航導彈集群提供精準的目標指示信息，無人機群中一架或多架無人機遭受打擊，不影響其他無人機正常工作，增強巡航導彈集群在復雜電磁環境下的突防能力。由于無人機電磁輻射相對較小，通信流量小、頻率較低、保密性好，不易被敵方發現和截獲，能夠有效引導巡航導彈進行靜默攻擊，同時，能夠先行遮蔽和干擾敵方防空節點，致盲或延長敵方空襲預警時間，提升巡航導彈突防能力。無人機引導巡航導彈集群編隊飛行，能夠降低敵方對巡航導彈集群之間通信鏈路的干擾，使巡航導彈按照預定的路線飛行，而巡航導彈對敵方關鍵節點的精確打擊，可以有效壓制敵方防御體系，大大提高巡航導彈的突防能力。

1.3發揮飽和攻擊的需要

航空兵器2019年第26卷第4期

孫盛智，等：無人機與巡航導彈自主協同作戰模式及關鍵技術

無人機和巡航導彈自主協同作戰，可使兩種武器優勢互補、分工協作，最大限度發揮體系作戰效能。無人機具有造價低廉、可大量部署等優勢，其自殺式攻擊作戰方式，使敵方海上力量防不勝防，而巡航導彈具有高機動性、高毀傷性、精準打擊特性，有效彌補了無人機在該方面的不足。無人機群可以實時抵近跟蹤監視敵方海上動態目標變化，為巡航導彈集群及時修正目標坐標、進行不間斷打擊提供信息支持，同時，無人機群可以及時進行敵方目標毀傷評估，為指揮員判斷火力打擊效果評估提供重要依據。未來海上作戰，面對敵方全方位、多層次的防御體系，要實現對敵方關鍵目標的精確打擊，利用無人機與巡航導彈集群自主協同作戰，能夠充分發揮無人機自主靈活和巡航導彈生存能力強等作戰優勢，實現武器平臺的優勢互補，極大提高巡航導彈飽和攻擊的作戰效能。

2無人機與巡航導彈自主協同作戰模式

無人機與巡航導彈自主協同作戰可以帶來作戰樣式的革命，是典型的基于網絡信息系統的一體化作戰[7]。結合無人機與巡航導彈自主協同作戰需求，可以分為計劃引導、任務優化、集群突防、隨機攻擊四種自主協同作戰模式。

2.1計劃引導自主協同作戰模式

計劃引導是無人機與巡航導彈自主協同作戰的初始化運用。事先對巡航導彈進行作戰任務分配，預先確定其打擊目標，設計巡航導彈的發射時間和飛行路線，并由無人機對巡航導彈精確打擊進行目標引導，隨著敵方目標位置的動態變化，利用無人機實時監視目標位置的變化，將其位置變化情況實時傳遞給尚在飛行途中的巡航導彈，巡航導彈及時調整打擊方案，無人機按照新打擊方案修正巡航導彈飛行路線，引導巡航導彈實現對敵方目標的精確打擊，有效提高對敵方目標的打擊效果。計劃引導自主協同作戰模擬如圖2所示。

這種作戰模式利用無人機對巡航導彈進行目標引導，解決巡航導彈巡航定位不準確、飛行路線難以規劃等問題，綜合發揮巡航導彈航跡精確規劃、彈道計劃控制、低空突防能力強和無人機滯空時間長、實時監視能力強的優勢，形成海空一體立體攻勢。計劃引導自主協同作戰模式適用于攻擊海上單個動態或固定目標[8]。

2.2任務優化自主協同作戰模式

任務優化是無人機與巡航導彈自主協同作戰的自動化運用。利用無人機群所攜帶的各類多源傳感器對敵方動態目標集群進行實時跟蹤監視，在初步確定敵方力量部署的基礎上，制定各巡航導彈的打擊目標和打擊順序，同時，無人機群實時監視敵方目標集群態勢變化，并將其態勢變化實時傳輸給飛行中的巡航導彈集群，及時調整打擊方案，重新優化各巡航導彈的打擊目標和打擊順序，無人機群按照最新打擊方案，引導巡航導彈集群快速完成各自打擊任務。任務優化自主協同作戰模擬如圖3所示。

這種作戰模式以無人機群為中心，解決了對敵方動態目標群的連續跟蹤，隨著作戰態勢的變化，自動調整精確打擊方案，引導巡航導彈集群完成火力打擊任務，確保巡航導彈集群能夠對敵方多個海上目標進行有效攻擊，實現無人機與巡航導彈的無縫鏈接，提升巡航導彈集群對敵方動態目標集群自主精確打擊能力。任務優化自主協同作戰模式適用于攻擊海上多個動態或固定目標。

2.3集群突防自主協同作戰模式

集群突防是無人機與巡航導彈自主協同作戰的高效化運用。由于敵方海上高價值目標的防御體系相對比較完善，單一無人機和巡航導彈難以實現對其進行抵近偵察和精確打擊，將具有目標搜索功能的無人機群和火力打擊功能的巡航導彈集群結合起來，實施密集的“偵察-火力”協同突防是對敵方高價值目標進行有效打擊的關鍵。在確定敵方海上高價值目標的基礎上，利用無人機群對敵方高價值目標進行自殺式抵近偵察，并將獲取的各類偵察信息及時傳輸給巡航導彈集群，優化巡航導彈集群的飛行路線，及時規避敵方防空反導系統的有效攔截，發揮無人機群的偵察優勢和巡航導彈集群的攻擊優勢，對敵方高價值目標進行多元多向飽和攻擊。集群突防自主協同作戰模擬如圖4所示。

這種作戰模式運用無人機群和巡航導彈集群的組合，形成大彈量、集群式、飽和攻擊態勢，使敵方顧此失彼，削弱敵方防御能力，從而達到己方作戰意圖。集群突防自主協同作戰模式適用于攻擊海上單個高價值動態或固定目標。

2.4隨機攻擊自主協同作戰模式

隨機攻擊是無人機與巡航導彈自主協同作戰的智能化運用。隨機攻擊是未來無人機與巡航導彈

自主協同作戰的最高形式，運用無人機群實時監視敵方力量部署，而各巡航導彈并未分配具體的打擊目標，是在飛行途中根據敵方動態變化進行隨機分配。巡航導彈集群根據無人機獲取的敵方力量部署情況自主規劃航線航速，依據敵方動態目標集群的位置變化，隨機分配打擊目標，設計打擊角度，形成科學合理的打擊方案，無人機群按照打擊方案引導各巡航導彈實現對不同目標的精確打擊，同時，隨著巡航導彈擊中敵方作戰目標后，無人機群評估作戰效果，若沒有達到預期目標，巡航導彈集群自動調整其他導彈的打擊方案，逐漸實現對敵方全目標的最優打擊，無人機群引導巡航導彈集群完成多元突防、多目標打擊任務。隨機攻擊自主協同作戰模擬如圖5所示。

這種作戰模式能夠使無人機之間相互替代備份，在對敵方目標實施探測、定位、打擊和毀傷評估中實現在線協同，利用多元多域融合傳感器平臺完成對敵方目標監視的全域覆蓋，在指揮控制平臺的支撐下，保障巡航導彈集群對敵方多個目標的全時精準打擊，具有秒殺攻擊威懾效應，適于對海上多個動態或固定目標進行隨機多元攻擊。隨機攻擊自主協同作戰模式是未來對海上多個動態目標進行隨機打擊的理想模式，但由于無人機和巡航導彈技術的限制，目前尚未應用到實際作戰行動中。

3無人機與巡航導彈自主協同作戰的關鍵技術

未來戰場環境將更為復雜，自主化、智能化戰爭尚處于概念階段，無人機與巡航導彈自主協同作戰更是前沿技術的設想，尚無法全面應用于實際作戰行動中。要解決無人機與巡航導彈自主協同作戰，還需解決許多現實的技術問題，以支持未來自主化、智能化精確打擊作戰的需求。

3.1敵我目標識別技術

廣域的海戰場上分布著大量敵我雙方的飛機和艦艇，存在敵我雙方相互交織的戰場態勢，建立敵我識別系統是避免誤傷的基礎，因此，敵我識別技術成為制約無人機與巡航導彈協同作戰的關鍵技術[9]。敵我識別系統主要分為非協作式敵我識別系統和協作式敵我識別系統，對于非協作式敵我識別系統而言，從各種目標信息中提取可靠的識別信息，以及識別模型是否準確是系統的基礎，因此，信息融合和模式識別是非協作式識別系統的核心技術[10];對于協作式敵我識別系統而言，其核心技術是數據加密技術和通信收發硬件技術，目前基于無線電和微波的通信收發硬件技術已經比較成熟，因此數據加密技術顯得格外重要[11]。隨著敵我識別技術的發展應用，要實現無人機和巡航導彈自主協同作戰，就必須能夠從復雜的目標回波和變化的圖像中，區分不同類型的目標并尋找最佳攻擊部位，除了預先制定周密的作戰計劃外，還需依靠大數據建立所有敵我目標的特征參數，保障與己方目標的交互識別，確保作戰安全可靠。

3.2集群編隊飛行技術

單個無人機與巡航導彈自主協同作戰的實戰意義不大，更多地呈現出象征意義，只有無人機群和巡航導彈集群進行有效的協同作戰，才能保障無人機群對敵方目標進行全方位立體偵察，提高目標指示信息的真實性，引導巡航導彈集群對敵方目標進行精確打擊，提高巡航導彈的命中率和任務成功率。相對于單架無人機飛行，無人機群與巡航導彈集群協同作戰中既有無人機之間的通信，又有無人機與地面站之間的通信，還有無人機與巡航導彈之間的信息連通，需要解決無人機編隊飛行控制技術、無人機之間的位置監測與防撞技術以及無人機群信息交互技術等，還涉及巡航導彈集群航跡規劃技術、隊形初始編成技術和特殊情況下隊形重構技術等方面的難題。為使無人機群和巡航導彈更好地發揮作戰效能，需要采用集群編隊飛行控制技術來實現無人機與巡航導彈自主協同作戰任務，利用無人機群提供的精確目標指示，引導巡航導彈集群對敵方作戰目標實施精確、立體、全方位的飽和攻擊。

3.3自主協同作戰技術

無人機與巡航導彈自主協同作戰的平臺越多，搭載的傳感器就越多，協同作戰的難度就越大，自主協同作戰是充分利用各作戰力量，掌握戰場主動權的關鍵。多傳感器組網技術是自主協同作戰技術的前提，也是無人機與巡航導彈自主協同作戰的基礎技術，利用計算機、通信和網絡等技術，將無人機群和巡航導彈集群聯成網絡，實現所有作戰平臺高度實時共享作戰信息，及時掌握戰場態勢，提高巡航導彈集群的靈敏度，提升無人機與巡航導彈的協同作戰能力，進而大大增強編隊的體系作戰能力;多傳感器信息融合技術是自主協同作戰技術的核心，也是無人機與巡航導彈自主協同作戰的關鍵技術，在無人機與巡航導彈集群編隊中，搭載多種類型的傳感器，來自不同傳感器獲取的戰場信息具有重復性和互補性等特點，通過數據融合算法，得到更加完整的戰場態勢圖。利用多傳感器信息融合技術，克服了單個傳感器的限制，集成多傳感器的感知信息，有效支撐編隊體系作戰能力的發揮。

4關鍵技術發展對策

支撐無人機與巡航導彈自主協同作戰的關鍵技術受基礎科學和科技人才等多個要素的制約，從基礎科學研究和激發人才積極性兩個方面，提出關鍵技術的發展對策，推動關鍵顛覆性技術的發展。

4.1加強基礎科學研究，支撐關鍵技術發展

強化基礎科學研究頂層設計，編制基礎科學的發展規劃，全面深入研究基礎科學，加快基礎技術的前瞻部署，有效支撐關鍵技術的研發動向和策略調整，篩選出對無人機與巡航導彈自主協同作戰具有重要影響的關鍵技術，并規劃關鍵技術突破的時間路線圖。基礎科學研究是關鍵技術發展的先導，加強基礎科學研究是引導關鍵技術發展的核心。

4.2激發科技人員積極性，保障關鍵技術發展

瞄準無人機與巡航導彈自主協同作戰前沿技術，為科技人員提供寬松的科研環境，改革科研評價指標體系，賦予科技人員技術路線決策權，實行以增加知識價值為導向的分配政策，激發科技人員的積極性，培養造就具有國際視野的高水平創新理論團隊和高科技創新人才隊伍，打造科技理論與技術發展的新高地，全面保障關鍵技術的持續發展。

5結論

本文重點研究無人機與巡航導彈的四種自主協同作戰模式，并提出支撐智能化作戰的關鍵技術，為預判未來智能化作戰的發展趨勢提供支撐。但是并沒有對關鍵技術的成熟度進行深入研究，下一步將通過定量分析和定性分析相結合的方法，設定關鍵技術成熟度的評估指標，評估關鍵技術所遇瓶頸，預測攻克時間，判斷關鍵技術對無人機與巡航導彈自主協同作戰的影響，為關鍵技術研發提供科學合理的路線圖。

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