無人機蜂群作戰探討

韓衛華 趙明衍 李玉泉

摘? 要：針對無人機蜂群作戰理念的快速興起，分析了無人機成本控制技術、大規模無人機管理與控制、作戰管理技術等無人機蜂群作戰的關鍵技術，對無人機蜂群作戰在未來戰爭中的應用進行了展望。

關鍵詞：無人機;蜂群作戰;自主控制

美國國防部于2018年8月發布了《2017—2042財年無人系統綜合路線圖》，其中“蜂群作戰能力”被列為15項關鍵技術之一。早在2000年，美國國防部高級研究計劃局（DARPA）就已經啟動無人機集群空中戰役研究計劃。2002年，美軍聯合部隊司令部（JFCOM）下屬“阿爾法計劃”實驗室研究了集群作戰的效能。2005年，美國空軍研究實驗室（AFRL）研究了將無人機有效融入有人作戰空域，提出協同空域作戰（CAO）的概念。2006年，美國空軍技術研究院（AFIT）研究了集群無人機的自組織行為，進行了仿真驗證。2008年，AFIT進一步研究了集群無人機的自組織行為，采用部分可觀馬爾可夫過程建立了集群控制模型，進行了仿真驗證。2014年，美國國防部戰略能力辦公室啟動了“無人機蜂群”項目，試驗平臺為長16.5厘米、重0.3千克、續航大于20分鐘、時速75-110千米的“灰山鶉”。2016年，項目組演示了103架無人機空中快速投放和按照設定指令組群飛行，創最大規模蜂群飛行記錄。美國海軍研究辦公室2015年實施了“低成本無人機蜂群”項目，試驗平臺為長91厘米、重5.9千克、時速110千米的“郊狼”小型無人機，2016年項目完成了30秒投放30架無人機的試驗，實現自主編隊、協同機動、隊形變換等。DARPA2015年推出了“小精靈”項目，研究蜂群的投放與回收等關鍵技術。2018年6月，雷神公司與美海軍簽訂合同，生產“低成本無人機蜂群技術創新海軍原型機”。另外，歐盟、英國、俄羅斯、韓國等都對無人機蜂群作戰進行了研究工作。

一、蜂群關鍵技術簡介

蜂群作戰包含低成本平臺、編隊自主控制、作戰管理等多項關鍵技術。作戰環境越復雜、蜂群無人機的規模越大，技術難度就越大。綜合外軍發展情況，重點介紹以下三類關鍵技術。

1.無人機成本控制技術

蜂群作戰要求使用的無人機成本低廉，可以一次性使用或有限次使用。滿足使用要求的基礎上，選用低成本的材料結構、發動機和制造工藝盡量降低成本，如“小精靈”項目要求單架無人機價值70萬美元以內。蜂群作戰還要求無人機能夠迅速的投放和回收，回收后的無人機可用于下一次作戰，進一步降低成本。同時，蜂群作戰還要求盡可能低廉的成本下實現盡可能多的功能，如通信、電子戰、雷達等功能，這就需要對于功放和天線、射頻處理、射頻調節與數字變換等技術進行研究和集成。

2.大規模無人機管理與控制

這項關鍵技術包含蜂群組網、蜂群自主編隊、蜂群協同態勢感知與共享以及協同任務規劃與決策。蜂群組網是通過數據鏈路實現群內的互聯互通，并且免受外界干擾，目前電磁干擾、身份識別、低可截獲技術、抗毀網絡等是無人機亟待研究的課題。自主編隊技術需要控制人員對無人機隊形進行設計或蜂群具備自主設計規劃隊形的能力，需要空域使用規劃與調度、作戰空域態勢評估等多項技術的完善才能完成。蜂群協同態勢感知與共享是蜂群控制與決策的基礎，需要解決協同態勢理解與共享、協同目標狀態融合估計、協同目標探測等相關技術。協同任務規劃與決策可以提高任務執行的效率和成功率，需要自主規劃與決策技術作為支撐。

3.作戰管理技術

蜂群作戰強調集體突防和攻擊，這也是蜂群作戰的核心能力。蜂群之所以戰斗力強，就是在損失部分無人機的前提下，使蜂群整體任務完成率提高。蜂群必須分工明確，在高對抗環境條件下，突破對方嚴密防守體系，摧毀敵方重要目標，完成作戰任務。需要分析任務過程和特點，建立蜂群任務規劃的數學模型，研究規劃算法，生成合理高效的任務計劃。同時，需要實時評估蜂群任務能力，進行任務的再次分配和再次規劃甚至多次規劃，提高戰術靈活性。

二、蜂群作戰應用展望

蜂群作戰具備規模優勢，如果實現了自主編隊、集體突防和攻擊等多項關鍵技術，將具備極強的戰場生存能力和完成任務的能力，可以完成復雜的戰場搜索、干擾、對抗、攻擊、察/打等任務，徹底改變未來戰場的作戰模式。蜂群在城市巷戰等復雜環境中可及時發現敵人狙擊手等重要目標并予以指示、定位甚至打擊;多架無人機還可以干擾到對方雷達所覆蓋的整個區域;蜂群對抗中無人機可以扮演好各自的角色，實現全方位、立體化對抗;蜂群攻擊過程中各個無人機則可以同時在不同的攻擊方向、攻擊角度、攻擊陣位等發起攻擊，讓敵方應接不暇;蜂群協同察/打則可以在蜂群中配備性能互補的無人機，通過相互之間的配合更好地完成作戰任務。蜂群作戰正在飛速發展過程中，未來必將占有智能化戰爭的一席之地，甚至徹底改變未來戰爭的樣式。

參考文獻

[1]袁成.外軍無人機蜂群技術發展態勢與應用前景[J].前沿信息.空軍前哨站，2018（05）.

[2]牛軼峰，肖湘江，柯冠巖.無人機集群作戰概念及關鍵技術分析[J].國防科技，2013（05）.