智能導(dǎo)彈武器系統(tǒng)研究

趙 昂

（中國空空導(dǎo)彈研究院，河南 洛陽471000）

伴隨著人工智能相關(guān)科技的持續(xù)進(jìn)步，越來越多科技成果開始逐漸投入到生產(chǎn)或者生活中的各個領(lǐng)域，并且在非常明顯的程度上改進(jìn)了常規(guī)系統(tǒng)的運(yùn)行方式，有的甚至發(fā)生了翻天覆地的變更[1]。人工智能相關(guān)技術(shù)體現(xiàn)出全面的能力及非常巨大的潛在能力，相關(guān)領(lǐng)域的快速發(fā)展已獲得世界主要發(fā)達(dá)國家的廣泛關(guān)注，國際上爭相把人工智能相關(guān)技術(shù)的大力開發(fā)和實(shí)際應(yīng)用歸入本國的長久發(fā)展戰(zhàn)略。現(xiàn)階段，國際上的發(fā)達(dá)國家已經(jīng)相繼研發(fā)了許多類型各異的智能型軍事裝備系統(tǒng)，并且其中一部分已經(jīng)落實(shí)到實(shí)戰(zhàn)之中。

1 智能型科技和其發(fā)展?fàn)顩r簡述

1.1 智能型科技的含義

智能型科學(xué)技術(shù)是一種重點(diǎn)分析研究智能型特質(zhì)及其實(shí)現(xiàn)手段的學(xué)科門類，其主要包含了關(guān)于數(shù)學(xué)科學(xué)、計(jì)算機(jī)相關(guān)技術(shù)、信息科學(xué)、系統(tǒng)學(xué)、控制理論、人工智能、大腦相關(guān)醫(yī)學(xué)科學(xué)、心理科學(xué)、哲學(xué)等等，以及相關(guān)科學(xué)的交叉型學(xué)科，而人工智能相關(guān)技術(shù)屬于智能型科技的典型學(xué)科。人工智能科技本質(zhì)是一種針對人類思維及信息處理進(jìn)程的模擬操作。在研究內(nèi)容層面上，人工智能相關(guān)技術(shù)是一種開發(fā)可以用在模擬及拓展人類智慧的原理、模式、相應(yīng)的技術(shù)以及各類系統(tǒng)的一類新興科技，該學(xué)科的主要目標(biāo)即為理解和掌握智能過程和行為的科學(xué)本質(zhì)，并且開發(fā)出一類新型的可以實(shí)現(xiàn)同人類的智慧過程相類似的模式，即為進(jìn)行智能化反應(yīng)的相關(guān)機(jī)器設(shè)備。2017年美國國家科學(xué)技術(shù)委員會首先指出了“人工智能的含義為一類不論在實(shí)際環(huán)境中遇到任何的狀況，均可以科學(xué)地處理各種復(fù)雜難題或使用科學(xué)合理的行動用以實(shí)現(xiàn)其合理期望的復(fù)雜系統(tǒng)”。此領(lǐng)域中主流的課題內(nèi)容包含機(jī)器人科學(xué)、語音及圖像識別系統(tǒng)、人類自然語言信息處理及博弈論相關(guān)課題等等。

1.2 智能型科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)狀簡述

新時(shí)代的人工智能發(fā)展趨勢獲得了世界各大經(jīng)濟(jì)體有關(guān)部門的重點(diǎn)關(guān)注，美國和俄羅斯等發(fā)達(dá)國家均發(fā)布了多類相關(guān)的研究計(jì)劃，表明其大力推動人工智能相關(guān)技術(shù)快速發(fā)展的目標(biāo)，并把智能科學(xué)技術(shù)逐漸上升為其國家的未來發(fā)展戰(zhàn)略。俄羅斯相關(guān)研究人員指出：“誰能夠達(dá)到世界人工智能科技領(lǐng)域的領(lǐng)先位置，誰將成為世界的新層統(tǒng)治者”。2014年，美國國防部門推行了第三次“抵消戰(zhàn)略”，主要想通過大力發(fā)展及創(chuàng)造新型的顛覆性前沿科技，用于抵消中、俄等國家快速發(fā)展的軍事力量，其中人工智能相關(guān)科技被選為該計(jì)劃的主要發(fā)展方向之一[2]。

2 智能型科技在導(dǎo)彈武器裝備系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用簡述

現(xiàn)代武器裝備系統(tǒng)的智能化改造的前提即為人工智能相關(guān)科技，經(jīng)過大力發(fā)展有關(guān)智能技術(shù)的算法及與相關(guān)算法相配合的計(jì)算系統(tǒng)平臺，使得武器裝備系統(tǒng)可以模擬人類的思維活動及信息處理進(jìn)程，可以根據(jù)周邊環(huán)境的變化自主進(jìn)行適當(dāng)并且合理的反應(yīng)，進(jìn)而使得相關(guān)裝備具有自動感受、精準(zhǔn)判斷、智能化規(guī)劃評估狀況，并且自動行動操控等具備自主性動作的功能。具有完整自主行為能力的智能化導(dǎo)彈武器裝備系統(tǒng)雖然還沒能開發(fā)出來，不過伴隨著國防科學(xué)技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，某些導(dǎo)彈裝備系統(tǒng)正向這個發(fā)展趨勢靠攏，尤其是某些飛航形式的導(dǎo)彈裝備已具備了一定程度的自主運(yùn)行功能，例如發(fā)射之后無需相關(guān)人員繼續(xù)操作、自動進(jìn)行有關(guān)目標(biāo)的識別等技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)在主流的導(dǎo)彈武器裝備系統(tǒng)中獲得了廣泛的實(shí)際應(yīng)用。為此，本文利用智能型導(dǎo)彈武器裝備系統(tǒng)為研究對象，針對智能型技術(shù)在武器裝備系統(tǒng)組建過程中的實(shí)際推廣狀況實(shí)施深入的探討，并且闡述此領(lǐng)域的最新發(fā)展現(xiàn)狀。

2.1 “戰(zhàn)斧”巡航導(dǎo)彈系統(tǒng)

代號“戰(zhàn)斧”的巡航導(dǎo)彈系統(tǒng)是美國在20世紀(jì)70年代著手開發(fā)的一類模塊式、系列型、多個平臺并行發(fā)射的遠(yuǎn)距離亞聲速的巡航導(dǎo)彈裝備系統(tǒng)。對比過去系統(tǒng)，最新“戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斧”導(dǎo)彈在目標(biāo)打擊、戰(zhàn)略使用及信息傳送等層面進(jìn)行了明顯升級改進(jìn)[3]。在“戰(zhàn)斧”BlockⅢ開發(fā)以前，其目標(biāo)計(jì)劃均是在地面作戰(zhàn)計(jì)劃指揮中心完成的，在導(dǎo)彈發(fā)射以后，導(dǎo)彈就會按照其裝備的制導(dǎo)系統(tǒng)及導(dǎo)航系統(tǒng)，依照規(guī)定航線飛行，從而具有“發(fā)射后不管”的功能。然而此類固定程序路線規(guī)劃也表示導(dǎo)彈一經(jīng)發(fā)射就不能在空中再一次變換飛行軌跡，只能依照事先設(shè)定的軌跡飛行，如果應(yīng)用多種導(dǎo)彈一同襲擊同一個目標(biāo)的時(shí)候，很有可能發(fā)生重復(fù)攻擊的狀況，進(jìn)而耗費(fèi)造價(jià)上千萬美元的武器。根據(jù)更新參數(shù)信息技術(shù)及目標(biāo)規(guī)劃的“戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斧”式導(dǎo)彈作戰(zhàn)原理如圖1所示。

圖1 “戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斧”導(dǎo)彈任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)原理圖

2.2 遠(yuǎn)距離反艦導(dǎo)彈系統(tǒng)

2013年7月，美國著名軍火制造公司洛克希德·馬丁公司順利完成彈載傳感裝置架構(gòu)的初次飛行試驗(yàn)，意味著遠(yuǎn)距離反艦導(dǎo)彈系統(tǒng)（LRASM）項(xiàng)目取得一定程度的進(jìn)展。在2014年9月7日實(shí)施的第一次空中射擊飛行試驗(yàn)過程中，LRASM導(dǎo)彈在飛行線路后期，依靠彈載傳感裝置完成了對既定目標(biāo)的自主追蹤及定位[4]。LRASM導(dǎo)彈可以在不能獲取定位系統(tǒng)或者不預(yù)先裝定目標(biāo)參數(shù)的狀況下自動完成目標(biāo)打擊任務(wù)，進(jìn)而降低了針對精確信息、參數(shù)及全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的依靠。在攻擊末期，LRASM導(dǎo)彈還能夠自動確定攻擊目標(biāo)，并且能夠?qū)Υ驌裟繕?biāo)區(qū)域進(jìn)行精準(zhǔn)定位，完全表現(xiàn)出智能化導(dǎo)彈系統(tǒng)的作戰(zhàn)特性。LRASM定速巡航導(dǎo)彈的智能打擊模式如圖2所示。

圖2 L R ASM定速巡航導(dǎo)彈的智能打擊模式

2.3 “小精靈”無人機(jī)蜂群新型戰(zhàn)斗力量

伴隨著我國國防實(shí)力的持續(xù)提高，美國軍方認(rèn)為現(xiàn)階段中國及俄羅斯等武器強(qiáng)國的反導(dǎo)彈防御體系對于其現(xiàn)役空中力量的威脅重大，即便是B2型隱形轟炸戰(zhàn)斗機(jī)，在2022年左右也必然在“反接入/區(qū)域拒止”條件下面臨生存危機(jī)。所以，美國以全新戰(zhàn)斗理念重塑作戰(zhàn)導(dǎo)彈系統(tǒng)，經(jīng)過研發(fā)造價(jià)低及效能高的高科技武器系統(tǒng)，針對常規(guī)大型武器平臺出現(xiàn)的弊端進(jìn)行彌補(bǔ)，保證美國軍方能在國防預(yù)算有限的前提條件下，仍然維持針對世界其他國家的絕對武器優(yōu)勢。“小精靈”無人機(jī)蜂群項(xiàng)目戰(zhàn)斗原理如圖3所示。

圖3 “小精靈”無人機(jī)蜂群戰(zhàn)斗原理

現(xiàn)階段美國軍方考慮常規(guī)作戰(zhàn)使用“小精靈”無人機(jī)進(jìn)行戰(zhàn)斗情報(bào)的偵察和監(jiān)控任務(wù)，但在將來不排除把一些無人機(jī)系統(tǒng)換成戰(zhàn)斗力，使無人機(jī)變成真實(shí)的巡航導(dǎo)彈，從而變成偵察及全方位打擊一體化的分布模式蜂群戰(zhàn)斗體系，為將來智能型導(dǎo)彈的共同作戰(zhàn)及聯(lián)合打擊模式打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。區(qū)別于常規(guī)武器使用的多維度及模塊化的發(fā)展理念，“小精靈”無人機(jī)蜂群的排布模式及規(guī)劃設(shè)計(jì)理念如圖4所示。

圖4 “小精靈”無人機(jī)蜂群的排布模式及規(guī)劃設(shè)計(jì)理念

3 智能型導(dǎo)彈系統(tǒng)的特性及未來技術(shù)趨勢

3.1 從“發(fā)射后不管”至“發(fā)射后可變換軌跡”的轉(zhuǎn)變

常規(guī)導(dǎo)彈裝置是一種自動型導(dǎo)彈裝置，在寫入關(guān)鍵參數(shù)信息并且完成初始化參數(shù)設(shè)定以后，導(dǎo)彈能夠在導(dǎo)航、制導(dǎo)及自動控制計(jì)數(shù)的輔助下，完成自主追蹤及自主尋找的任務(wù)，完成針對既定目標(biāo)進(jìn)行精準(zhǔn)打擊的過程，進(jìn)而具有“發(fā)射后不管”的實(shí)戰(zhàn)功能。由于常規(guī)導(dǎo)彈的弊端在于有關(guān)關(guān)鍵參數(shù)信息的確定在導(dǎo)彈發(fā)射以后就不能改變，不管開始打擊目標(biāo)在任務(wù)執(zhí)行進(jìn)程中是否已經(jīng)被損毀，導(dǎo)彈系統(tǒng)都必須執(zhí)行設(shè)定程序或者按照參數(shù)進(jìn)行自行毀滅；此外，即便在戰(zhàn)斗進(jìn)程中出現(xiàn)威脅性更大的臨時(shí)打擊目標(biāo)，導(dǎo)彈也不能完成打擊對象的實(shí)時(shí)切換，只能針對新出現(xiàn)的打擊目標(biāo)再次發(fā)射一枚定速巡航導(dǎo)彈進(jìn)行精準(zhǔn)打擊，進(jìn)而大幅減少戰(zhàn)斗耗費(fèi)比值[5]。

3.2 從數(shù)字參數(shù)化至自主研發(fā)化轉(zhuǎn)化

因?yàn)槌Ｒ?guī)導(dǎo)彈系統(tǒng)一般朝向“發(fā)射后不管”的戰(zhàn)斗要求實(shí)施規(guī)劃設(shè)計(jì)，所以其各種作戰(zhàn)效應(yīng)的達(dá)成更多依靠針對特殊模式規(guī)劃設(shè)計(jì)的預(yù)編程措施，一旦實(shí)戰(zhàn)狀況和預(yù)設(shè)計(jì)狀況完全匹配，導(dǎo)彈就可以非常好的發(fā)揮出作戰(zhàn)的全部效能；但是假如二者間差別非常巨大，則最后的結(jié)果將面對非常大的不確定因素。所以，是否可以面對各種狀況搭建出比較標(biāo)準(zhǔn)化及通用化的關(guān)鍵模式，就變成導(dǎo)彈打擊作用更深層次提高的重點(diǎn)所在，然而人工智能AI技術(shù)的進(jìn)步及推進(jìn)為徹底解決這些問題提供了可能性的解決方案。

4 結(jié)束語

綜上所述，伴隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展及進(jìn)步，現(xiàn)代戰(zhàn)爭的武器系統(tǒng)日趨智能化已經(jīng)變?yōu)閷砦淦飨到y(tǒng)推進(jìn)的必然模式。對于此種發(fā)展趨勢，本文針對現(xiàn)階段國內(nèi)及國外先進(jìn)的智能型導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的基本狀況實(shí)施了分析及研究，針對智能型武器技術(shù)的定義及其未來發(fā)展趨勢進(jìn)行了探索；最后以智能型導(dǎo)彈系統(tǒng)舉例，研究了智能技術(shù)在導(dǎo)彈武器體系規(guī)劃設(shè)計(jì)過程中的使用，針對智能型導(dǎo)彈武器體系的特性及其未來技術(shù)發(fā)展進(jìn)行了歸納總結(jié)。