有人-無人協(xié)同作戰(zhàn)關(guān)鍵技術(shù)與運用分析

蘆海利，蔣慶豐，張群亮，孫健

95894部隊

有人-無人協(xié)同作戰(zhàn)已成為軍事作戰(zhàn)領(lǐng)域的主要發(fā)展方向。本文重點分析有人-無人協(xié)同作戰(zhàn)的關(guān)鍵技術(shù)及運用模式。

在迅速發(fā)展的智能技術(shù)帶動下，以美國為首的西方軍事強國展開了面向未來戰(zhàn)爭的作戰(zhàn)理論研究和實戰(zhàn)運用，并逐步構(gòu)建動態(tài)性分布式作戰(zhàn)樣式。有人機/無人機協(xié)同作戰(zhàn)的關(guān)鍵技術(shù)已被美軍列為“第三次抵消戰(zhàn)略”的五大關(guān)鍵技術(shù)之一。

有人-無人協(xié)同作戰(zhàn)的優(yōu)勢

有人-無人協(xié)同作戰(zhàn)是一種分布式作戰(zhàn)體系，能有效縮短作戰(zhàn)體系的響應(yīng)時間，提高系統(tǒng)的決策速度，增強作戰(zhàn)體系的抗毀傷能力，最大程度發(fā)揮無人系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能，實現(xiàn)作戰(zhàn)體系的魯棒性提升。在協(xié)同作戰(zhàn)中，有人系統(tǒng)和無人系統(tǒng)的優(yōu)勢將得到互補。

在作戰(zhàn)任務(wù)層面，無人系統(tǒng)將承擔(dān)更多的任務(wù)，同時保護有人系統(tǒng)，減少人員傷亡，而有人系統(tǒng)專注于具有挑戰(zhàn)性的重要任務(wù)。

有人-無人協(xié)同作戰(zhàn)的關(guān)鍵技術(shù)

開放式系統(tǒng)架構(gòu)技術(shù)

有人-無人協(xié)同作戰(zhàn)須要建立一個開放式系統(tǒng)架構(gòu)。該架構(gòu)采用模塊化設(shè)計，具有可擴展性、可移植性、可升級等特點，能縮短戰(zhàn)略部署的時間。目前，美軍開放式系統(tǒng)架構(gòu)主要有開放式任務(wù)系統(tǒng)（OMS）和未來機載裝備軟件包（FACE）兩種，旨在構(gòu)建一個通用操作環(huán)境，以支持軟件集成和移植。

美軍開放式任務(wù)系統(tǒng)是一種通用開放式系統(tǒng)架構(gòu)，由政府、工業(yè)界、學(xué)術(shù)界聯(lián)合開發(fā)。在硬件無須進行重大改變的前提下，該系統(tǒng)允許新軟件植入，并能集成新的傳感器，縮短系統(tǒng)開發(fā)周期，降低開發(fā)成本，同時提升系統(tǒng)的功能。開放式任務(wù)系統(tǒng)被植入無人機指揮控制、通用任務(wù)控制等軟件后，可以快速實現(xiàn)有人機/無人機協(xié)同作戰(zhàn)。根據(jù)開放式任務(wù)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)人員可定義客戶端和服務(wù)的基本行為，建立面向服務(wù)的基本設(shè)計模式和原則，統(tǒng)一關(guān)鍵接口和模塊，實現(xiàn)系統(tǒng)測試、身份認(rèn)證等功能。

表1 美國三次抵消戰(zhàn)略的發(fā)展概況。

圖1 有人-無人協(xié)同作戰(zhàn)場景示意圖。

未來機載裝備軟件包是一種模塊化開放式體系。基于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)模塊和通信接口，體系內(nèi)航空電子系統(tǒng)應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)了互操作，增強了體系架構(gòu)的賽博彈性。自2010年問世以來，未來機載裝備軟件包已在軍事領(lǐng)域成功運用，提高了作戰(zhàn)體系關(guān)鍵技術(shù)的安全性，實現(xiàn)了應(yīng)用程序的互操作性。3.0版未來機載裝備軟件包于2017年發(fā)布，其軟件架構(gòu)已獲升級。

任務(wù)管理和航線規(guī)劃技術(shù)

在有人-無人協(xié)同作戰(zhàn)中，相關(guān)人員須要完成任務(wù)規(guī)劃、航線調(diào)整、目標(biāo)分配、海量數(shù)據(jù)處理等工作，這種高強度工作會影響整個系統(tǒng)的作戰(zhàn)效率。基于自動任務(wù)分配和航線規(guī)劃技術(shù)，機載計算機對無人機提供的實時戰(zhàn)場信息進行計算和融合，實現(xiàn)任務(wù)自動分配，生成基于戰(zhàn)場環(huán)境的多樣化任務(wù)管理方案，為有人系統(tǒng)操作人員的決策過程提供有力支持。

2019年，美軍公布“天空堡”項目，旨在開發(fā)一種自主系統(tǒng)，提高有人機/無人機協(xié)同作戰(zhàn)的任務(wù)規(guī)劃效率和人機交互能力。根據(jù)戰(zhàn)場態(tài)勢感知信息、有人機與無人機的狀態(tài)、戰(zhàn)場環(huán)境，該自主系統(tǒng)在線計算并優(yōu)化無人機飛行航線，構(gòu)建任務(wù)自動分配策略以及輔助決策知識庫，提供多元化航線規(guī)劃方案，有效提高有人機/無人機協(xié)同作戰(zhàn)的智能化水平。

多源情報數(shù)據(jù)融合技術(shù)

不同系統(tǒng)的載荷類型存在一定差異，尤其是無人機，搭載了光電/紅外吊艙、電子偵察設(shè)備、合成孔徑雷達(dá)等多種任務(wù)載荷。這意味無人機在協(xié)同作戰(zhàn)中能夠完成更多、更復(fù)雜的任務(wù)。多無人機協(xié)同作戰(zhàn)可獲取多源數(shù)據(jù)，增強戰(zhàn)場態(tài)勢感知能力，提高目標(biāo)信息的精度，提升有人機/無人機遠(yuǎn)程協(xié)同作戰(zhàn)能力，提高無人機的戰(zhàn)場生存力。多源情報數(shù)據(jù)融合技術(shù)已成為有人-無人協(xié)同作戰(zhàn)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

有人-無人協(xié)同作戰(zhàn)運用

潛艇與無人機協(xié)同作戰(zhàn)

潛艇在作戰(zhàn)中承擔(dān)陣地突擊、區(qū)域巡邏、突擊引導(dǎo)、預(yù)警等隱蔽性任務(wù)。潛艇的目標(biāo)探測能力有限，如果獨立作戰(zhàn)，將面臨現(xiàn)代反潛技術(shù)的威脅，生存能力越來越差。目前，美國等西方軍事強國積極研究潛艇/無人機協(xié)同作戰(zhàn)模式。2021年，美國海軍舉行“無人集成作戰(zhàn)問題” 21演習(xí)，出動水面艦艇、潛艇、無人機、無人潛航器等裝備，對有人-無人協(xié)同海戰(zhàn)的樣式和效果進行評估。

在此次演習(xí)中，潛艇首先進入作戰(zhàn)海域，發(fā)射自身攜帶的無人潛航器和無人機后，無人潛航器和無人機對敵方目標(biāo)進行抵近偵察，并將獲取的信息傳輸給潛艇操作臺。潛艇掌握敵方整體作戰(zhàn)部署后，指揮無人機和無人潛航器對敵方水面、水下目標(biāo)進行攻擊，或者在安全區(qū)域使用魚雷、導(dǎo)彈等武器對敵方目標(biāo)發(fā)起隱蔽性突擊。最終，潛艇、無人潛航器、無人機完成跨域協(xié)同海戰(zhàn)任務(wù)，表明潛艇的作戰(zhàn)樣式發(fā)生了重大變革。

有人機/無人機協(xié)同作戰(zhàn)

無人機在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣，應(yīng)用價值進一步加深，在保障國家利益、彰顯國家軍事實力方面發(fā)揮了重要作用。有人機與無人機協(xié)同作戰(zhàn)可取得“1+1＞2”的作戰(zhàn)效果。隨著無人機智能化水平的提升，有人機/無人機協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)將不斷進化。

1.有人機/無人機協(xié)同作戰(zhàn)的流程

（1）準(zhǔn)備階段

在準(zhǔn)備階段，作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)設(shè)置有人機和無人機的任務(wù)航線。有人機與無人機陸續(xù)起飛后，分別飛至控制權(quán)交接區(qū)。當(dāng)?shù)孛婵刂普緦o人機控制權(quán)移交給有人機后，有人機向無人機發(fā)送控制指令，隨后有人機和無人機分別飛抵任務(wù)區(qū)域。

（2）任務(wù)執(zhí)行階段

在有人機指揮下，無人機根據(jù)預(yù)設(shè)方案執(zhí)行任務(wù)。無人機飛抵任務(wù)區(qū)域后打開機載傳感器，有人機飛行員對無人機傳感器進行控制，而無人機負(fù)責(zé)收集信息并將獲取的情報信息傳輸給有人機。

（3）任務(wù)結(jié)束階段

有人機和無人機完成協(xié)同作戰(zhàn)任務(wù)后，及時飛抵控制權(quán)交接區(qū)，隨后按照預(yù)設(shè)航線返航。

圖2 美軍潛艇發(fā)射“黑翼”潛射無人機。

圖3 美軍“黑魚”察打一體無人潛航器可與潛艇協(xié)同作戰(zhàn)。

圖4 法國“神經(jīng)元”無人機與“陣風(fēng)”戰(zhàn)斗機編隊協(xié)同飛行。

2.無人機控制權(quán)交接

不同類型的無人機，其控制指令以及控制程序均不相同。因此，有人機/無人機協(xié)同作戰(zhàn)須要建立一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，以實現(xiàn)無人機控制權(quán)在各控制平臺間的無縫交接。無人機控制權(quán)交接的指令包括申請、釋放、搶權(quán)、確認(rèn)、否定等。在有人-無人協(xié)同作戰(zhàn)模式下，無人機控制權(quán)交接可分為空空交接與空地交接兩種常規(guī)方式。

（1）空空交接

當(dāng)有人機返航或者發(fā)生故障時，有人機須要退出有人-無人協(xié)同作戰(zhàn)編隊，此時有人機采用空空交接方式，將無人機控制權(quán)移交給其他有人機。

（2）空地交接

當(dāng)無人機進入和離開控制權(quán)交接區(qū)，或在執(zhí)行任務(wù)過程中出現(xiàn)異常情況，或者有人機操作不當(dāng)時，地面控制站應(yīng)及時接管無人機的控制權(quán)。另外，地面控制站即使將無人機控制權(quán)移交給有人機，也要全程關(guān)注無人機飛行狀態(tài)的變化，隨時為控制權(quán)接管做好準(zhǔn)備。

總結(jié)

隨著人工智能技術(shù)在無人系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，有人-無人協(xié)同作戰(zhàn)的整體效能將大幅提升，不斷滿足信息化戰(zhàn)場的作戰(zhàn)需求。我國要實現(xiàn)強國夢、強軍夢，必須加大有人-無人協(xié)同作戰(zhàn)關(guān)鍵技術(shù)研究，在新世紀(jì)軍事斗爭中，充分發(fā)揮無人系統(tǒng)新質(zhì)作戰(zhàn)力量與傳統(tǒng)作戰(zhàn)力量協(xié)同作戰(zhàn)的優(yōu)勢，在強軍、興軍的道路上不斷創(chuàng)新發(fā)展，只有利劍在手才能更好地保護國家利益。