無人智能化后裝保障模式與方式創新研究

馬艷麗，許雙偉，張雪胭，鄧 晨

（1.北京機電工程研究所，北京 100074；2.國防大學聯合勤務學院，北京 100858）

后勤裝備保障作為作戰體系的重要一環，具有戰略投送、物資供應、衛勤救治、裝備供給、設備維修等功能。伴隨全球信息化的發展與戰爭方式、戰爭形態的改變，后勤和裝備保障也有了新發展。與傳統保障模式相比，在信息化基礎的支撐下利用無人裝備進行后裝保障已經廣泛被應用。然而現階段后裝保障雖然已經趨于無人智能化，但是由于有人/無人保障模式存在根本性的技術差異，后裝保障戰士往往對無人裝備的使用比較迷茫，不清楚如何靈活利用多樣化的無人裝備達成任務，以至于產生教條和誤區。本文從無人后裝保障的幾個主要特點出發，探討無人/有人協同法、無人系統集群法、跨域協同法在后裝保障活動中的運用，創新無人智能化后裝保障模式與方式。

1 無人智能化后裝保障的特點

無人智能裝備通過傳感器和信息系統獲知外界動態變化，通過內置程序和硬件實施對應的行為。無人裝備獲知外界信息并做出正確決策的能力決定了其智能水平，而智能化水平的高低是判斷無人裝備解放人力程度的關鍵判據。鑒于此，無人智能化后裝保障一般具備以下特點。

1.1 以智取勝，解放人腦

受益于人工智能技術的發展，無人裝備獲知和處理外界信息的能力大大加強，與人類相比，無人裝備可根據傳感器和信息系統快速獲取外界動態，在信息獲取速度和精確度上遠遠超過人工。基于大數據的學習算法使得無人裝備可以從繁雜的數據中更快獲得符合度更高的規律與最優解，從而在數據統計、圖像處理、故障診斷領域獲得超過人力的優勢。內置程序和決策機制確保裝備可按照科學方法自主完成部分行為，節省人類思考工作。

1.2 以器為主，解放人力

裝備從誕生之初就是為了解放人力，以承載、運動為功能設計的無人裝備通過全自主或半自主控制，可實施重復的或人力不能及的固定勞動。

1.3 以聯為要，知己知彼

無人智能裝備通過信息系統獲取和傳遞數據，通過傳感器獲知外界動態，相比人工傳遞而言，無人智能裝備在內外信息的獲取量、獲取和轉發速度、快捷處理方面具有相當的優勢，遠遠加深了裝備自身和使用者與外界的交互感知程度。

1.4 以質為上，穩定可靠

相比人工保障，裝備保障的方法往往具有性能可量化、保障要求低、人工勞動強度低等特點。通過技術更新和質量管理易于實現性能和質量穩定可控，從而降低對戰士的選拔要求。

無人智能化后裝保障模式一般分為3 種，即無人/有人協同法、無人系統集群法和跨域協同法，如圖1所示。

圖1 無人智能化后裝保障模式

2 無人/有人協同法

無人/有人協同法最早出現在作戰領域，強調作戰人員和無人裝備獨立開展組織、感知、決策、控制和行動。既能各自進行獨立的計算、存儲、處理，同時又存在平等交互，共同實現任務。在無人/有人協同系統中，人類智能與機器智能的平行交互與融合，有利于實現無人系統與有人系統的雙向互補。

作用在后裝保障領域，協同保障方法同樣可分為遙控協同法、半自主協同法和全自主協同法。

遙控協同法。人類作為任務實施的主體決策，通過遠程方式向無人裝備實時發送行為方法，無人裝備在行為過程中只具備基礎智能，不產生與目標有關的決策，與人類正常互通信息，決策行為完全依靠有人平臺。對于保障而言，一般應用在低智能無人裝備、傳感器失效或非內置行為方法的場景，例如遙控式保障設備、帶故障操作、臨時動作等。

半自主協同法。人類與無人裝備都具備自主行為能力，但無人裝備不對影響任務進行的關鍵行為進行自主決策和行動。簡言之，半自主協同中人類往往扮演“發令者”的角色，無人裝備在人類引導下依靠自身智能完成指派任務。現階段大部分無人/有人協同均采用此方法，一部分是因為無人裝備尚不能普遍具備完全行為的自主能力，另一部分是因為大部分任務靈活多變需要人工判斷，從而產生人類發令、機器執行的半自主協同方法。

全自主協同法。無人/有人平臺功能對等，協同關系自發形成且強度動態可調。經過精心設計的無人裝備在某功能領域可實施完全無人作業，并且可以根據任務目標，配合人類行為進度自行制定行為方法。在無人智能化后裝保障領域應用無人/有人協同法時應充分考慮任務目標、無人裝備的功能和智能化水平，幾種協同方法沒有絕對優劣之分，也不強調單項任務只存在一種協同方法。原則上，對于裝備智能化水平滿足全自主作業的，若自主功能范圍內與人類存在協同工作內容，優先采用全自主協同；超出裝備全自主作業能力的，根據裝備智能化水平選擇遙控或半自主協同。例如：工廠需要從對A、B、C 共計3 個位置的貨物進行轉運，無人運載平臺可根據順序自行尋找貨品位置并完成裝貨、轉運工作，此時因為時間緊張采用人力協助轉運，當人類運走一批貨物B 后，無人運載平臺自動尋找C 貨品進行運輸，則可稱為全自主協同，該方法能夠實現是因為無人運載平臺在尋物、裝貨、轉運功能上具備與人類實施全自主協同的能力；但是若無人運載平臺不具備全自主協同能力，則可能出現無人運載平臺繼續前往B 地接取貨物的行為，從而導致任務時間浪費，這種情況下，通過后臺人員引導無人運載平臺跳過B 前往C 地實施貨品裝載轉運，則可稱為半自主協同；若后臺人員采用實時控制無人運載平臺移動到C 地，遠程控制分步驟裝貨、行進，則可稱為遙控協同。

無人/有人協同法應用較為廣泛，是目前無人裝備智能化程度不高、與后裝保障活動結合不深的背景條件下最常見的使用方式。

3 無人系統集群法

無人系統集群是指無人系統通過相互之間的簡單合作表現出群體智能行為，從而達成任務，強調團隊成員之間的數據溝通共享和目標共同推進，從功能上講無人系統集群法由于采用了“狼群戰術”可實現功能的倍增和任務成功率上升。采用多架無人機協同方式，無人機之間通過通訊，進行信息共享，擴大對環境態勢的感知，實現協同任務分配、協同搜索、偵察與攻擊，能有效提高無人機的生存能力和整體作戰效能。

使用該方法的無人系統一般具備如下特征：①具備較強的數據交互能力，群體成員之間可共享任務目標、任務進展、周邊環境等各方面信息，且任意成員信息系統故障不影響整體任務推進。②具備完善的決策機制與任務規劃。無人裝備在集群保障過程中，采用智能分配算法，使單個成員按照一定的策略，具備任務規劃能力，基于任務進展狀態，進行任務分配，生成行動計劃和指控指令。無人平臺通過協同交互各自位置狀態等信息，完成各平臺間的群組建立與解散、動態重構、狀態收報、任務分配等功能，同時根據集群任務生成各自平臺的指控指令，發送到本平臺控制單元，進而執行保障任務。

戰場作戰時，可運用成本低、體積小的無人機組成無人機蜂群，通過編隊方式前往戰場，進行精確打擊，即使某一單架或多架無人機被擊落，其余無人機仍可有序集群作戰。無人系統集群法往往應用在同類裝備中，實現整體功能性能的倍增，例如集群物資運輸、集群空投等。蜂群編隊如圖2 所示。

圖2 蜂群編隊

4 跨域協同法

跨域協同最早由美軍提出，主要是指在不同領域互補性地運用多種能力，這種互補不單單指時空多維性，還可包括致力于達成同一目標的不同專業技術領域。跨域協同法對無人系統的要求與集群法類似，都需要較強的數據交互能力和任務規劃能力。跨域協同法往往指不同類型不同領域無人裝備通過協作方式開展同一任務目標，對于交互能力較弱的無人裝備往往還需要配合無人/有人協同法共同實施，典型用例包括海陸空多種方式物資運輸或保障和無人偵查設備護航無人運輸平臺。

將不同類型、不同能力的無人裝備進行面向能力的集成和協同。例如：進行海上戰爭時，通過無人機+無人艇結合進行協同作戰，形成海空一體的偵察、監視、打擊、保障系統，可極大程度減少人員和設備的損失，并提高戰場勝率，如圖3 所示。無人艇大載荷及超長續航能力彌補無人機載荷小、續航時間短的缺點。以無人艇為中心，放飛無人機，無人機前往海上進行偵察和監視，并把海上信息傳給無人艇，后臺人員根據無人機傳回的情報，部署無人艇進行海上打擊作戰。同時無人機還可聲東擊西，部署一部分無人機作為誘餌，將敵方火力吸引到不相干地方，讓無人艇趁機對敵方目標進行致命打擊。2017 年6 月，法國艦艇制造公司實現3 種無人系統的協同作戰，利用Ⅰ4Drones 任務系統，指揮控制無人機、無人艇和無人潛航器協同作戰，成功探測、識別和摧毀了目標。

圖3 無人機和無人艇協同工作

5 結論

無人/有人協同法、無人系統集群法、跨域協同法均可應用在無人智能后裝保障領域，對應的場景和功能不同，可根據裝備實際情況靈活搭配，有助于在當前無人裝備發展不足的情況下充分發揮戰士主觀能動性、充分利用智能裝備優勢。此外，隨著無人智能裝備在后裝保障領域的逐漸普及和實踐，還有可能發現總結出更多新型使用模式和用法，有待于后續完善。