槐澤鵬，佟澤友，梁雪超，陳鐵彪，白 斌

(中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院戰(zhàn)術(shù)武器事業(yè)部，北京100076）

智能導(dǎo)彈武器系統(tǒng)綜述

槐澤鵬，佟澤友，梁雪超，陳鐵彪，白 斌

(中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院戰(zhàn)術(shù)武器事業(yè)部，北京100076）

人工智能技術(shù)的發(fā)展給傳統(tǒng)導(dǎo)彈武器系統(tǒng)帶來新的發(fā)展思路，各分系統(tǒng)人工智能技術(shù)的應(yīng)用以及新的智能作戰(zhàn)指揮思想都必將取代現(xiàn)有的導(dǎo)彈武器系統(tǒng)。給出了智能導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的定義，介紹其組成部分，闡述了智能導(dǎo)彈武器系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)和典型型號(hào)，展望了智能導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的發(fā)展前景。

智能導(dǎo)彈；武器系統(tǒng)；未來作戰(zhàn)

Abstract：The development of artificial intelligence technology brings new development ideas to the traditional missile weapon system，each subsystem of artificial intelligent technology applications and new intelligent battle command will re?place the existing missile weapon system.This paper gives the definition of the smart missile weapon system，introduces its component parts，expounds the key technology of the various members of the smart missile weapon system and typical smart missile models，and provides an outlook of the development prospect of the smart missile weapon system.

Key words：smart missile;weapon system;future combat

0 引言

1956年，美國(guó)Dartmouth學(xué)院青年數(shù)學(xué)家John McCarthy為主發(fā)起了Dartmouth會(huì)議，此次會(huì)議是人工智能(Artificial Intelligence）正式誕生的標(biāo)志。直至今日，人工智能經(jīng)歷了61年的發(fā)展，已經(jīng)在信息識(shí)別、自主規(guī)劃、智能控制、博弈(典型領(lǐng)域有象棋和圍棋）、智能機(jī)器人、問題求解等關(guān)鍵技術(shù)上有了階段性的成果，并應(yīng)用于交通、金融、醫(yī)療、教育、服務(wù)等多個(gè)領(lǐng)域［1］?？梢哉f，人工智能已經(jīng)成為最新興的科學(xué)與工程領(lǐng)域之一，將人工智能思想與技術(shù)應(yīng)用于自身的發(fā)展已經(jīng)成為社會(huì)各領(lǐng)域的重要發(fā)展趨勢(shì)，導(dǎo)彈武器系統(tǒng)也不例外。

未來戰(zhàn)場(chǎng)具有立體化、信息化［2］、無人化、快響應(yīng)等新的特點(diǎn)，打擊目標(biāo)繁雜、作戰(zhàn)環(huán)境多變、數(shù)據(jù)信息海量、雙方攻防對(duì)抗激烈?；趩我还r，打擊固定目標(biāo)的傳統(tǒng)導(dǎo)彈武器已經(jīng)越來越不能滿足未來戰(zhàn)爭(zhēng)需求，以人工智能為核心新一代導(dǎo)彈武器系統(tǒng)正在孕育，帶領(lǐng)世界軍事實(shí)現(xiàn)從信息化到智能化的跨越。

本文從智能導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的組成、智能技術(shù)、現(xiàn)有型號(hào)和應(yīng)用前景這4個(gè)方面進(jìn)行論述，提出智能導(dǎo)彈武器系統(tǒng)定義，闡述智能武器系統(tǒng)里各組元的智能技術(shù)，介紹國(guó)外典型智能化導(dǎo)彈型號(hào)，并對(duì)智能導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的發(fā)展前景進(jìn)行了思考和展望。

1 智能導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的定義

智能導(dǎo)彈武器系統(tǒng)是傳統(tǒng)導(dǎo)彈智能化水平的拓展，是具備較高 “思考”能力的殺傷武器，是將人工智能技術(shù)應(yīng)用于軍方指揮、作戰(zhàn)體系、結(jié)構(gòu)、導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制、戰(zhàn)斗部等多個(gè)導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的分系統(tǒng)上，使導(dǎo)彈從探測(cè)、跟蹤、尋的、突防到最后摧毀目標(biāo)的整個(gè)作戰(zhàn)過程實(shí)現(xiàn)局部自主性或完全自主性［3］。此類具有一定智能程度的導(dǎo)彈即為智能導(dǎo)彈，在這個(gè)過程中發(fā)揮作用的所有組元的集合即為智能導(dǎo)彈武器系統(tǒng)。

關(guān)于智能導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的定義，許多文獻(xiàn)中均有涉及［4?5］，筆者認(rèn)為比較全面和準(zhǔn)確的表述如下：“所謂智能導(dǎo)彈武器系統(tǒng)，就是要求它具有某種程度上模仿人類智能去作戰(zhàn)的本領(lǐng)。具體地說，就是利用傳感器(紅外成像導(dǎo)引頭、合成孔徑雷達(dá)、毫米波雷達(dá)等）對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)信息進(jìn)行智能探測(cè)和收集，分析獲得的信息后，自主制定出正確的攻擊策略和作戰(zhàn)模式，并可以根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)突發(fā)情況實(shí)時(shí)修改導(dǎo)彈的飛行路線，通過彈上智能分系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)這一過程，從而實(shí)現(xiàn)只需給出打擊目標(biāo)，導(dǎo)彈便可以完全自主打擊也就是智能打擊的效果，具有此種智能打擊目標(biāo)過程的導(dǎo)彈武器系統(tǒng)就稱為智能導(dǎo)彈武器系統(tǒng)。”

2 智能導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的組成

一般情況，智能導(dǎo)彈武器系統(tǒng)應(yīng)由3大部分組成：智能探測(cè)系統(tǒng)、智能作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)和彈上智能分系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1 智能導(dǎo)彈武器系統(tǒng)示意圖Fig.1 Diagram of smart missile weapon system

(1）智能探測(cè)系統(tǒng)

智能探測(cè)系統(tǒng)就是通過傳感器和衛(wèi)星等模塊來偵查、探測(cè)和收集各類戰(zhàn)場(chǎng)信息，例如紅外感應(yīng)、可見光圖像、地形地勢(shì)、敵方反導(dǎo)陣地信息等。此系統(tǒng)不僅可以探測(cè)預(yù)先設(shè)定需要被探測(cè)的戰(zhàn)場(chǎng)信息，還可以根據(jù)具體飛行情況實(shí)時(shí)探測(cè)智能作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)和彈上分系統(tǒng)需要的信息。例如，導(dǎo)彈在飛行過程中意外發(fā)現(xiàn)戰(zhàn)略價(jià)值更高的打擊目標(biāo)，就可以對(duì)該對(duì)象的戰(zhàn)場(chǎng)信息進(jìn)行探測(cè)，交由智能作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)判斷是否更改打擊目標(biāo)。

(2）智能作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)

此系統(tǒng)是智能導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的核心系統(tǒng)，智能作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)又稱C4ISR(Command，Control，Com?munication，Computer，Intelligence，Surveillance，Re?connaissance）系統(tǒng)，是指揮、控制、通信、計(jì)算機(jī)、情報(bào)、監(jiān)視和偵查相結(jié)合的系統(tǒng)，是由作戰(zhàn)人員、指揮體系、通訊網(wǎng)絡(luò)以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的技術(shù)裝備有機(jī)結(jié)合在一起構(gòu)成的一體化系統(tǒng)，是整個(gè)作戰(zhàn)過程的中樞神經(jīng)。該系統(tǒng)對(duì)智能探測(cè)系統(tǒng)收集到的信息進(jìn)行分析、判斷、比較，最后自主決策出最優(yōu)作戰(zhàn)模式和每個(gè)彈的飛行彈道。

(3）彈上智能分系統(tǒng)

傳統(tǒng)導(dǎo)彈的分系統(tǒng)包含動(dòng)力、結(jié)構(gòu)、導(dǎo)航、制導(dǎo)、控制、突防和戰(zhàn)斗部等系統(tǒng)。智能導(dǎo)彈的分系統(tǒng)就是在傳統(tǒng)導(dǎo)彈分系統(tǒng)上加入人工智能技術(shù)，使各個(gè)分系統(tǒng)具有較強(qiáng)適應(yīng)性和自主性，在完成智能作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)指令的前提下達(dá)到最優(yōu)作戰(zhàn)效果的目的。

3 智能導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)模式

智能導(dǎo)彈的作戰(zhàn)模式大致可分為3個(gè)階段，分別是智能任務(wù)規(guī)劃與決策階段、智能飛行管理與協(xié)同階段、智能尋的識(shí)別與評(píng)估階段，如圖2所示。

圖2 智能導(dǎo)彈作戰(zhàn)流程Fig.2 Process of smart missile combat

智能任務(wù)規(guī)劃與決策階段主要發(fā)生在智能導(dǎo)彈作戰(zhàn)準(zhǔn)備階段，利用智能技術(shù)，導(dǎo)彈可以具備戰(zhàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)挖掘與態(tài)勢(shì)感知、自主(輔助）決策、智能射前準(zhǔn)備與任務(wù)規(guī)劃等能力。

智能飛行管理與協(xié)同階段主要發(fā)生在智能導(dǎo)彈發(fā)射后，利用智能技術(shù)，導(dǎo)彈可以具備戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)實(shí)時(shí)感知、智能決策與任務(wù)重新規(guī)劃、編隊(duì)飛行與協(xié)同、智能通信與抗干擾、智能變形與突防等能力。

智能尋的識(shí)別與評(píng)估階段主要發(fā)生在智能導(dǎo)彈接近目標(biāo)后，利用智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)敵我目標(biāo)、真假目標(biāo)、隱匿目標(biāo)、要害部位的智能識(shí)別，彈群通過智能組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)協(xié)同突防，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行精確打擊并回傳打擊效果圖像和數(shù)據(jù)，為下一波次的任務(wù)規(guī)劃提供輸入。

4 智能導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

依據(jù)作戰(zhàn)模式和作戰(zhàn)流程，共梳理出智能導(dǎo)彈武器系統(tǒng)應(yīng)具備的智能探測(cè)、智能作戰(zhàn)指揮、智能導(dǎo)彈、智能通訊4大類關(guān)鍵技術(shù)，關(guān)系如圖3所示。

圖3 智能技術(shù)關(guān)系圖Fig.3 Diagram of intelligent technique

4.1 智能探測(cè)系統(tǒng)的智能技術(shù)

(1）戰(zhàn)場(chǎng)信息智能感知技術(shù)

感知就是通過智能探測(cè)系統(tǒng)搜集目標(biāo)周圍區(qū)域信息、有關(guān)敵方兵力部署、行動(dòng)和其他戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境信息。此技術(shù)共包含兩個(gè)要素，一個(gè)是戰(zhàn)場(chǎng)信息智能探測(cè)技術(shù)，一個(gè)是戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)智能評(píng)估技術(shù)。

未來導(dǎo)彈戰(zhàn)包絡(luò)的空間區(qū)域會(huì)更加廣闊，故需要戰(zhàn)場(chǎng)信息智能探測(cè)技術(shù)對(duì)太空、空中、地面、水下、網(wǎng)絡(luò)、通訊、電氣等信息進(jìn)行探測(cè)，并根據(jù)其他兩個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)指令有針對(duì)性地對(duì)所需信息進(jìn)行探測(cè)，對(duì)通過多渠道探測(cè)的不同種類情報(bào)進(jìn)行融合，提供戰(zhàn)場(chǎng)信息空間地圖，這些信息是后續(xù)智能分析和決策的基礎(chǔ)。當(dāng)前美國(guó)正在發(fā)展新型綜合感知平臺(tái)，包含高空持續(xù)偵察監(jiān)視平臺(tái)、海上廣域偵察監(jiān)視平臺(tái)、穿透云層的高性能視頻監(jiān)視平臺(tái)、水下信息環(huán)境持續(xù)監(jiān)測(cè)平臺(tái)，此綜合信息感知平臺(tái)就是為了在戰(zhàn)爭(zhēng)中得到最準(zhǔn)確最有效的戰(zhàn)場(chǎng)信息，在戰(zhàn)爭(zhēng)初始就可以取得主動(dòng)權(quán)。

未來戰(zhàn)爭(zhēng)一定采用多軍種聯(lián)合作戰(zhàn)的復(fù)雜作戰(zhàn)模式，因此需要戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)智能評(píng)估技術(shù)將觀測(cè)到的戰(zhàn)斗力量分布與活動(dòng)、戰(zhàn)場(chǎng)周圍區(qū)域、敵方作戰(zhàn)實(shí)體與環(huán)境信息、先驗(yàn)意圖及敵機(jī)動(dòng)性聯(lián)系起來，在具體特定背景下結(jié)合地形、天文、氣候等其他信息，分析戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)，得到關(guān)于敵方兵力結(jié)構(gòu)、使用特點(diǎn)、敵殺傷力、威脅程度的估計(jì)，最終形成戰(zhàn)場(chǎng)綜合態(tài)勢(shì)圖。

(2）目標(biāo)智能識(shí)別技術(shù)

目標(biāo)識(shí)別就是對(duì)基于不同傳感器得到的目標(biāo)屬性數(shù)據(jù)所形成的一個(gè)組合的目標(biāo)身份說明。未來海陸空天戰(zhàn)爭(zhēng)中，電磁環(huán)境十分惡劣，誘餌干擾異常復(fù)雜，目標(biāo)數(shù)量日益增多，機(jī)動(dòng)強(qiáng)度越來越高，單傳感器和直接識(shí)別技術(shù)已經(jīng)越來越不能完成識(shí)別打擊目標(biāo)的作用，因此必須使用目標(biāo)智能識(shí)別的方式進(jìn)行識(shí)別。智能識(shí)別是基于多傳感器工作的，多傳感器系統(tǒng)運(yùn)用信息融合技術(shù)從不同信源綜合信息來克服單傳感器的缺陷，利用不同傳感器的數(shù)據(jù)互補(bǔ)和冗余，從各自獨(dú)立的測(cè)量空間獲取信息，追蹤對(duì)象的不同特質(zhì)，從而提供更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。此外，多類數(shù)據(jù)和冗余數(shù)據(jù)還可以自動(dòng)區(qū)分錯(cuò)誤信息和誘餌信息，使得導(dǎo)彈不會(huì)被相似目標(biāo)或誘餌迷惑，在敵方有意提高識(shí)別難度的防御技術(shù)下智能識(shí)別打擊目標(biāo)。因此，多傳感器融合的目標(biāo)智能識(shí)別技術(shù)是提高作戰(zhàn)效能必不可少的技術(shù)。

美國(guó)在研的智能導(dǎo)彈采用 “圖像理解”的人工智能技術(shù)，已能區(qū)分外形和尺寸相同的敵友軍用卡車、地空和地地導(dǎo)彈等目標(biāo)和假目標(biāo)，這將會(huì)成為智能導(dǎo)彈發(fā)展的重要推力。

4.2 智能作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)的智能技術(shù)

(1）數(shù)據(jù)庫(kù)智能學(xué)習(xí)技術(shù)

數(shù)據(jù)庫(kù)智能學(xué)習(xí)技術(shù)是人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)，包含數(shù)據(jù)庫(kù)和知識(shí)發(fā)現(xiàn)［6］，其中知識(shí)發(fā)現(xiàn)是關(guān)鍵因素。

數(shù)據(jù)庫(kù)是大量數(shù)據(jù)的集合，在智能導(dǎo)彈武器系統(tǒng)里，數(shù)據(jù)庫(kù)是指戰(zhàn)場(chǎng)信息、作戰(zhàn)模式、導(dǎo)彈飛行參數(shù)、儲(chǔ)備體系等有關(guān)作戰(zhàn)的所有信息，它包含直接輸入的信息，也包含通過知識(shí)發(fā)現(xiàn)自身內(nèi)部創(chuàng)造的信息。

知識(shí)發(fā)現(xiàn)(KDD）從大量數(shù)據(jù)中提取可信的、完整的、有用的并能被人理解的模式的高級(jí)處理過程。“模式”可以看成是知識(shí)的雛形，經(jīng)過驗(yàn)證、完善后形成知識(shí)。KDD通過學(xué)習(xí)某個(gè)領(lǐng)域、建立一個(gè)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)清理與預(yù)處理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、選定數(shù)據(jù)挖掘算法、數(shù)據(jù)挖掘、解釋和評(píng)價(jià)知識(shí)這8個(gè)過程實(shí)現(xiàn)從內(nèi)部數(shù)據(jù)創(chuàng)新出新知識(shí)的過程。

(2）實(shí)時(shí)智能分析決策技術(shù)

此技術(shù)是作戰(zhàn)指揮的核心，一切作戰(zhàn)指令均從這里發(fā)出。此技術(shù)包含多枚導(dǎo)彈協(xié)同攻擊決策、導(dǎo)彈在線彈道規(guī)劃決策這兩個(gè)功能。

多枚導(dǎo)彈協(xié)同攻擊決策是指采取何種作戰(zhàn)模式進(jìn)行攻擊。通過對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)信息和態(tài)勢(shì)的感知，利用數(shù)據(jù)庫(kù)智能學(xué)習(xí)與智能計(jì)算過程，根據(jù)作戰(zhàn)目的與限制條件，實(shí)時(shí)提出作戰(zhàn)方案，完成地面陣地智能調(diào)配、火力智能分配、導(dǎo)彈編隊(duì)飛行最優(yōu)數(shù)量解算、編隊(duì)飛行模式、編隊(duì)打擊方式等一套完整的對(duì)敵攻擊策略。此過程是基于非線性、強(qiáng)耦合、時(shí)變高階復(fù)雜系統(tǒng)下實(shí)時(shí)進(jìn)行智能決策，并優(yōu)化作戰(zhàn)方案的過程。

導(dǎo)彈在線規(guī)劃決策是指依據(jù)作戰(zhàn)方案，根據(jù)導(dǎo)彈自身屬性和實(shí)時(shí)編隊(duì)飛行情況，實(shí)時(shí)完成協(xié)同作戰(zhàn)中每枚導(dǎo)彈的彈道規(guī)劃，智能導(dǎo)彈按照新的彈道規(guī)劃結(jié)果進(jìn)行飛行。此過程不僅要滿足整體的打擊策略，還要考慮每個(gè)導(dǎo)彈實(shí)時(shí)的飛行參數(shù)，因此不僅需要智能探測(cè)系統(tǒng)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)信息進(jìn)行感知，還需要彈上智能分系統(tǒng)對(duì)智能作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)實(shí)時(shí)反饋各彈飛行工作參數(shù)，以便針對(duì)每一枚導(dǎo)彈規(guī)劃出最優(yōu)最合理的彈道。

4.3 彈上智能分系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

彈上智能分系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)包括智能動(dòng)力技術(shù)、智能控制技術(shù)、智能結(jié)構(gòu)技術(shù)、智能突防技術(shù)和智能殺傷技術(shù)［7］。

(1）智能動(dòng)力技術(shù)

發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力是提供導(dǎo)彈加速、巡航、爬升、機(jī)動(dòng)飛行所需推力和導(dǎo)彈姿態(tài)、彈道變化所需輔助動(dòng)力的裝置，是導(dǎo)彈的重要組成部分。“導(dǎo)彈研制，動(dòng)力先行”的經(jīng)驗(yàn)表明，動(dòng)力裝置的性能很大程度上決定了導(dǎo)彈的性能。所以，隨著海陸空天潛全方位信息化戰(zhàn)爭(zhēng)概念的發(fā)展，對(duì)導(dǎo)彈動(dòng)力裝置大縱深、大空域、大機(jī)動(dòng)的自適應(yīng)能力的要求越來越高。智能導(dǎo)彈動(dòng)力技術(shù)能按照導(dǎo)彈對(duì)推力矢量的需求進(jìn)行能量管理，并具有自適應(yīng)、自診斷、自修復(fù)能力的高可靠動(dòng)力裝置，智能導(dǎo)彈動(dòng)力技術(shù)還可以根據(jù)導(dǎo)彈爬升、巡航、突防、大機(jī)動(dòng)的需要具有瞬時(shí)推力矢量大幅度變化的能力。如此，智能動(dòng)力技術(shù)不僅可以優(yōu)化導(dǎo)彈動(dòng)力系統(tǒng)的功能和作用，而且可以與空氣舵互補(bǔ)，提高導(dǎo)彈的綜合控制能力。

(2）智能控制技術(shù)

智能化控制以控制理論、計(jì)算機(jī)科學(xué)、人工智能、運(yùn)籌學(xué)等學(xué)科為基礎(chǔ)，擴(kuò)展了相關(guān)的理論和技術(shù)，其中應(yīng)用較多的有模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)、遺傳算法等理論和自適應(yīng)控制、自組織控制、自學(xué)習(xí)控制等技術(shù)。導(dǎo)彈的控制系統(tǒng)是一個(gè)非線性、時(shí)變、多變量、受環(huán)境擾動(dòng)的復(fù)雜自動(dòng)控制系統(tǒng)，彈上智能控制除了要保證飛行穩(wěn)定性以外，還必須具有對(duì)多種戰(zhàn)場(chǎng)飛行環(huán)境的適應(yīng)性和魯棒性。因此，導(dǎo)彈智能飛行控制技術(shù)具有以下能力：惡劣環(huán)境自適應(yīng)能力、智能再規(guī)劃能力、智能規(guī)避能力、跟蹤高機(jī)動(dòng)目標(biāo)能力、自修復(fù)能力和高彈體控制能力。智能導(dǎo)彈控制主要有智能控制器完成，它接收智能探測(cè)系統(tǒng)反饋的測(cè)量信息，結(jié)合導(dǎo)彈自身飛行參數(shù)，作出智能控制決策。智能控制器所在的智能控制系統(tǒng)如圖4所示。

圖4 彈上智能控制系統(tǒng)Fig.4 Smart control system of missile

(3）智能結(jié)構(gòu)技術(shù)

智能結(jié)構(gòu)技術(shù)包含智能材料和變形技術(shù)。

智能材料集執(zhí)行器與傳感器與一身的優(yōu)良獨(dú)特品質(zhì)，經(jīng)過嚴(yán)格的材料力學(xué)行為設(shè)計(jì)，必要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以在高速飛行時(shí)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)變形或者實(shí)現(xiàn)基于感知系統(tǒng)的受控變形，在低速飛行時(shí)實(shí)現(xiàn)受控自主變形?，F(xiàn)階段智能材料主要有磁致伸縮材料、形狀記憶合金、壓電陶瓷、高分子聚合物和電磁流變材料等不完全智能材料。

智能變形技術(shù)旨在實(shí)現(xiàn)以下過程：當(dāng)導(dǎo)彈在飛行中遇到突發(fā)情況時(shí)，例如隱身技術(shù)失效，彈頭、彈體或者彈翼可以做出自適應(yīng)變形或者受控變形，以改變飛行姿態(tài)和飛行軌跡，改變升力和速度，就能有效地躲避或解決突發(fā)情況，從而繼續(xù)打擊敵方預(yù)定目標(biāo)。

美國(guó)空軍支持開展的主動(dòng)氣動(dòng)彈性機(jī)翼(AAW）技術(shù)的飛行試驗(yàn)研究［8］，已經(jīng)由裝備了AAW的F/A?18A試驗(yàn)機(jī)完成了首次飛行；美國(guó)國(guó)防預(yù)研計(jì)劃局(DARPA）、NASA和美國(guó)空軍等開展智能翼(Smart Wing）研究，展示了形狀記憶合金等智能材料的應(yīng)用潛力；與此同時(shí)，歐洲也啟動(dòng)了由多個(gè)單位合作的3AS(Active Aeroelastic Aircraft Structures）計(jì)劃［9］，將變體飛機(jī)的研制列入了研究日程。

(4）智能突防技術(shù)

導(dǎo)彈的突防本質(zhì)是一個(gè)博弈的過程，盡管由于用途用法不同存在不同的導(dǎo)彈，但有一點(diǎn)是通用的，即打擊目標(biāo)在設(shè)防情況下導(dǎo)彈必須具有突防能力，而防御方為了防御來襲導(dǎo)彈，就必須具有反突防能力。就如同前一段時(shí)間AlphaGo在圍棋領(lǐng)域取得的碾壓式勝利一樣，人工智能在博弈方面具有巨大優(yōu)勢(shì)，此種優(yōu)勢(shì)也將被用于智能突防系統(tǒng)。導(dǎo)彈突防的核心是推遲防御系統(tǒng)的探測(cè)時(shí)間、欺騙其識(shí)別系統(tǒng)對(duì)真彈頭的識(shí)別，或制造復(fù)雜多變的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境，使處理系統(tǒng)飽和，或使跟蹤制導(dǎo)系統(tǒng)產(chǎn)生很大誤差，使防御系統(tǒng)無法獲得真彈頭的精確位置信息。因此，智能突防系統(tǒng)將綜合自主智能運(yùn)用以下措施來提高自身突防能力：

①降低導(dǎo)彈可探測(cè)性；

②加強(qiáng)干擾和抗干擾能力；

③大機(jī)動(dòng)過載飛行能力；

④提高導(dǎo)彈飛行速度；

⑤導(dǎo)彈智能化突防決策；

⑥提高戰(zhàn)術(shù)使用靈活程度。

(5）智能殺傷技術(shù)

智能殺傷目標(biāo)是指根據(jù)打擊目標(biāo)類型、遭遇條件、環(huán)境條件和目標(biāo)要害等的不同，自適應(yīng)的調(diào)整引信起爆方式和啟動(dòng)點(diǎn)位置，改變戰(zhàn)斗部的殺傷方式，以達(dá)到對(duì)目標(biāo)的最大殺傷效果。采用智能引信技術(shù)來對(duì)付不同目標(biāo)，適應(yīng)超低空地物裝置或海面背景和對(duì)抗的干擾；采用高效能定向殺傷戰(zhàn)斗部或者采取殺傷增強(qiáng)裝置合理地進(jìn)行起爆控制或完全不采用戰(zhàn)斗部智能地控制導(dǎo)彈狀態(tài)，如動(dòng)能殺傷器(KKV）直接碰撞殺傷目標(biāo)。此技術(shù)需要智能引信、智能戰(zhàn)斗部、智能安全執(zhí)行裝置、智能拋撒子彈頭等技術(shù)的支持。

4.4 智能通訊技術(shù)

通訊是智能探測(cè)系統(tǒng)、智能作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)和彈上智能分系統(tǒng)3個(gè)系統(tǒng)協(xié)同作戰(zhàn)的基礎(chǔ)，是3個(gè)分系統(tǒng)的公用技術(shù)。在電磁環(huán)境、敵方雷達(dá)干擾、地海強(qiáng)雜波、氣象雜波和敵無源箔條雜波等復(fù)雜干擾環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)智能導(dǎo)彈武器系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸和通訊就尤為重要。智能通訊技術(shù)具有大頻寬、大時(shí)寬、復(fù)雜信號(hào)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、可調(diào)節(jié)的特點(diǎn)：大頻寬、大時(shí)寬可增強(qiáng)通訊信號(hào)識(shí)別的容易程度，復(fù)雜信號(hào)結(jié)構(gòu)可使敵方干擾信號(hào)被篩選提出，可調(diào)節(jié)技術(shù)可在具體情況下調(diào)節(jié)信號(hào)頻率、功率、結(jié)構(gòu)等屬性，此種具有自主智能根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境改變自身通訊信號(hào)的智能通訊技術(shù)是實(shí)現(xiàn)高效可靠通訊的關(guān)鍵。

美國(guó)國(guó)防部DARPA于2003年提出的XG計(jì)劃，可根據(jù)環(huán)境頻譜的變化自適應(yīng)地改變發(fā)射波形。XG計(jì)劃充分體現(xiàn)了智能通訊的思想——認(rèn)知環(huán)境頻譜，并根據(jù)電磁環(huán)境智能地產(chǎn)生最佳發(fā)射波形，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜情況可靠通訊的效果。

5 典型智能導(dǎo)彈型號(hào)

目前，國(guó)內(nèi)外還未實(shí)現(xiàn)真正意義上的智能化導(dǎo)彈武器系統(tǒng)，僅部分型號(hào)在某一方面呈現(xiàn)出智能化的特點(diǎn)。比較典型的型號(hào)有3個(gè)，分別為花崗巖反艦導(dǎo)彈、戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斧巡航導(dǎo)彈和LRASM反艦導(dǎo)彈。

5.1 花崗巖反艦導(dǎo)彈

花崗巖反艦導(dǎo)彈在蘇聯(lián)攻防武器體系中占有十分重要的位置，1983年服役，是世界上第一種Ma＞2的超聲速中遠(yuǎn)程反艦導(dǎo)彈，射程可達(dá)550km，飛行速度Ma＝2.5，可攜帶750kg的高爆戰(zhàn)斗部或500ktTNT當(dāng)量核彈頭。在對(duì)敵方艦艇或航母編隊(duì)攻擊時(shí)，花崗巖導(dǎo)彈的單枚攻擊可對(duì)單艘艦艇造成90%的損壞，多枚齊射攻擊可造成毀滅性的威脅。

花崗巖反艦導(dǎo)彈采用的是20世紀(jì)70年代末期的電子技術(shù)，但在服役后，計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展，它隨之不斷更新。因此，它具備了一定的智能化能力，被西方譽(yù)為信息化武器的先驅(qū)，但其水平較低，也只能視為智能化導(dǎo)彈的一種雛形。

花崗巖導(dǎo)彈具有以下特點(diǎn)［10］：

(1）采用了網(wǎng)絡(luò)傳感器技術(shù)獲取目標(biāo)信息，并對(duì)導(dǎo)彈飛行實(shí)施自主控制

庫(kù)爾斯克潛艇發(fā)射平臺(tái)將偵察機(jī)、直升機(jī)、陸基與?；綔y(cè)器聯(lián)合組網(wǎng)在一起，甚至將衛(wèi)星獲取的目標(biāo)信息進(jìn)行融合，解算目標(biāo)數(shù)據(jù)，進(jìn)行多路徑的任務(wù)規(guī)劃，并控制導(dǎo)彈進(jìn)行自主攻擊。

(2）花崗巖導(dǎo)彈建立了攻擊目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)

在武器系統(tǒng)計(jì)算機(jī)中建立了美國(guó)各類艦船的完整數(shù)據(jù)庫(kù)，使導(dǎo)彈有了智能頭腦，有火眼金星的本領(lǐng)。彈上計(jì)算機(jī)貯存了多種現(xiàn)代戰(zhàn)船的目標(biāo)特性數(shù)據(jù)、可能采用的戰(zhàn)術(shù)編隊(duì)與可能采用的電子對(duì)抗措施。在計(jì)算機(jī)中還貯存了根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境制定的攻防戰(zhàn)略，并進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃。

(3）多種攻擊方式，實(shí)現(xiàn)了對(duì)單艦或目標(biāo)群的攻擊構(gòu)想

花崗巖導(dǎo)彈建立了 “一彈對(duì)一艦”“多彈對(duì)單艦”及 “組彈對(duì)目標(biāo)群”的攻擊方式。發(fā)射潛艇將目標(biāo)數(shù)據(jù)融合后，按程序?qū)裟繕?biāo)進(jìn)行分類，并選擇最優(yōu)的攻擊策略。在齊射攻擊中，導(dǎo)彈能進(jìn)行威脅判斷，自主決定攻擊目標(biāo)群的某個(gè)具體目標(biāo)，并能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的戰(zhàn)術(shù)機(jī)動(dòng)，攻擊選取的目標(biāo)。一旦目標(biāo)群中主要目標(biāo)被摧毀，導(dǎo)彈就可以攻擊其他目標(biāo)。它是最早采用數(shù)據(jù)鏈技術(shù)可以重新選擇目標(biāo)和對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)評(píng)估的智能導(dǎo)彈。

(4）最早引入了領(lǐng)彈概念

花崗巖是最早采用領(lǐng)彈概念的導(dǎo)彈武器系統(tǒng)。在齊射導(dǎo)彈攻擊方式中，有一枚導(dǎo)彈在較高彈道飛行(領(lǐng)彈）；其他彈為戰(zhàn)斗彈，在低彈道飛行(增加隱蔽性）。領(lǐng)彈裝備先進(jìn)的探測(cè)與抗干擾系統(tǒng)，作為中繼制導(dǎo)站，構(gòu)成衛(wèi)星?網(wǎng)絡(luò)傳感器?發(fā)射平臺(tái)?導(dǎo)彈?目標(biāo)?領(lǐng)彈諸多組元的閉合網(wǎng)絡(luò)。它根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)情況，實(shí)時(shí)修正數(shù)據(jù)，并將攻擊指令分配給低空飛行的戰(zhàn)斗彈。后來這一戰(zhàn)術(shù)開始被西方重視，戰(zhàn)斧Block 4的信息化程序雖然遠(yuǎn)比花崗巖導(dǎo)彈高得多，但它卻晚了20年。

(5）采用復(fù)合制導(dǎo)體制，增強(qiáng)了干擾性能

雖然現(xiàn)在還不清楚花崗巖導(dǎo)彈的制導(dǎo)系統(tǒng)細(xì)節(jié)，但可以猜測(cè)，它采用了獨(dú)特的慣導(dǎo)＋主動(dòng)雷達(dá)/被動(dòng)紅外復(fù)合制導(dǎo)體制。對(duì)在20km高空以Ma＝2.5飛行的領(lǐng)彈攔截是困難的，主要對(duì)抗方法是實(shí)施有源與無源的電磁干擾。超聲速飛行的導(dǎo)彈在電子對(duì)抗中并沒有什么優(yōu)勢(shì)可言，復(fù)合制導(dǎo)體制是實(shí)施電子對(duì)抗、進(jìn)行有效攻擊的最佳方法。

此型號(hào)智能技術(shù)包含戰(zhàn)場(chǎng)信息智能感知技術(shù)、目標(biāo)智能識(shí)別技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和實(shí)時(shí)智能分析決策技術(shù)。

5.2 戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斧巡航導(dǎo)彈

美國(guó)的戰(zhàn)斧巡航導(dǎo)彈系列中最新型號(hào)——戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斧(Tactical Tomahawk）巡航導(dǎo)彈是迄今為止被認(rèn)為最具有智能化控制能力的導(dǎo)彈系統(tǒng)。

如圖5所示，戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斧巡航導(dǎo)彈配備智能化巡航導(dǎo)彈實(shí)時(shí)再瞄準(zhǔn)系統(tǒng)(Cruise Missile Real?Time Retargeting，CMRTR），包括飛行計(jì)算機(jī)和小型化伺服機(jī)構(gòu)、GPS接收裝置和紅外(IR）飛行穩(wěn)定系統(tǒng)。它能在飛行中進(jìn)行再編程攻擊，從15個(gè)目標(biāo)中選擇出1個(gè)按GPS定位的目標(biāo)；它還能在目標(biāo)區(qū)用電視攝像頭評(píng)估其毀傷情況，重新選擇要攻擊的目標(biāo)，具有在飛行過程中對(duì)目標(biāo)的再瞄準(zhǔn)能力；具有對(duì)特別重要的地面固定目標(biāo)和活動(dòng)目標(biāo)瞄準(zhǔn)點(diǎn)的精確選擇和命中能力；激光雷達(dá)導(dǎo)引頭具有能在強(qiáng)干擾背景下自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別能力；具有在飛行過程中對(duì)飛行路線自主規(guī)劃的能力［11?12］。

圖5 戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斧巡航導(dǎo)彈Fig.5 Tactical tomahawk cruise missile

同時(shí)，為戰(zhàn)區(qū)任務(wù)規(guī)劃中心開發(fā)了專門的先進(jìn)任務(wù)分發(fā)系統(tǒng)(MDS），構(gòu)成一個(gè)攻擊網(wǎng)絡(luò)。導(dǎo)彈在攻擊預(yù)定目標(biāo)過程中，如果目標(biāo)或任務(wù)發(fā)生變化，導(dǎo)彈便根據(jù)指令在戰(zhàn)區(qū)上空盤旋，并在飛行中接收來自衛(wèi)星、預(yù)警控制飛機(jī)、無人偵察機(jī)及海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的岸上探測(cè)器等設(shè)備發(fā)送的重新確定的目標(biāo)數(shù)據(jù)和攻擊命令，然后自主搜索和重新選擇、確定合適的攻擊目標(biāo)。

戰(zhàn)斧巡航導(dǎo)彈智能化實(shí)時(shí)再瞄準(zhǔn)系統(tǒng)具有3種可選的工作狀態(tài)：默認(rèn)狀態(tài)(Default）、靈活任務(wù)狀態(tài)(Flex Mission）、應(yīng)急任務(wù)狀態(tài)(Emergent）。導(dǎo)彈可根據(jù)彈上對(duì)目標(biāo)測(cè)量和地面控制系統(tǒng)發(fā)出的指令在飛行中判斷采用哪種攻擊狀態(tài)。

5.3 LRASM反艦導(dǎo)彈

如圖6所示，代表美國(guó)下一代反艦導(dǎo)彈方向的LRASM導(dǎo)彈可執(zhí)行不同打擊任務(wù)，將是一種智能化的導(dǎo)彈。LRASM導(dǎo)彈能依靠先進(jìn)的彈載傳感器技術(shù)和數(shù)據(jù)處理能力進(jìn)行目標(biāo)探測(cè)和識(shí)別，彈載設(shè)備中包含GPS接收機(jī)、數(shù)據(jù)鏈路等，能在無任何中繼制導(dǎo)信息支持的情況下進(jìn)行完全自主導(dǎo)航和末制導(dǎo)，智能完成打擊任務(wù)。

圖6 LRASM導(dǎo)彈作戰(zhàn)流程Fig.6 Process of LRASM missile combat

6 未來智能作戰(zhàn)展望

未來的智能戰(zhàn)爭(zhēng)本質(zhì)上是智能化技術(shù)和應(yīng)用水平的較量，呈現(xiàn)出智能武器主動(dòng)思考、主動(dòng)決策、與指揮官平行工作等新模式。未來智能作戰(zhàn)呈現(xiàn)出如下發(fā)展趨勢(shì)：

(1）智能程度不斷提高

隨著導(dǎo)彈武器系統(tǒng)智能化程度的不斷提高，需要人員必須參與的過程越來越少。未來戰(zhàn)爭(zhēng)的形態(tài)就是指揮官發(fā)出打擊目標(biāo)指令或做出打擊決策，其余的一切包括戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)分析、作戰(zhàn)方案選擇、武器裝備保障，都可以交給智能導(dǎo)彈武器系統(tǒng)自主處理。

(2）平行指揮特點(diǎn)鮮明

戰(zhàn)爭(zhēng)始終是為人類服務(wù)的，完全脫離人的參與將失去戰(zhàn)爭(zhēng)的意義。智能導(dǎo)彈武器系統(tǒng)雖然在一定程度上實(shí)現(xiàn)了作戰(zhàn)的自主性、靈活性、快速性和有效性，但服從人的可控作戰(zhàn)依然是智能作戰(zhàn)的底線。未來戰(zhàn)場(chǎng)將呈現(xiàn)指揮官通過戰(zhàn)場(chǎng)信息和態(tài)勢(shì)模擬結(jié)果在場(chǎng)外進(jìn)行指揮，智能導(dǎo)彈武器系統(tǒng)通過接收指令和分析戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)，在內(nèi)場(chǎng)完成智能武器裝備實(shí)際作戰(zhàn)指揮的平行指揮模式。

(3）打擊效率不斷提升

智能化導(dǎo)彈武器系統(tǒng)具有在線群體智能運(yùn)作能力，能夠根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)不斷優(yōu)化打擊策略，根據(jù)環(huán)境變化不斷調(diào)整打擊方式，即使在局部受損或出現(xiàn)故障的情況下，依然能夠智能容錯(cuò)，主動(dòng)實(shí)現(xiàn)有限資源整合、在線任務(wù)重構(gòu)和系統(tǒng)重構(gòu)，實(shí)時(shí)以最優(yōu)配置完成最優(yōu)打擊，大大提高可靠性和打擊效率。

(4）戰(zhàn)爭(zhēng)成本嚴(yán)格控制

智能技術(shù)在研發(fā)、實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)各環(huán)節(jié)都增大了資金投入，極可能出現(xiàn)一枚智能導(dǎo)彈是傳統(tǒng)導(dǎo)彈價(jià)格的幾倍甚至十幾倍的現(xiàn)象，這樣不僅嚴(yán)重制約了新式武器裝備形成戰(zhàn)斗力的能力，更增加了戰(zhàn)爭(zhēng)成本。因此，如何控制智能導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的成本價(jià)格，并合理運(yùn)用其特點(diǎn)打一場(chǎng)經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)爭(zhēng)是未來的重要作戰(zhàn)模式。

(5）非確定性攻防博弈更加激烈

戰(zhàn)爭(zhēng)與圍棋不同，沒有確定的規(guī)則和戰(zhàn)法。未來作戰(zhàn)一定更加注重攻防策略的對(duì)抗，智能技術(shù)本身性能的發(fā)展空間可能存在上限，但如何更好地發(fā)揮智能導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的能力則成為未來作戰(zhàn)能否取勝的決定性因素。

7 結(jié)論

隨著智能技術(shù)的蓬勃發(fā)展，傳統(tǒng)導(dǎo)彈一定會(huì)朝著智能導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的方向發(fā)展?？梢源竽戭A(yù)見，當(dāng)未來戰(zhàn)爭(zhēng)來臨時(shí)，智能導(dǎo)彈武器系統(tǒng)會(huì)全面統(tǒng)籌、監(jiān)控戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)，為指揮官呈現(xiàn)若干優(yōu)化方案以供決策，并按照指令自主發(fā)射、突防、尋找目標(biāo)并完成毀傷，在未來戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮 “百萬軍中取上將首級(jí)”的殺手锏作用。因此，開展智能導(dǎo)彈武器系統(tǒng)研究意義重大，能夠大力促進(jìn)我軍從信息化向智能化的跨越，是我國(guó)未來保持新型非對(duì)稱制衡能力、確保我國(guó)大國(guó)地位的重要戰(zhàn)略威懾力量。

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1674?5558(2017）07?01464

10.3969/j.issn.1674?5558.2017.05.018

2017?08?28

槐澤鵬，男，碩士，研究方向?yàn)閷?dǎo)彈與運(yùn)載火箭總體設(shè)計(jì)。