代 威,張洪濤,惠俊鵬

(1.中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院研究發(fā)展中心， 北京 100076； 2.哈爾濱工業(yè)大學(xué)， 黑龍江 哈爾濱 150006)

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展和軍事變革持續(xù)推進(jìn)，無人機(jī)的研發(fā)與應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)嶄新時(shí)期，在未來體系博弈、信息博弈中占有重要地位的無人機(jī)系統(tǒng)是這場(chǎng)新變革的重要體現(xiàn)。無人機(jī)所執(zhí)行的任務(wù)已從空中偵察、戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視和支援有人駕駛戰(zhàn)斗機(jī)向壓制對(duì)方防空系統(tǒng)、實(shí)施快速地面打擊和防御等領(lǐng)域擴(kuò)展，正在逐步實(shí)現(xiàn)從輔助博弈手段向基本博弈手段的跨越。本文結(jié)合海洋博弈使命、任務(wù)，介紹了國(guó)外無人機(jī)在博弈體系中的定位，分析了無人機(jī)未來的應(yīng)用前景。

1 海上形勢(shì)分析

目前，海洋已成為世界各國(guó)利益沖突的重點(diǎn)，可能誘發(fā)海上局部博弈，對(duì)于任意國(guó)家均迫切需要加強(qiáng)海洋局勢(shì)的控制力與穩(wěn)定性，隨時(shí)作好博弈的準(zhǔn)備。

根據(jù)海上沖突可能的爆發(fā)方式和發(fā)展走向，對(duì)可能誘發(fā)的博弈規(guī)模進(jìn)行分析：在戰(zhàn)略威懾有效的前提下，大國(guó)之間圍繞海洋的軍事沖突升級(jí)為全面對(duì)抗的可能性很小，博弈形態(tài)可能是小規(guī)模沖突、臨海諸國(guó)圍繞島嶼爭(zhēng)奪所開展的中等規(guī)模沖突、別國(guó)介入的中高烈度局部戰(zhàn)爭(zhēng)3個(gè)層次。因此，應(yīng)具備中高烈度局部海上博弈的能力。

2 無人機(jī)發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀

當(dāng)今世界，以信息技術(shù)為核心的軍事高科技的發(fā)展及其廣泛應(yīng)用，正在深刻改變著軍事斗爭(zhēng)的面貌，引發(fā)軍事領(lǐng)域一系列革命性的變化，而無人機(jī)是這場(chǎng)新軍事變革的重要體現(xiàn)。

隨著科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展和軍事變革持續(xù)推進(jìn)，世界無人機(jī)的研發(fā)與應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)嶄新時(shí)期。盡管從目前的實(shí)際情況來看，無人機(jī)不可能很快取代轟炸機(jī)、戰(zhàn)斗機(jī)等傳統(tǒng)飛機(jī)成為戰(zhàn)爭(zhēng)的主力，但無人機(jī)與有人駕駛飛機(jī)的配合使用將進(jìn)一步提高攻擊一方的進(jìn)攻能力和作戰(zhàn)靈活性，使戰(zhàn)爭(zhēng)的形態(tài)發(fā)生變化。無人作戰(zhàn)飛機(jī)具有實(shí)現(xiàn)人員零傷亡、作戰(zhàn)性能優(yōu)越、成本低等顯著特點(diǎn)，已經(jīng)逐步成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)不可或缺的重要武器平臺(tái)，所執(zhí)行的任務(wù)已從空中偵察、戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視和支援有人駕駛戰(zhàn)斗機(jī)向壓制敵方防空系統(tǒng)、實(shí)施快速地面打擊和導(dǎo)彈防御等領(lǐng)域擴(kuò)展，正在逐步實(shí)現(xiàn)從輔助作戰(zhàn)手段向基本作戰(zhàn)手段的跨越。

目前，全球無人機(jī)已發(fā)展到了200多種型號(hào)，尤以美國(guó)和以色列發(fā)展最快，西歐和一些發(fā)展中國(guó)家也有不同程度的進(jìn)展[1]。美國(guó)經(jīng)過幾次高技術(shù)局部戰(zhàn)爭(zhēng)的磨練，已成為世界無人機(jī)發(fā)展的領(lǐng)跑者。目前美國(guó)已研制了上百種無人機(jī)系統(tǒng)，路線圖涉及40種，參加四次局部戰(zhàn)爭(zhēng)的無人機(jī)有30多種，列裝和計(jì)劃發(fā)展的無人機(jī)主要有10種左右。美軍目前已列裝和已規(guī)劃的無人機(jī)系統(tǒng)項(xiàng)目時(shí)間進(jìn)度如圖1所示。

圖1 美軍目前和已規(guī)劃的無人機(jī)系統(tǒng)項(xiàng)目時(shí)間進(jìn)程

美國(guó)已列裝的無人機(jī)系統(tǒng)包括：MQ-1“捕食者”(Predator)[2]、RQ-4“全球鷹”(Global Hawk)、MQ-9“死神”[3]、RQ-2B“先鋒”(Pioneer)、RQ-15“海王星”(Neptune)、RQ-5A/MQ-5B“獵人”(Hunter)、RQ-7A/B“影子”200(Shadow 200)、MQ-1C“天空勇士”(Sky Warrior)。

試驗(yàn)驗(yàn)證無人機(jī)項(xiàng)目包括：RQ-8A/B“火力偵察兵”(Fire Scout)、“全球鷹”海上演示型(GHMD)、“廣域海上監(jiān)視系統(tǒng)”(BAMS)、無人空戰(zhàn)系統(tǒng)航母驗(yàn)證項(xiàng)目(UCAS-D)、未來戰(zhàn)斗系統(tǒng)(FCS)等。

X-47B由美國(guó)諾斯羅普·格魯曼公司制造的人類歷史上第一架無需人工干預(yù)、完全由電腦操縱的“無尾翼、噴氣式無人駕駛飛機(jī)”，也是第一架能夠從航空母艦上起飛并自行回落的隱形無人轟炸機(jī)，如圖2所示。其設(shè)計(jì)時(shí)速800 km/h，最大飛行高度12 km，最大起飛重量超過20 t，具備高度的空戰(zhàn)系統(tǒng)，可以為美軍執(zhí)行全天候的作戰(zhàn)任務(wù)提供作戰(zhàn)支持。X-47B無人戰(zhàn)斗機(jī)具備良好的隱身性能和戰(zhàn)場(chǎng)生存能力，擁有非常優(yōu)異的雷達(dá)和紅外低可探測(cè)性，保證其能夠突破敵方防空圈，為后續(xù)有人駕駛作戰(zhàn)飛機(jī)打開道路；可攜帶各種傳感設(shè)備和武器裝備載荷，可滿足聯(lián)合作戰(zhàn)和網(wǎng)絡(luò)作戰(zhàn)的需求；此外該型機(jī)還能夠進(jìn)行空中加油以提高戰(zhàn)場(chǎng)覆蓋能力和遠(yuǎn)程飛行。目前“X47-B”已經(jīng)完成航母彈射起飛、觸艦復(fù)飛、阻攔著陸、空中加油等試驗(yàn)科目，但由于海軍與國(guó)會(huì)對(duì)于該項(xiàng)目的定義分歧，“X47-B”下馬，但其仍然可以看作是美國(guó)武裝無人機(jī)發(fā)展的一塊重要里程碑。

圖2 美國(guó)X-47B無人機(jī)

各軍種目前和計(jì)劃的無人機(jī)系統(tǒng)可執(zhí)行的任務(wù)如圖3所示[4]。美軍把無人機(jī)劃分為四大類，涉及18項(xiàng)任務(wù)，其中，小型級(jí)起飛重量小于25 kg；戰(zhàn)術(shù)級(jí)起飛重量在25 kg到600 kg間；戰(zhàn)場(chǎng)級(jí)起飛重量在25 kg到600 kg；作戰(zhàn)級(jí)按攻擊平臺(tái)設(shè)計(jì)，帶內(nèi)埋炸彈艙或外部武器掛架，起飛重量600 kg以上。

作戰(zhàn)指揮部/軍種無人機(jī)系統(tǒng)任務(wù)需求優(yōu)先排序表如表1所示[4-5]，表1中前面數(shù)字代表第四版路線圖任務(wù)優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)，而括號(hào)中的數(shù)字為第三版路線圖任務(wù)優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)。從該表可以看出，美軍將偵察作為最緊迫的需求，各類型無人機(jī)均以偵察作為首要任務(wù)，而精確目標(biāo)定位與指示僅次于偵察任務(wù)。信號(hào)情報(bào)和作戰(zhàn)管理任務(wù)的優(yōu)先級(jí)也相對(duì)較高。其他任務(wù)中，小型無人機(jī)側(cè)重于作戰(zhàn)搜索與救援；戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)側(cè)重于化學(xué)/生物偵察；戰(zhàn)區(qū)無人機(jī)側(cè)重于通信/數(shù)據(jù)中繼；作戰(zhàn)無人機(jī)側(cè)重于武器化/打擊。新版路線圖與舊版相比，在水雷探測(cè)/反水雷任務(wù)上優(yōu)先級(jí)有了明顯的提升，與之類似的還有誘餌/探路、作戰(zhàn)管理、隱蔽傳感器潛入；而數(shù)字地圖和近海潛水戰(zhàn)的優(yōu)先級(jí)有明顯下降。其他任務(wù)優(yōu)先級(jí)根據(jù)無人機(jī)類型的不同有小幅度波動(dòng)。

圖3 各軍種目前和計(jì)劃的無人機(jī)系統(tǒng)可執(zhí)行的任務(wù)圖

表1 作戰(zhàn)指揮部/軍種無人機(jī)系統(tǒng)任務(wù)需求優(yōu)先排序

3 無人機(jī)在博弈體系中的應(yīng)用前景

在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，高、中、低空和遠(yuǎn)、中、近程等各類型軍用無人機(jī)分別執(zhí)行著偵察預(yù)警、跟蹤定位、特種作戰(zhàn)、中繼通信、精確制導(dǎo)、信息對(duì)抗、戰(zhàn)場(chǎng)搜救等各類戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)任務(wù)。

3.1 動(dòng)態(tài)組網(wǎng)功能

針對(duì)各種固定目標(biāo)、地面移動(dòng)目標(biāo)、海面艦船、空中各類飛行目標(biāo)等，通過無人機(jī)智能組網(wǎng)協(xié)同實(shí)現(xiàn)更高效費(fèi)比和更高綜合性能的偵察或打擊；動(dòng)態(tài)組網(wǎng)是無人機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行各項(xiàng)任務(wù)的基礎(chǔ)和保障，其目標(biāo)是讓體系博弈中的每個(gè)單元都可按照協(xié)議進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)場(chǎng)，并立即得到全面的信息共享服務(wù)，依托這種無縫鏈接和共享信息，形成柵格化組網(wǎng)能力，為作戰(zhàn)提供信息優(yōu)勢(shì)、決策優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而形成行動(dòng)優(yōu)勢(shì)[6]。

動(dòng)態(tài)組網(wǎng)必須具備多節(jié)點(diǎn)高動(dòng)態(tài)快速接入能力，同時(shí)對(duì)于實(shí)時(shí)性、高效性、安全性、可靠性等方面提出了功能性要求[7]，具體如下：

1) 網(wǎng)絡(luò)的開通、建立便捷，無需復(fù)雜規(guī)劃，僅初始化參數(shù)即可，無需進(jìn)行復(fù)雜的鏈路、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃；

2) 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行穩(wěn)定性、可靠性好，網(wǎng)絡(luò)采取分布式結(jié)構(gòu)，無時(shí)間基準(zhǔn)站、網(wǎng)絡(luò)管理站等中心節(jié)點(diǎn)；

3) 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行靈活性好，網(wǎng)絡(luò)支持成員自動(dòng)入網(wǎng)、退網(wǎng)，通過分布式協(xié)議自適應(yīng)調(diào)整接入策略實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò)；

4) 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行自主性好，網(wǎng)絡(luò)支持根據(jù)業(yè)務(wù)信息需求和信道狀況統(tǒng)計(jì)情況，自適應(yīng)動(dòng)態(tài)調(diào)整通信資源，高效利用信道；

5) 網(wǎng)絡(luò)可重構(gòu)性好，網(wǎng)絡(luò)利用其靈活自主的信道統(tǒng)計(jì)接入機(jī)制，可根據(jù)信道資源完成網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)重構(gòu)分配，能快速適應(yīng)各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌?/p>

6) 網(wǎng)絡(luò)抗毀能力好，網(wǎng)絡(luò)利用其分布式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，無中心關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，可為無人機(jī)群的協(xié)同提供較好的抗毀性支持。

3.2 多維化感知功能

偵察無人機(jī)通過安裝光電、雷達(dá)等各種傳感器，實(shí)現(xiàn)全天候的綜合偵察能力，偵察方式高效多樣，可以在戰(zhàn)場(chǎng)上空進(jìn)行高速信息掃描，也可低速飛行或者懸停凝視，為部隊(duì)提供實(shí)時(shí)情報(bào)支持[8]。高空長(zhǎng)航時(shí)戰(zhàn)略偵察無人機(jī)從偵察目標(biāo)上空掠過，可以替代衛(wèi)星的部分功能，執(zhí)行高空偵察任務(wù)，憑借高分辨率照相設(shè)備拍攝清晰的地面圖片，并可以組織和規(guī)劃低空無人機(jī)進(jìn)行偵察，具有重要的戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)意義；便攜式低空無人機(jī)可以大量使用，滿足部隊(duì)連排級(jí)戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視、目標(biāo)偵察、毀傷評(píng)估等戰(zhàn)術(shù)任務(wù)，并可與高空無人機(jī)進(jìn)行信息和高分辨率圖像的交互。

針對(duì)多維化感知，一方面是指利用單個(gè)無人機(jī)上多個(gè)傳感器的信息進(jìn)行感知。另一方面是指利用多個(gè)無人機(jī)甚至是無人機(jī)群，綜合多平臺(tái)多傳感器的信息進(jìn)行感知[9]。這就需要開展三方面的工作：

一是在掌握多種典型目標(biāo)、自然和人工干擾、環(huán)境等特性信息的基礎(chǔ)上，快速認(rèn)知出所處場(chǎng)景、匹配識(shí)別出目標(biāo)，評(píng)估電磁環(huán)境、干擾特性，具備與環(huán)境交互、學(xué)習(xí)新知識(shí)、反饋環(huán)境信息、自適應(yīng)優(yōu)化等特征。

二是針對(duì)來自多個(gè)傳感器的感知信息進(jìn)行組合，實(shí)現(xiàn)多源信息融合處理，得到對(duì)目標(biāo)和場(chǎng)景的聯(lián)合估計(jì)。并且通過分布式多平臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使各子單元都可以通過網(wǎng)絡(luò)共享戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息，根據(jù)系統(tǒng)感知結(jié)果修正原有工作狀態(tài)，提高感知系統(tǒng)工作的針對(duì)性和有效性。

三是不斷探索無人機(jī)多維感知的群體智能，使無人機(jī)群感知目標(biāo)與環(huán)境后可以像人類大腦和群體一樣智能地采取應(yīng)對(duì)措施，進(jìn)一步提升無人機(jī)多維感知能力。

3.3 指揮控制功能

在威脅多元、復(fù)雜和危險(xiǎn)的背景下，人成為博弈體系中的薄弱環(huán)節(jié)。而無人機(jī)能適應(yīng)枯燥、骯臟、危險(xiǎn)的環(huán)境。隨著OODA周期的縮短，指揮人員的體能極限日顯不足，指揮員長(zhǎng)期從事同一任務(wù)，體力上、心理上都會(huì)難以為繼[10]。隨著信息化戰(zhàn)爭(zhēng)帶來的爆炸式信息增長(zhǎng)，指揮人員通常要處理數(shù)十條實(shí)時(shí)信息、緊盯多個(gè)屏幕，不斷檢查來自多處的實(shí)時(shí)視頻，還要與相應(yīng)情報(bào)分析人員不斷溝通確認(rèn)。人類指揮員連續(xù)從事指揮作業(yè)10 h以上就會(huì)感到精疲力竭、效率低下，而無人機(jī)可以不間斷地飛行數(shù)十小時(shí)，依托未來人工智能技術(shù)，不需要補(bǔ)給和休息可不間斷地行使指揮任務(wù)，不僅在指揮速度、平穩(wěn)度、一致性等方面高人一籌，還能夠很快接受新知識(shí)或新技能的灌輸。

無人機(jī)系統(tǒng)的自主性和智能性是大勢(shì)所趨。人難以同時(shí)控制多個(gè)作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)，此外，由于電子對(duì)抗手段越來越豐富，通信信道也越發(fā)易于遭受干擾。如果指揮人員沒有及時(shí)響應(yīng)，人將會(huì)越來越遠(yuǎn)離控制圈[11]。未來也許將形成人機(jī)混合編組指揮的概念，人類指揮員和無人機(jī)系統(tǒng)既要能夠相互溝通，又要相互信任，人類指揮員承擔(dān)起無人機(jī)指揮員“監(jiān)督者”的角色。

3.4 智能化功能

攻擊無人機(jī)攜帶作戰(zhàn)單元，發(fā)現(xiàn)重要目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)攻擊，實(shí)現(xiàn)“察打結(jié)合”，可以減少人員傷亡并提高部隊(duì)攻擊能力[12]。典型應(yīng)用類型包括主戰(zhàn)攻擊無人機(jī)體積大、速度快，可對(duì)地攻擊和空戰(zhàn)，攻擊、攔截地面和空中目標(biāo)，是實(shí)現(xiàn)全球快速打擊能力的重要手段；戰(zhàn)術(shù)攻擊無人機(jī)在部分作戰(zhàn)領(lǐng)域可以代替導(dǎo)彈，采取自殺式攻擊方式，對(duì)敵實(shí)施一次性攻擊；攻擊型反輻射無人機(jī)攜帶有小型和大威力的精確制導(dǎo)武器、激光武器或反輻射導(dǎo)彈，對(duì)雷達(dá)、通信指揮設(shè)備等實(shí)施攻擊。

未來的無人機(jī)系統(tǒng)在多維化感知的基礎(chǔ)上，能自主地對(duì)各種感知的信息進(jìn)行處理，對(duì)外界環(huán)境、目標(biāo)特性及其變化進(jìn)行分析、判斷和推理，具有一定的思維能力和聯(lián)想能力，從而能做出正確的決策和反應(yīng)，主動(dòng)地選擇和攻擊目標(biāo)[13-14]。交戰(zhàn)過程中，無人機(jī)還需要不斷獲取復(fù)雜、動(dòng)態(tài)的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息，目標(biāo)和兵力的變化、打擊毀傷情況、敵方的干擾欺騙等都會(huì)給戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息帶來很大的不確定性，這就需要解決海量戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息的“去偽存真”問題，快速形成準(zhǔn)確的知識(shí)圖譜，實(shí)現(xiàn)有效推理與戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)。相對(duì)地，完全按照人預(yù)先設(shè)計(jì)好的程序動(dòng)作而不能適應(yīng)各種復(fù)雜環(huán)境條件自主攻擊敵方目標(biāo)的無人機(jī)則不具備智能化交戰(zhàn)功能。因此，可以認(rèn)為自主性與高智能是無人機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能化交戰(zhàn)功能的基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

隨著世界各大國(guó)遠(yuǎn)程快速打擊力量的發(fā)展和軍事戰(zhàn)略調(diào)整不斷升級(jí)，使海洋方向進(jìn)入與反進(jìn)入能力之間的博弈不斷升級(jí)。為了確保國(guó)家安全和利益拓展，本文結(jié)合海戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)使命和任務(wù)，介紹了以美國(guó)為代表的國(guó)外無人機(jī)在海戰(zhàn)場(chǎng)中的應(yīng)用情況，分析了無人機(jī)系統(tǒng)在未來海戰(zhàn)場(chǎng)中的應(yīng)用需求，利用其靈活多變的特點(diǎn)創(chuàng)新提出動(dòng)態(tài)組網(wǎng)等能力需求，為無人機(jī)的創(chuàng)新運(yùn)用廣開思路。

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