許赟/中國航空工業(yè)發(fā)展研究中心

有人-無人編隊(duì)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)有人裝備與無人裝備作為一個(gè)綜合系統(tǒng)編隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)的相關(guān)技術(shù)，是進(jìn)一步發(fā)揮無人裝備作戰(zhàn)效能，提升體系作戰(zhàn)能力的重要技術(shù)。當(dāng)前，美國以有人機(jī)-無人機(jī)編隊(duì)協(xié)同技術(shù)為研究重點(diǎn)，聚焦提升互操作等級、實(shí)現(xiàn)協(xié)同交戰(zhàn)、構(gòu)建統(tǒng)一架構(gòu)先后實(shí)施了一系列研究項(xiàng)目，持續(xù)推進(jìn)相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展。

2019年1月22日，美國通用電氣航空集團(tuán)宣布獲得美空軍研究實(shí)驗(yàn)室（AFRL）“有人-無人系統(tǒng)編隊(duì)賦能架構(gòu)”（TEAMS）原型項(xiàng)目合同。有人-無人編隊(duì)技術(shù)是指實(shí)現(xiàn)有人機(jī)（車、艇等）與無人機(jī)（車、艇等）作為一個(gè)綜合系統(tǒng)編隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)的相關(guān)技術(shù)，將實(shí)現(xiàn)平臺間的互操作和資源控制共享，從而實(shí)現(xiàn)共同的作戰(zhàn)任務(wù)目標(biāo)，其中有人機(jī)與無人機(jī)編隊(duì)技術(shù)是當(dāng)前發(fā)展最為迅速的方向，其技術(shù)涉及體系架構(gòu)、自主控制、編隊(duì)通信、感知規(guī)避等多個(gè)領(lǐng)域。鑒于日趨復(fù)雜和激烈的未來空戰(zhàn)環(huán)境，以美國作為世界主要軍事強(qiáng)國和航空大國，為進(jìn)一步發(fā)揮無人機(jī)作戰(zhàn)效能，提升無人機(jī)在現(xiàn)有空戰(zhàn)裝備體系中的地位，均開展了有人-無人編隊(duì)技術(shù)的探索和示范驗(yàn)證工作。

美國有人-無人編隊(duì)技術(shù)研究歷程

美國有人-無人編隊(duì)技術(shù)研究與實(shí)踐探索均開展較久，其最早的有人-無人編隊(duì)技術(shù)研究和實(shí)踐工作可追溯至上世紀(jì)60年代，當(dāng)時(shí)美國空軍探索利用C-130運(yùn)輸機(jī)對AQM-34無人偵察機(jī)進(jìn)行機(jī)載控制，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)和運(yùn)輸機(jī)的編隊(duì)飛行和協(xié)同偵察控制。

進(jìn)入21世紀(jì)，美國陸軍成為探索和實(shí)踐有人-無人編隊(duì)技術(shù)的主力，率先以武裝直升機(jī)與無人機(jī)3級互操作能力（控制和監(jiān)視無人機(jī)載荷并直接接收無人機(jī)數(shù)據(jù)）為突破口，實(shí)現(xiàn)了武裝直升機(jī)作戰(zhàn)人員可通過座艙顯示器最直接獲取無人機(jī)傳感器數(shù)據(jù)，提高武裝直升機(jī)戰(zhàn)斗人員識別、分類以及辨認(rèn)目標(biāo)位置的能力，從而降低戰(zhàn)場誤傷風(fēng)險(xiǎn)。此后，美國陸軍不斷致力于提升有人-無人互操作能力等級。

2001年美國陸軍開始采用機(jī)載有人/無人系統(tǒng)技術(shù)（AMUST）進(jìn)行了有人-無人編隊(duì)驗(yàn)證，并在2006年完成了“獵人遠(yuǎn)距離殺手編隊(duì)”高級概念技術(shù)演示，利用AH-64D直升機(jī)實(shí)現(xiàn)了對RQ-5B“獵人”無人機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了4級互操作，通過有人-無人協(xié)同實(shí)現(xiàn)從后者發(fā)射了“海爾法”導(dǎo)彈。此后，美國陸軍航空兵利用“移動指揮助手”（含無人機(jī)系統(tǒng)控制、Link-16等數(shù)據(jù)鏈），實(shí)現(xiàn)了利用UH-60“黑鷹”直升機(jī)控制“獵人”無人機(jī)系統(tǒng)及其傳感器，并實(shí)現(xiàn)了在飛行中與戰(zhàn)斗機(jī)（F/A-18）和偵察機(jī)（E-8）間發(fā)送和接收戰(zhàn)術(shù)信息。

2010年9月，美國陸軍進(jìn)行了一次由“阿帕奇”直升機(jī)飛行員控制“影子”、“獵人”以及“大烏鴉”無人機(jī)的合成演練。根據(jù)此次演練結(jié)果，AH-64E明確要求加裝3級和4級互操作控制裝置，AH-64E將利用其裝備的無人機(jī)戰(zhàn)術(shù)通信數(shù)據(jù)鏈組件（UTA）實(shí)現(xiàn)50km范圍的3級和4級互操作能力，AH-64E的飛行員可以進(jìn)一步增強(qiáng)其態(tài)勢感知能力和網(wǎng)絡(luò)中心互操作能力，同時(shí)顯著降低傳感器到射手的周期。

2011年，美國國防部在其發(fā)布的《2011-2036財(cái)年無人系統(tǒng)集成路線圖》中將有人-無人編隊(duì)作為無人系統(tǒng)未來發(fā)展的7大技術(shù)能力挑戰(zhàn)之一。

圖2 MUMT-X項(xiàng)目以空空、空地?cái)?shù)據(jù)鏈為核心，旨在實(shí)現(xiàn)直升機(jī)與無人機(jī)間的5級互操作能力

美國有人-無人編隊(duì)技術(shù)當(dāng)前主要項(xiàng)目進(jìn)展

隨著對無人機(jī)系統(tǒng)可靠性和功能信心的增強(qiáng)，有人-無人編隊(duì)技術(shù)探索日趨深入，瞄準(zhǔn)實(shí)戰(zhàn)化運(yùn)用需求和作戰(zhàn)任務(wù)能力提升繼續(xù)發(fā)展。

（1）有人/無人編隊(duì)-拓展能力（MUMT-X）項(xiàng)目

2017年12月，L3技術(shù)公司獲得價(jià)值9700萬美元的合同，開發(fā)適用于AH-64E攻擊直升機(jī)和“影子”及MQ-1C“灰鷹”無人機(jī)實(shí)現(xiàn)有人-無人編隊(duì)的相關(guān)技術(shù)，從而拓展有人平臺執(zhí)行偵察任務(wù)時(shí)的信息收集能力。該項(xiàng)目是2015年簽署的MUMT-X項(xiàng)目的通信升級合同，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)5級互操作能力，這意味有人機(jī)可以具備無人機(jī)的完全控制能力，包括無人機(jī)的起飛和著陸。2018年7月，在英國范堡羅航展上，L3技術(shù)公司公開展示了其有人-無人協(xié)同技術(shù)成果，宣布其開發(fā)的MUMTi機(jī)載數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)卓越的互操作能力、快速的連通性和高速通信能力，實(shí)現(xiàn)空地、空空作戰(zhàn)單元間的有效通信，并已在AH-64直升機(jī)及包括MQ-1C“灰鷹”、“影子”和“烏鴉”等無人機(jī)系統(tǒng)上得到驗(yàn)證。

（2）“忠誠僚機(jī)”項(xiàng)目

“忠誠僚機(jī)”概念美空軍于2009年在其無人機(jī)系統(tǒng)發(fā)展路線圖中首次提出的有人機(jī)-無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)概念，其核心是構(gòu)建以先進(jìn)有人機(jī)為核心、高性能無人機(jī)為支撐的作戰(zhàn)編隊(duì)，充分發(fā)揮無人機(jī)機(jī)動性好、可消耗的特點(diǎn)，解決先進(jìn)有人機(jī)規(guī)模受限的現(xiàn)實(shí)，顯著增強(qiáng)美軍空中作戰(zhàn)力量。2015年美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室啟動名為“用于忠誠僚機(jī)試驗(yàn)平臺的自主技術(shù)”研究項(xiàng)目，同年洛克希德·馬丁公司實(shí)施了“海弗-空襲者I”（Have Raider I）演示驗(yàn)證試驗(yàn)，利用無人化改裝的F-16驗(yàn)證了有人無人編隊(duì)協(xié)同中長機(jī)指揮與控制僚機(jī)、自主編隊(duì)飛行、僚機(jī)航線跟隨、自主防碰撞等多項(xiàng)技術(shù)驗(yàn)證；2017年3月，洛克希德·馬丁公司完成“海弗-空襲者II”驗(yàn)證飛行，實(shí)現(xiàn)了無人化F-16與地面站虛擬長機(jī)編隊(duì)，演示了基于預(yù)設(shè)參數(shù)自主攻擊地面目標(biāo)以及在空對地攻擊任務(wù)期間自動對動態(tài)威脅環(huán)境作出反應(yīng)的能力，驗(yàn)證了機(jī)遇開放式系統(tǒng)架構(gòu)的軟件集成環(huán)境實(shí)現(xiàn)有人／無人編隊(duì)交互可行性。

圖3 美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室“呼喚行動”宣傳片展望了有人-無人編隊(duì)技術(shù)能力的未來

根據(jù)美空軍“忠誠僚機(jī)”技術(shù)發(fā)展的整體構(gòu)想，2020財(cái)年將驗(yàn)證拒止環(huán)境下對地攻擊任務(wù)能力，有人機(jī)在協(xié)同作戰(zhàn)中將承擔(dān)指揮、目標(biāo)信息和任務(wù)參數(shù)注入功能，為無人機(jī)選定和指示攻擊目標(biāo)，并指揮無人機(jī)完成預(yù)定攻擊任務(wù)；“忠誠僚機(jī)”應(yīng)具備的能力包括：編隊(duì)飛行、巡邏、重返、任務(wù)執(zhí)行、武器投放；針對新的地面目標(biāo)的任務(wù)規(guī)劃能力；對目標(biāo)的定位、成像、攻擊和再成像（毀傷評估）能力；驗(yàn)證內(nèi)部意外狀態(tài)恢復(fù)能力；驗(yàn)證編隊(duì)內(nèi)通信可靠性。2022財(cái)年，以防空壓制任務(wù)為核心，進(jìn)一步驗(yàn)證區(qū)域搜索能力以及對該區(qū)域內(nèi)敵方防空系統(tǒng)實(shí)施壓制和摧毀的能力。

（3）有人-無人編隊(duì)賦能架構(gòu)

有人- 無人編隊(duì)賦能架構(gòu)（TEAMS）項(xiàng)目最初的來源是美國陸軍基礎(chǔ)垂直運(yùn)輸聯(lián)合項(xiàng)目協(xié)議，該協(xié)議目標(biāo)是建立長期機(jī)制，促進(jìn)航空業(yè)的團(tuán)隊(duì)合作、聯(lián)網(wǎng)、規(guī)劃和技術(shù)開發(fā)。2016年美國陸軍發(fā)布首份關(guān)于有人-無人編隊(duì)賦能架構(gòu)研究基本注意事項(xiàng)，明確了研究工作初步目標(biāo)：即開發(fā)適用于飛機(jī)系統(tǒng)的有人-無人編隊(duì)（MUM-T）參考架構(gòu)，該架構(gòu)將用于指導(dǎo)有人-無人編隊(duì)相關(guān)技術(shù)在支持編隊(duì)系統(tǒng)的多型產(chǎn)品線中的成熟和最終過渡。該項(xiàng)研究的最終成果將構(gòu)建一個(gè)可迭代、以架構(gòu)為中心、基于模型方法原型，利用該方法原型可以定義一系列架構(gòu)及相關(guān)流程、方法、工具和環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)日趨復(fù)雜的有人-無人編隊(duì)技術(shù)的快速成熟和經(jīng)濟(jì)過渡，并確保其可信性和可保證性。

盡管項(xiàng)目的研究目標(biāo)并未發(fā)生變化，但是2019年正式啟動為期兩年TEAMS項(xiàng)目已轉(zhuǎn)為美國空軍研究試驗(yàn)室“靈活、有保證的有人-無人系統(tǒng)”（FAMUS）項(xiàng)目的一部分。FAMUS旨在為異構(gòu)、多人、多機(jī)團(tuán)隊(duì)的實(shí)戰(zhàn)化奠定技術(shù)基礎(chǔ)，設(shè)想中的團(tuán)隊(duì)能夠靈活、可靠地執(zhí)行一系列任務(wù)。TEAMS將開發(fā)實(shí)現(xiàn)下一代有人-無人機(jī)編組能力的原型架構(gòu)，研究成果將為AFRL實(shí)現(xiàn)其開發(fā)用于未來自主飛行器的開放、彈性、可擴(kuò)展的解決方案目標(biāo)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

有人-無人編隊(duì)協(xié)同技術(shù)未來發(fā)展

2018年3月，美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室公布了名為“呼喚行動”的2030年前技術(shù)發(fā)展構(gòu)想宣傳片，展示了“忠誠僚機(jī)”作戰(zhàn)概念的最新設(shè)想，由一架F-35和6架隱身無人作戰(zhàn)飛機(jī)組成的有人/無人編隊(duì)，無人機(jī)在有人機(jī)的指控下實(shí)施攻擊作戰(zhàn)，揭示了有人-無人編隊(duì)協(xié)同技術(shù)的未來。

總體而言，有人-無人編隊(duì)任務(wù)的其它各種挑戰(zhàn)包括貨物運(yùn)輸、空中加油、擁堵區(qū)域封鎖、電子/網(wǎng)絡(luò)攻擊、防空壓制以及其它常規(guī)空戰(zhàn)任務(wù)。盡管，有人-無人互操作技術(shù)已經(jīng)得到了有效解決，但是實(shí)現(xiàn)各類實(shí)戰(zhàn)化任務(wù)仍存在諸多的技術(shù)難題。例如實(shí)現(xiàn)協(xié)同空戰(zhàn)任務(wù)能力時(shí)，確保高機(jī)動飛機(jī)和高機(jī)動無人機(jī)系統(tǒng)間的通信能力要求自主技術(shù)和人系統(tǒng)接口必須取得重大進(jìn)步，而諸如電子/網(wǎng)絡(luò)攻擊（EA）、防空壓制（SEAD）等任務(wù)則需要低截獲概率數(shù)據(jù)鏈。此外，如果是多機(jī)編隊(duì)的有人-無人協(xié)同，還需要解決更多的問題，包括：基于多種無線電頻率并進(jìn)行沖突消解的安全通信網(wǎng)絡(luò)、一機(jī)控多機(jī)，設(shè)備平臺必須能夠進(jìn)行高效機(jī)載處理，從而減少對通信帶寬的需求，以及在無需操作員輸入情況下的無人機(jī)協(xié)同，其它的技術(shù)挑戰(zhàn)包括平臺尺寸/重量/功率受限于提高性能和能力之間尋求平衡?！?/p>