張旭東，吳利榮，肖和業(yè)，郝明月，尹 航

（1. 空軍研究院，北京100085；2. 西北工業(yè)大學，西安710072；3. 海鷹航空通用裝備有限責任公司，北京100074）

1 引 言

隨著中俄軍事實力的不斷提高，尤其是反介入/區(qū)域拒止能力的不斷加強，美軍認為必須通過變革，加快軍事力量轉型、創(chuàng)新兵力設計理念、創(chuàng)新顛覆性技術才能保持其軍事優(yōu)勢。在這個時代背景和作戰(zhàn)概念創(chuàng)新的傳統(tǒng)下，美軍發(fā)布了多域作戰(zhàn)、馬賽克戰(zhàn)、忠誠僚機、無人機蜂群、作戰(zhàn)云、網絡中心戰(zhàn)等一系列作戰(zhàn)概念，且各具特點，在一定程度上反映了無人機作戰(zhàn)運用的前沿水平。

無人機是軍事斗爭技術的前沿，是作戰(zhàn)模式創(chuàng)新的著力點，是人工智能等熱點技術的有力承載體。隨著無人機運用規(guī)模逐漸擴大，執(zhí)行的任務從支援向打擊拓展，能力提升迅猛。無人機蜂群、忠誠僚機、有人機/無人機智能協(xié)同作戰(zhàn)等概念正是在無人機及相關技術發(fā)展到一定水平后，根據當前的認知，提出的顛覆無人機傳統(tǒng)運用的作戰(zhàn)概念。同時，新質作戰(zhàn)概念牽引著無人機向集群化、智能化、協(xié)同化不斷發(fā)展，從而推動無人機向主戰(zhàn)裝備邁進。

2 美軍相關熱點作戰(zhàn)概念解析

2.1 分布式作戰(zhàn)

美軍近年來密集提出的新質作戰(zhàn)概念，均圍繞參聯會和國防部頂層作戰(zhàn)概念中的“跨域協(xié)同”展開，與美國空中力量相應的作戰(zhàn)云、網絡中心戰(zhàn)、系統(tǒng)之系統(tǒng)（System of System，SoS）均以“分布式作戰(zhàn)”為核心特征，各種不同作戰(zhàn)概念側重點各有不同，通過“分布”將能力解耦，再通過“協(xié)同”將能力聚合，從而構建完整地作戰(zhàn)體系。反映到具體空中裝備運用上，就是少量有人飛機控制大量功能分解的無人機共同構成作戰(zhàn)體系［1-4］。飛行員將成為無人機的管理和決策者，指揮無人機協(xié)同作戰(zhàn)。

從以分布式為特征的作戰(zhàn)概念內涵和特點可以看出，有人機/無人機智能協(xié)同作戰(zhàn)是空中裝備分布式作戰(zhàn)實現的必要條件。作戰(zhàn)云、忠誠僚機等分布式作戰(zhàn)作為軍種作戰(zhàn)概念，更多的是側重于作戰(zhàn)思想和構想，而有人機/無人機智能協(xié)同作戰(zhàn)側重于技術，支撐軍種作戰(zhàn)概念的實現。從某種意義上說，空中裝備的分布式作戰(zhàn)可以看成是多個有人機/無人機智能協(xié)同作戰(zhàn)通過先進分布式作戰(zhàn)管理的疊加。

2.2 馬賽克戰(zhàn)

馬賽克戰(zhàn)是美國國防預先研究計劃局（DARPA）提出的基于技術的作戰(zhàn)概念，體現出一種未來作戰(zhàn)的兵力設計愿景。其以任務完成率為目標，以傳統(tǒng)作戰(zhàn)單元為基礎，融合大量低成本、單功能裝備，形成自適應殺傷網，實現任務手段動態(tài)多樣、指揮控制彈性抗毀、兵力體系靈活運用、戰(zhàn)場態(tài)勢復雜難測、裝備組成低廉可消耗、作戰(zhàn)能力快速形成的愿景。既能加快自身博伊德（OODA）循環(huán)，也使對手OODA環(huán)陷入困難，進而取得作戰(zhàn)優(yōu)勢［5-7］。其體現了跨域、分布的特點，單在空中力量的運用上也體現出了分布式特征。

馬賽克戰(zhàn)是在“系統(tǒng)之系統(tǒng)”“適應性殺傷網”等以分布式為特征的系統(tǒng)架構概念基礎上發(fā)展起來的，既是分布式為特征的作戰(zhàn)實現途徑，也可融合其他作戰(zhàn)思想產生更具作戰(zhàn)效益的新概念。有人機/無人機智能協(xié)同作戰(zhàn)同樣是馬賽克戰(zhàn)實現的必要條件，有人機和無人機作為馬賽克拼圖資源，按照馬賽克戰(zhàn)思想根據任務高動態(tài)靈活組建作戰(zhàn)體系，協(xié)同對敵作戰(zhàn)。

2.3 忠誠僚機

忠誠僚機是有人駕駛作戰(zhàn)飛機與無人作戰(zhàn)飛機形成長、僚機編組，高效協(xié)同作戰(zhàn)。在具體裝備運用上，作為僚機的無人機具有以下優(yōu)勢：可以攜帶機載武器，作為武庫機充當有人機的彈藥庫；可以攜帶傳感器，作為傳感器飛機為有人機的協(xié)同打擊提供目標指示和導引；可以攜帶電子戰(zhàn)載荷，作為電子支援飛機為有人機提供電子支援［8-10］。隨著概念的發(fā)展，其作戰(zhàn)樣式也不拘泥于具體形態(tài)，可以一架長機隨行多架不同功能僚機協(xié)同作戰(zhàn)。

可以說，忠誠僚機屬于有人機/無人機智能協(xié)同作戰(zhàn)范疇，是其表現形式之一。因空戰(zhàn)的高動態(tài)特性，可以說忠誠僚機是其發(fā)展的最高水平。隨著忠誠僚機作戰(zhàn)概念的發(fā)展，二者的界限逐漸模糊，都代表了有人機/無人機智能協(xié)同作戰(zhàn)的發(fā)展。

2.4 無人機蜂群

無人機蜂群是大量小型無人機，以自組織信息網絡為基礎，以群體智能為核心，通過分工協(xié)作以期實現群體智能涌現，實現從量變到質變的顛覆性飛躍。作為一種新興的無人機運用形態(tài)，其特征為群智能、低成本、數量多，進而造成對抗多樣性及反制的困難。蜂群強調多、小、協(xié)、智，而其相應理念技術完全可以由小型無人機應用于中大型無人機，其本質是智能協(xié)作，可以用無人機集群泛指［11-14］。

隨著小精靈、小型空射干擾機等的興起，無人機集群作戰(zhàn)的樣式更加豐富，無人機集群也不僅僅是作為集群出現，其已經融入到了分布式作戰(zhàn)、馬賽克戰(zhàn)和有人機/無人機智能協(xié)同作戰(zhàn)。因此，有人機/無人機智能協(xié)同作戰(zhàn)已經不是有人機與一架或幾架無人機進行協(xié)同作戰(zhàn)，在必要時可能是一架或多架多型有人機與無人機集群進行多任務、多目標的協(xié)同作戰(zhàn)。

3 有人機/無人機智能協(xié)同作戰(zhàn)解析

3.1 作戰(zhàn)樣式解析

協(xié)同作戰(zhàn)的概念并不新穎，是多個單元在時空上達到同步，以形成1+1＞2的作戰(zhàn)效益。有人機/無人機協(xié)同作戰(zhàn)作為一種作戰(zhàn)樣式，在無人機發(fā)展到一定階段也隨之出現，通過語音、行動前約定時間等手段，有人機與無人機定時出現在各自預定位置，對目標實施協(xié)同偵察、協(xié)同火力打擊等。

有人機/無人機智能協(xié)同作戰(zhàn)區(qū)別于以往作戰(zhàn)樣式范疇的本質在于：一是運用包含智能輔助決策的分布式作戰(zhàn)管理技術，輔助飛行員快速決策，并能夠高效的管理包括有人機、無人機在內的戰(zhàn)場資源，快速構建作戰(zhàn)體系；二是運用開放式系統(tǒng)架構技術、網絡通信技術，實現了有人機與無人機的互聯互通，使態(tài)勢共享、互操作得以實現；三是運用智能自主與協(xié)同控制技術，使無人機及集群的自主能力極大提升，減少無人機對于人的操作依賴；四是運用先進無人機平臺技術，特別是運用低成本設計技術，發(fā)展適合與有人機協(xié)同作戰(zhàn)的無人機平臺。通過以上為代表的先進技術運用，使有人機與無人機實現互聯互通互享互操作協(xié)同，并根據作戰(zhàn)任務及戰(zhàn)場環(huán)境靈活高效的構建作戰(zhàn)體系、制定行動計劃，提升作戰(zhàn)效能，加速OODA循環(huán)，從而形成作戰(zhàn)優(yōu)勢。

3.2 技術體系解析

作戰(zhàn)云、網絡中心戰(zhàn)、馬賽克戰(zhàn)、忠誠僚機、無人機蜂群等具有代表性的新質作戰(zhàn)概念，體現出兩個特點：一是都圍繞“跨域協(xié)同”展開，各種作戰(zhàn)概念體現不同層次和程度的聯合，這主要是由于美軍參聯會和國防部連續(xù)頒布了多版頂層作戰(zhàn)概念，以“跨域協(xié)同”為關鍵詞與中心思想，形成了美軍所有作戰(zhàn)概念的頂層牽引，指出了美軍未來作戰(zhàn)方式的宏觀方向；二是作戰(zhàn)概念雖然種類繁多，但各有側重，分布式作戰(zhàn)側重作戰(zhàn)思想，屬于概念和理念維度，反映了軍兵種的理念與訴求，馬賽克戰(zhàn)側重于技術能力推進并兼顧作戰(zhàn)體系設計，屬于技術能力維度，忠誠僚機、小精靈、蜂群等屬于戰(zhàn)術與物理支撐維度，側重于物理平臺研制與具體戰(zhàn)術開發(fā)。這些作戰(zhàn)概念形成了定位于分工有所區(qū)分、互有交差融合、互相牽引、支撐的有人機/無人機智能協(xié)同作戰(zhàn)的創(chuàng)新體系。

在美軍新質作戰(zhàn)概念構想下，有人機/無人機智能協(xié)同作戰(zhàn)顛覆了傳統(tǒng)的殺傷鏈組織形式以及軍事體系架構的設計方法，需要自頂層向下一直到底層工具與算法的一系列關鍵技術進行支撐。美軍為了實現其作戰(zhàn)概念構想，安排進行了一系列項目。這些項目包括了作戰(zhàn)管理、網絡通信、系統(tǒng)架構、智能自主、平臺設計等方向［15］，可以對分布式作戰(zhàn)、馬賽克戰(zhàn)、忠誠僚機、無人機蜂群以及多域作戰(zhàn)等進行技術探索和支撐。具體項目如下。

分布式作戰(zhàn)管理（DBM），研究控制算法和輔助決策，協(xié)助飛行員在通信受限的反介入環(huán)境下，有效的管理無人機等作戰(zhàn)資源，持續(xù)作戰(zhàn)。其關鍵技術主要包括反介入實時任務管理、分布式態(tài)勢感知、人機交互等。

拒止環(huán)境中的協(xié)同作戰(zhàn)（CODE），開發(fā)自主協(xié)同算法和軟件，提高無人機在高對抗環(huán)境下的自主性和協(xié)同作戰(zhàn)能力。其關鍵技術主要包括自主協(xié)同技術、開放式體系架構技術等。

體系綜合技術與實驗（SoSITE），研究開放式體系架構和集成工具，對分布式空戰(zhàn)進行技術支撐，可以看做是馬賽克戰(zhàn)的前身。其關鍵技術主要為開放式體系架構技術［16］。

自適應殺傷網（ACK），建立殺傷網的架構方案和相關工具集，解決馬賽克戰(zhàn)中并發(fā)資源需求沖突的決策問題。其關鍵技術主要包括指揮控制決策輔助技術、資源調度技術、測試評估技術等。

對抗環(huán)境中的通信（C2E），發(fā)展低可探測、抗干擾的通信技術，為拒止環(huán)境下的通信提供支撐。其關鍵技術主要為網絡通信技術。

用于任務優(yōu)化的動態(tài)網絡（DyNAMO），打通不同網絡之間的通信，并在干擾環(huán)境下能夠保持通信。其關鍵技術主要為網絡通信技術。

女武神（XQ-58A），可作為忠誠僚機與有人機協(xié)同作戰(zhàn)，注重低成本設計。其關鍵技術主要為包括低成本設計等在內的無人機平臺技術。

天空博格（Skyborg），開發(fā)無人僚機智能空戰(zhàn)系統(tǒng)，可以應用于女武神等無人機。其關鍵技術主要為無人機智能自主技術。

小精靈（Gremlins），研制能夠協(xié)同執(zhí)行偵察、電子戰(zhàn)等任務的無人機集群。其關鍵技術主要包括低成本設計等在內的無人機平臺技術、空基發(fā)射回收技術等。

有人機/無人機智能協(xié)同作戰(zhàn)的關鍵技術體系并不孤立，和其它作戰(zhàn)概念的關鍵技術體系互有交叉，多個單項關鍵技術或項目的突破都能給其它作戰(zhàn)概念的進展帶來突破。從實現上看，有人機/無人機智能協(xié)同作戰(zhàn)有如下關鍵技術。

（1）復雜系統(tǒng)體系工程方法與復雜戰(zhàn)場建模、彈性作戰(zhàn)系統(tǒng)設計技術

通過開發(fā)新的數學技術，對復雜系統(tǒng)進行通用化建模，相對于傳統(tǒng)的鏈條式殺傷鏈設計方法，在復雜系統(tǒng)體系工程方法論的支撐下形成對群體智能協(xié)作能力涌現和對各個作戰(zhàn)單元的相互作用深層次的理解，形成統(tǒng)一的系統(tǒng)描述，進一步形成統(tǒng)一的復雜系統(tǒng)設計語言與開發(fā)環(huán)境，可以從根本上改變對動態(tài)、不可預測環(huán)境的系統(tǒng)設計方法，以使系統(tǒng)具備實時彈性的能力。該方向下的關鍵技術，是有人機/無人機智能協(xié)同作戰(zhàn)的理論與設計基礎，特別是當體系復雜度提高到有人機與無人機集群進行智能化協(xié)同作戰(zhàn)時，傳統(tǒng)的方法論將無法支持指控管理人員去理解戰(zhàn)場行為。

（2）分布式作戰(zhàn)管理和作戰(zhàn)控制技術

有人機/無人機智能協(xié)同作戰(zhàn)需要新的強大的作戰(zhàn)管理與指揮控制技術支持，這其中包括態(tài)勢理解、智能輔助決策、協(xié)同任務規(guī)劃、高效人機交互等技術。有人機/無人機智能協(xié)同作戰(zhàn)條件下，復雜戰(zhàn)場的態(tài)勢理解無法直接顯像的表現出來，存在多種分支、多種選擇、多種可能結果，需要在新型方法論的支持下通過大規(guī)?？焖龠\算，探索可能發(fā)生的多種可能性的未來態(tài)勢，基于協(xié)同任務規(guī)劃綜合考慮戰(zhàn)場所有資源的可利用程度、多任務之間的協(xié)調調度，智能化的形成建議性的多項戰(zhàn)場理解與決策方向，輔助指控人員形成戰(zhàn)場決策，并利用高效探測人際交互技術，由地面指揮控制人員或者輔助飛行員對戰(zhàn)場各作戰(zhàn)力量進行指控，在通信受限條件下保持作戰(zhàn)能力［17-20］。

（3）開放式系統(tǒng)架構技術

在戰(zhàn)場作戰(zhàn)武器單元能力達到一定程度后，沒有實現跨代性的武器代差之前，未來戰(zhàn)場能力將更多的體現在“軟”的方面，標準化的或者通用化的開放式系統(tǒng)架構技術將是未來作戰(zhàn)能力提升的基礎。通過標準化接口、協(xié)議和服務，不僅可以使有人機與無人機實現互聯互通互操作［21］，通過不斷更新作戰(zhàn)軟件和集成新的硬件模塊，還可進一步實現作戰(zhàn)能力的快速提升。

（4）協(xié)同態(tài)勢感知技術

完成作戰(zhàn)任務的基本前提是對戰(zhàn)場態(tài)勢正確可靠的感知與理解，有人機/無人機智能協(xié)同作戰(zhàn)情況下的戰(zhàn)場態(tài)勢將呈現出復雜化、復合化、隱蔽化的特點。所以，有人機/無人機協(xié)同作戰(zhàn)體現出了雙刃劍的兩面性，使敵我雙方都極大的提升了復合手段對抗能力和戰(zhàn)場目標探測與感知的難度，基于有人機/無人機協(xié)同作戰(zhàn)，需要攻克并開展分布式協(xié)同探測、多源信息融合、智能目標識別和跟蹤技術等一系列提高戰(zhàn)場目標感知與目指能力的關鍵技術［22-27］，適應有人機/無人機協(xié)同作戰(zhàn)帶來的潛在能力提升，避免被復雜戰(zhàn)場環(huán)境迷惑。

（5）網絡通信技術

網絡通信技術是有人機/無人機智能協(xié)同作戰(zhàn)實現的基礎，有人機/無人機協(xié)同作戰(zhàn)環(huán)境下，需要應對各種頻譜戰(zhàn)的威脅，適應于傳統(tǒng)平臺的異構網絡聯通能力，適應新型/改進型通信網絡的系統(tǒng)架構。要求網絡通信高效、安全、按需可變。

（6）智能自主與協(xié)同控制技術

在有人機/無人機智能協(xié)同作戰(zhàn)環(huán)境下，受限于網絡通信、響應速度、硬件資源等，特別受限于人對復雜戰(zhàn)場環(huán)境和群體智能涌現能力的判斷與決策，通過指控人員分別控制每一個作戰(zhàn)單元進行作戰(zhàn)是不現實的，必須不斷提高無人機及無人機集群的自主能力和協(xié)同控制能力［28］。這其中包括基礎的本體應急情況判斷與處理、高危/易損區(qū)域的規(guī)避、協(xié)同飛行的安全策略等，也包括多重殺傷網絡情況下群體智能協(xié)作模式的決策，單體平臺對自身能力與作戰(zhàn)角色的智能決策，以及進一步的行動決策與規(guī)劃等，甚至包括伴隨著任務推進過程中的自身角色、任務模式、作戰(zhàn)行為的智能演進。

（7）無人機平臺技術

有人機/無人機協(xié)同作戰(zhàn)構想下，針對單一能力的缺失或不足研制新型平臺的效率和性價比是低下的，為了適應智能化協(xié)同作戰(zhàn)，除了傳統(tǒng)的無人機平臺技術外，強調低成本設計技術、模塊化載荷技術，使無人機平臺向單平臺多功能高效費比的系列化平臺族方向發(fā)展將是解決作戰(zhàn)成本與戰(zhàn)場響應速度的方案之一。

4 發(fā)展有人機/無人機智能協(xié)同作戰(zhàn)概念的SWOT分析

通過對有人機/無人機智能協(xié)同作戰(zhàn)優(yōu)勢（Strength）、劣勢（Weakness）、機遇（Opportunity）和威脅（Threat）進行SWOT 分析、研判［29-32］，進一步對該概念的發(fā)展進行辨析。

4.1 優(yōu)勢

（1）推動無人機作戰(zhàn)運用變革

有人機/無人機智能協(xié)同作戰(zhàn)顛覆了無人機的傳統(tǒng)作戰(zhàn)樣式，使無人機從單機作戰(zhàn)向協(xié)同作戰(zhàn)轉變，戰(zhàn)術戰(zhàn)法更加多變。

（2）促進無人機融入作戰(zhàn)體系

改變傳統(tǒng)的地面站控制，使有人機與無人機的態(tài)勢感知共享，有人機對無人機直接指控，減少了中間環(huán)節(jié)，使無人機更深的融入作戰(zhàn)體系。

（3）發(fā)揮優(yōu)勢互補作用

充分利用無人機戰(zhàn)術響應快、可消耗等自身優(yōu)勢和人的決策優(yōu)勢，互補融合產生新的作戰(zhàn)優(yōu)勢。

4.2 劣勢

（1）系統(tǒng)復雜帶來認知困難，以及不確定性影響發(fā)展

對于有人機/無人機智能協(xié)同作戰(zhàn)最終形態(tài)的認知尚有不確定性，其智能自主技術發(fā)展程度也存在不確定性，相應的作戰(zhàn)效能評估難度較大，給協(xié)同作戰(zhàn)體系構建帶來不確定性。同時，下一代戰(zhàn)斗機的不確定性也影響智能協(xié)同作戰(zhàn)發(fā)展。

（2）關鍵技術突破難度大

多個關鍵技術的攻關難度較大，且能力上相互制約，只能采用漸進式的發(fā)展模式，逐步突破關鍵技術，使協(xié)同作戰(zhàn)能力逐漸提升。

4.3 機遇

（1）無人機發(fā)展帶來的認知共識

有人機/無人機智能協(xié)同作戰(zhàn)是在無人機及相關技術發(fā)展到達一定水平后提出的，是國內外公認的無人機運用和技術的明確發(fā)展方向。同時，其也是分布式作戰(zhàn)、馬賽克戰(zhàn)等新興作戰(zhàn)概念的必要基礎，發(fā)展需求強烈。

（2）關鍵技術自身發(fā)展推動

人工智能技術、網絡通信技術等是目前軍民兩用的熱點技術，發(fā)展需求強烈，技術發(fā)展迅猛，給智能協(xié)同作戰(zhàn)的實現提供了良好的技術發(fā)展環(huán)境和技術儲備。

4.4 威脅

有人機/無人機智能協(xié)同作戰(zhàn)靈活多樣，能夠改變作戰(zhàn)模式，以智能協(xié)同空戰(zhàn)為例，美軍F-22/F-35 與忠誠僚機協(xié)同空戰(zhàn)可以進一步擴大其空中優(yōu)勢，形成復合手段對抗、多機聯合對抗態(tài)勢，給我方制空作戰(zhàn)帶來極大威脅。因此，應積極推動智能協(xié)同作戰(zhàn)發(fā)展。

5 結束語

從美軍正在發(fā)展的分布式作戰(zhàn)、馬賽克戰(zhàn)、忠誠僚機等熱點作戰(zhàn)概念分析，有人機/無人機智能協(xié)同作戰(zhàn)極其重要，既反映了無人機智能化、協(xié)同化的發(fā)展方向，也是未來作戰(zhàn)的主要作戰(zhàn)樣式之一。

有人機/無人機智能協(xié)同作戰(zhàn)以能力聚合，注重體系對抗，作戰(zhàn)樣式靈活高效。涉及到的關鍵技術種類繁多且都處在高速發(fā)展中，任意單項技術的突破均可在相關方面提升其作戰(zhàn)能力。甚至可以說，智能協(xié)同作戰(zhàn)已經不是未來，而是現在必須面對的作戰(zhàn)樣式，其隨時可能出現作戰(zhàn)能力的跨越式提升，必須盡早布局，促進其能力漸進跨越。