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無人機智能集群作戰(zhàn)運用探析

2024-03-02 00:00:00郭琳韓振平傅秀峰田少昕
無人機 2024年9期
關鍵詞:無人集群裝備

隨著人工智能技術迅猛發(fā)展,無人作戰(zhàn)呈現(xiàn)出高端全域分布式作戰(zhàn)、智能集群多樣化賦能、平戰(zhàn)結合多任務運用等顯著特點,將成為未來體系化智能化戰(zhàn)爭的主要形態(tài)。通過發(fā)展無人智能集群裝備,不僅可以加快無人智能作戰(zhàn)能力生成,也可以助力無人作戰(zhàn)體系頂層設計,推動核心裝備向標準化、系列化、模塊化發(fā)展,構建虛實結合的無人作戰(zhàn)試訓環(huán)境,從而促進無人裝備體系作戰(zhàn)能力持續(xù)提升。

智能化戰(zhàn)爭的特點

與社會發(fā)展形態(tài)相適應,戰(zhàn)爭形態(tài)也將從機械化戰(zhàn)爭、信息化戰(zhàn)爭演變?yōu)橹悄芑瘧?zhàn)爭。所謂智能化戰(zhàn)爭,就是以智能化作戰(zhàn)體系為主要力量形態(tài),以自主作戰(zhàn)為主要作戰(zhàn)方式,以“制智權”成為戰(zhàn)爭核心制權的新型戰(zhàn)爭。機械化戰(zhàn)爭基于能量交換增強“手足”功能,打的是“手足”:信息化戰(zhàn)爭基于電磁感應增強“耳目”功能,打的是“耳目”;智能化戰(zhàn)爭基于腦機交換延伸發(fā)展“大腦”功能,拼的是“人腦”。

無人機智能集群首先表現(xiàn)為平臺無人化作戰(zhàn),即“平臺無人,系統(tǒng)有人”,其次是表現(xiàn)為自主化作戰(zhàn),集群無人機是仿生學成果,整體智能性、行動自主化是其必備的基本屬性。同時,智能化作戰(zhàn)由相對固定式結構向快速重構結構轉變,集群無人機分布式結構也為作戰(zhàn)體系快速重構提供可能。智能化作戰(zhàn)強調以巧制勝,基于集群攜帶的傳感器,再賴以實時數(shù)據(jù)共享、優(yōu)勢算法的加持,反應更靈敏恰是集群無人機的最大優(yōu)勢之一,集群無人機注定成為智能化戰(zhàn)爭利器。

美軍無人機智能集群發(fā)展現(xiàn)狀

近年來,美軍在體系、系統(tǒng)、裝備、模塊、算法各個層面推進無人機集群系統(tǒng),覆蓋偵察、干擾、打擊等作戰(zhàn)任務,典型案例有美海軍“近距離隱蔽自主一次性飛機”“低成本無人機集群技術”,DARPA“拒止環(huán)境協(xié)同作戰(zhàn)”“進攻性智能集群戰(zhàn)術”“分布式空中作戰(zhàn)”項目,“馬賽克戰(zhàn)”等。截至目前,美空軍已布局涵蓋65g-930kg系列化集群裝備,并聚力攻關拒止環(huán)境協(xié)同作戰(zhàn)、快速輕量自主、集群進攻性使能等關鍵技術。

美空軍認為未來實現(xiàn)全自主智能化后,智能集群無人機堪比核武器。2020年5月,美國空軍戰(zhàn)略威懾研究中心發(fā)布“全自主、大規(guī)模無人集群,是繼核生化之后的大規(guī)模殺傷性武器”。美空軍認為現(xiàn)階段無人機作為戰(zhàn)術武器,可以通過集群運用實現(xiàn)戰(zhàn)略目標。2005年,美國防部在《無人機系統(tǒng)路線圖2005-2030》中將無人機的自主控制能力劃分為10個等級,計劃在未來20多年的時間里逐層級實現(xiàn)。路線圖從第五級“集群協(xié)調”以后均與集群有關,最高級是第10級“全自主集群”。從第5級到第10級,無人機自主性和戰(zhàn)術能力越來越高,最終目標是集群中每—個個體都具備完全自主作戰(zhàn)能力。

無人機智能集群的作戰(zhàn)運用

2018年1月5日,敘利亞反對派實施了戰(zhàn)爭史上第一次無人機集群襲擊,攻擊目標為赫梅米姆空軍基地和塔爾圖斯海軍基地,俄羅斯防空系統(tǒng)一共探測到13架無人機,并對其進行了電子干擾和近防武器攔截。作為新質作戰(zhàn)力量,無人機集群可以瞄準強對抗環(huán)境下高威脅時敏目標。近期,巴以戰(zhàn)場、俄烏戰(zhàn)場、伊朗、也門等區(qū)域頻繁出現(xiàn)集群無人機的身影,作戰(zhàn)效果顯著。從本土起飛、近程攻擊的無人機集群令人防不勝防,具備空中投放、地面起飛、水面發(fā)射等多種部署手段的遠程攻擊無人機集群可以造成毀滅性傷害,靈活組網、自主協(xié)同、智能無人機集群將成為顛覆性力量。

全域靈敏打擊

反應靈敏是集群無人機顯著特點,它具有數(shù)據(jù)共享、編隊控制、態(tài)勢感知、智能決策等先天優(yōu)勢。集群的作戰(zhàn)范圍涵蓋陸、海、空、網、電等多個領域,無人機配以多種戰(zhàn)斗載荷,能靈活應對戰(zhàn)場各種突發(fā)情況,攻擊方式也將呈現(xiàn)出無人機自主做作戰(zhàn)、人機協(xié)同作戰(zhàn)、無人機輔助作戰(zhàn)等多種樣式,形成全域多維打擊態(tài)勢,從而破壞敵跨域聯(lián)合能力,以較小代價達成作戰(zhàn)目的。

飽和火力打擊

集群無人機利用絕對數(shù)量優(yōu)勢,高密度、不間斷地發(fā)射數(shù)倍于防御系統(tǒng)處理數(shù)量的彈藥,對重要目標實施攻擊,以壓迫防御系統(tǒng)多目標處理能力,進而使防御火力通道“撐不下去”,達成毀滅性打擊目的。

集群偵察監(jiān)視

集群無人機通過搭載不同類型制式傳感器,對特定目標范圍實施偵察監(jiān)視,能夠見微知著,獲析全面戰(zhàn)場情報。特別是這種集群偵察布勢能夠獲取大量“零散態(tài)勢”“碎片信息”“點狀信息”“片段情報”,經過大數(shù)據(jù)人工智能算法的融合分析,進而獲得精準情報信息。

戰(zhàn)術欺騙干擾

欺騙、干擾歷來是重要的戰(zhàn)術手段。一可充當誘餌,將大量無人機投入戰(zhàn)場空域,誘使雷達和防空力量做出反應,暴漏位置;二能戰(zhàn)術佯動,掩蓋作戰(zhàn)企圖,干擾敵方決策,促成敵方失誤;三可充當掩護,無人機集群組成電子戰(zhàn)編隊,對預警雷達、制導武器進行干擾、壓制、欺騙,使敵系統(tǒng)失靈,為后續(xù)作戰(zhàn)力量提供掩護。

智能協(xié)同聯(lián)合

集群無人機與其他作戰(zhàn)力量協(xié)同配合,實現(xiàn)優(yōu)勢互補。一是無人與有人平臺聯(lián)合作戰(zhàn),集群無人機組成前沿作戰(zhàn)編隊,有人作戰(zhàn)平臺部署在一定縱深范圍內,兩種力量互為犄角,在可靠數(shù)據(jù)鏈路、智能控制系統(tǒng)支撐下深度融合。二是無人與無人平臺聯(lián)合作戰(zhàn),若干個無人機集群分別配置偵察監(jiān)視、電子戰(zhàn)、火力打擊等模塊,組成一個綜合突擊編隊,深入敵方縱深,對關鍵目標或高危目標實施打擊。

城市清剿攻堅

對于戰(zhàn)場環(huán)境復雜、易守難攻的城市攻堅清剿作戰(zhàn),無人機集群帶來了新思路。集群無人機與地面無人裝備緊密配合,能夠快速適應復雜城市環(huán)境,可實施狙殺、爆破、偵察、通信中繼、警戒、心戰(zhàn)等多種戰(zhàn)斗任務,對無人裝備集群的智能性、自主性、靈活性要求更高,代表著人工智能科技的至高境界。

無人機智能集群關鍵技術及當面課題

無人機智能集群的核心是智能技術,具有群智涌現(xiàn)、能力倍增、功能分布、對等網絡、魯棒自愈、成本低廉六大特征,突出表現(xiàn)感知和判斷兩個能力。基于存儲容量、運算能力、人工智能等技術進步,機器感知能力不斷加強,但判斷能力遠不如預期。目前,機器判斷能力主要來自啟發(fā)式算法程序,能力相對較弱,在處理復雜問題時表現(xiàn)出明顯不足。數(shù)據(jù)安全技術,如2011年伊朗俘獲美軍RQ-170無人機,技術不過關則會出現(xiàn)一架被破解則會集群失效情況,數(shù)據(jù)安全技術是集群無人機的生命線。機器學習技術,機器學習是算法進化的源泉,算法水平在一定程度上決定集群無人機智能水平,在未來,深度學習技術或將全面提升集群無人機智能水平。和異構性相比,同構性機構能夠簡化系統(tǒng)復雜性,被大多數(shù)集群裝備采用,但在許多生物集群中卻存在大量異構性結構,觀察表明,異構性結構集群反應更靈敏,有助于提升集群無人機整體性能。

能否替代傳統(tǒng)作戰(zhàn)系統(tǒng)

智能集群無人機系統(tǒng)的優(yōu)勢在于相互協(xié)同產生集群能力,但單體能力相對較低,使其并不能在所有任務中表現(xiàn)出色。比如反航母作戰(zhàn),超高聲速反艦導彈突破艦隊防空網,可直接將航母擊沉;集群無人機受性能限制,很難擊沉航母,但可以癱瘓艦載機系統(tǒng),也能達成反制航母目的。因此,在未來一段時間,智能集群無人機作為戰(zhàn)術補充參與體系作戰(zhàn)。

未來發(fā)展方向

聚力兩個方向發(fā)展。一是單體提升性能與降低成本之間平衡,主要提升動力和機動性能,豐富載荷功能,增強單體作戰(zhàn)能力,同時要控制成本,才能保證集群無人機發(fā)揮最大效能。二是提高數(shù)據(jù)鏈路和智能化水平,無人機智能集群是一個緊密協(xié)同的組織,如同狼群一樣在運動中集群協(xié)同作戰(zhàn),依賴于人工智能的強力支撐。

智能集群無人機的反制方式

目前最有效的反制手段是高功率微波攻擊,通過致盲通信系統(tǒng)、燒毀機載電子設備等使無人機失去控制。也有很多硬殺傷手段,比如激光攻擊,通過大功率持續(xù)照射燒穿無人機,為反制無人機集群提供了一種思路。在國外比賽中,使用一架無人機用網捕捉另一架無人機,但成功者寥寥。目前尚沒有有效的、專門針對具備大規(guī)模、高智能、強抗擾特征的無人機集群的反制手段。

未來作戰(zhàn)的建議及對策

從饜層設計出發(fā),構建一體化作戰(zhàn)體系

目前無人平臺型譜豐富,且以平臺為主導形成了平臺、載荷、控制站、鏈路捆綁發(fā)展模式,需加強頂層設計,貫徹網信體系核心理念,制定無人裝備體系標準規(guī)范,實現(xiàn)無人裝備互聯(lián)互通與集群協(xié)同,打造—體化無人作戰(zhàn)體系。

推動“三化”發(fā)展,實現(xiàn)無人機集群降本增效

針對無人裝備軟硬接口不統(tǒng)一、產品形態(tài)無譜系、通用部件難適配等問題,需統(tǒng)一鏈路、接口、標準、協(xié)議等要素,推動核心裝備產品向“標準化、系列化、模塊化”三化發(fā)展,實現(xiàn)無人裝備譜系發(fā)展、靈活適配、即插即用、降本增效。

構建試訓常態(tài),提升無人機集群作戰(zhàn)能力

針對數(shù)據(jù)積累少、模型可信差、策略生成難等問題,基于數(shù)據(jù)模型,構建虛實結合的無人作戰(zhàn)試訓環(huán)境,通過常態(tài)化虛實結合試驗訓練與博弈對抗戰(zhàn)法推演,實現(xiàn)數(shù)據(jù)模型訓練優(yōu)化、作戰(zhàn)策略迭代演進,推動無人裝備體系協(xié)同作戡能力持續(xù)提升。

探索新型戰(zhàn)法,推動無人機集群作戰(zhàn)運用

作戰(zhàn)概念方面,面向無人機作戰(zhàn)能力體系化發(fā)揮,綜合運用異地、異型、異構無人機集群協(xié)同作戰(zhàn),實現(xiàn)作戰(zhàn)任務多樣化、陸海空作戰(zhàn)—體化、作戰(zhàn)裝備智能化,有效開展消耗作戰(zhàn)、協(xié)同作戰(zhàn)、穿透作戰(zhàn)、控制作戰(zhàn)、反制無人作戰(zhàn)。

典型作戰(zhàn)場景方面,基于無人機集群技術基礎,面向對臺作戰(zhàn)需求開展了集群網格化區(qū)域監(jiān)視、機場區(qū)域封鎖、時敏目標巡飛懾打、攻心奪志作戰(zhàn)等大規(guī)模無人機集群作戰(zhàn)運用研究。

結束語

武器更替、戰(zhàn)法更迭、理論創(chuàng)新,唯有謀設未來,方能立于不敗之地。黨的二十大報告指出,要研究掌握信息化、智能化戰(zhàn)爭特點規(guī)律,創(chuàng)新軍事戰(zhàn)略指導,發(fā)展人民戰(zhàn)爭戰(zhàn)略戰(zhàn)術。當前,人工智能技術已成為軍事發(fā)展中最活躍、最具革命性的因素,大國之間圍繞科技制高點競爭博奔愈發(fā)激烈。

無人機智能集群的發(fā)展,背后是作戰(zhàn)思維和作戰(zhàn)形態(tài)的積極求變。未來聯(lián)合作戰(zhàn)中,將智能集群無人機融入無人跨域協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)中,使其擔負起感知、定位、跟蹤、決策、控制、打擊等任務,實現(xiàn)多域聯(lián)合探測、多元態(tài)勢融合、智能決策閉環(huán),將情報鏈、指揮鏈和打擊鏈“三鏈合一”。難有以智賦能,充分發(fā)揮無人機集群作戰(zhàn)力量的功能和特點,方能實現(xiàn)作戰(zhàn)力量的系統(tǒng)化、整體化、高效化,充分釋放無人機的“智慧”。

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