無人機蜂群作戰(zhàn)綜合探究

引言

無人機蜂群在現(xiàn)代化軍事戰(zhàn)爭當中優(yōu)勢明顯,其能夠在各種作戰(zhàn)環(huán)境中自主完成相關(guān)的作戰(zhàn)任務(wù),無人機蜂群的協(xié)同性能夠使其分布式地完成網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)任務(wù)。隨著人工智能的進一步發(fā)展,無人機蜂群作戰(zhàn)越來越凸顯出了傳統(tǒng)作戰(zhàn)模式下無法比擬的優(yōu)勢,在未來戰(zhàn)爭當中,無人機蜂群將會承擔(dān)更加重要的角色,所以針對無人機蜂群作戰(zhàn)的特征進行研究顯得很有必要,這也是此文研究的價值所在。

1無人機蜂群的功能特征

1.1單體特征

組成蜂群的無人機主要是微型無人機,其配備了一系列高智能化的反應(yīng)系統(tǒng),蜂群之間的不同組合會形成變換的結(jié)構(gòu)。但對于單一的機體來說,其又有很明顯的個體特征,主要表現(xiàn)在以下3個方面:

(1)機體的小型化特征。這里的小型化不僅指的是機體的體積比較小,還指其電磁波反射截面小,光電和紅外特性弱,電磁輻射功率小,加之其表面采用隱身材料,就能夠很好地增強無人機的隱蔽性,不容易被雷達發(fā)現(xiàn)。

(2)單一機體的模塊化特征。在面臨不同的作戰(zhàn)任務(wù)時,機體可以安裝不同的作戰(zhàn)模塊,以應(yīng)對具體的戰(zhàn)場形勢,這些模塊包含了通信傳導(dǎo)、導(dǎo)航定位、火力打擊等多元化功能,在復(fù)雜多樣的現(xiàn)代化戰(zhàn)場環(huán)境中可以隨時調(diào)度使用。

(3)單體功能的差異化。雖然無人機蜂群是由多個單一的無人機組合起來的,但是這些單一的機體功能并不完全相同,它們各自都在作戰(zhàn)任務(wù)中扮演了不同的角色,并且每一個機體通常都只負責(zé)一項或幾項功能的傳達,這也是為了更好地達到各無人機之間協(xié)同作戰(zhàn)的目標。但需要注意的是,這并不意味某單一機體損壞之后會對整個無人機蜂群造成巨大損壞或?qū)е抡麄€蜂群系統(tǒng)癱瘓,因為機體的模塊化可以使其他無人機迅速代替損傷的無人機。

1.2系統(tǒng)特征

無人機蜂群的系統(tǒng)并不復(fù)雜,但系統(tǒng)特性卻很明顯,相較于有人裝載的戰(zhàn)斗機,無人機蜂群系統(tǒng)主要包含的是發(fā)射系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)以及導(dǎo)航系統(tǒng)[3],這3個系統(tǒng)能夠幫助無人機蜂群在戰(zhàn)場順利完成很多艱難的作戰(zhàn)任務(wù)。

首先,無人機蜂群系統(tǒng)的發(fā)射平臺比較多樣化,通常來說,無人機的發(fā)射平臺都在艦艇平臺和一些大型飛機上,當接到作戰(zhàn)任務(wù)時,可以向發(fā)射平臺下達指令,平臺再將指令下達給無人機蜂群組系統(tǒng),且同一個發(fā)射平臺往往能夠連續(xù)發(fā)射出多個無人機蜂群組指令。

其次,無人機蜂群系統(tǒng)的作戰(zhàn)方式靈活多變,無人機被發(fā)射出去以后,可以迅速裝載上作戰(zhàn)需要的模塊以及各種荷載,高質(zhì)量完成精準打擊、敵情偵察、空中支援、電子對抗等任務(wù)。

最后,無人機蜂群系統(tǒng)還具有控制適應(yīng)性強的特征,對于無人機的管控來說,通常其可以被安裝在多個作戰(zhàn)平臺上,能夠全方位地對無人機蜂群作戰(zhàn)進行系統(tǒng)化管控。

1.3編組特征

無人機蜂群具有很強的分布式和集群特點,這兩個概念最早來自于計算機系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。前者是由多個互通不獨立的計算機服務(wù)器組成的多節(jié)點系統(tǒng),每一個節(jié)點都互有聯(lián)系,具有典型的并發(fā)性和分布性,其可以通過網(wǎng)絡(luò)連接多個組件,通過交換信息協(xié)作而完成相應(yīng)的任務(wù)。后者各節(jié)點之間的通信協(xié)調(diào)基本不需要,是同一類組件的多個實例在邏輯上形成的整體,具有很強的可擴展性和高可用性,其錯誤修復(fù)能力很強。無人機蜂群兼?zhèn)溥@兩種系統(tǒng)的多個特點和能力。在無人機蜂群網(wǎng)絡(luò)中,異構(gòu)是其結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ),這種結(jié)構(gòu)可以使無人機在復(fù)雜多樣的戰(zhàn)場環(huán)境中隨時變換出與戰(zhàn)場環(huán)境相適應(yīng)的作戰(zhàn)隊形,組成的無人機群往往是具備不同表達能力的機組,其編組特征表現(xiàn)出了多樣性和高靈活性,蜂群各無人機所表達的功能不同,既可協(xié)同互補,又可自我調(diào)度,同時各子機還可相互替換和相互屏蔽,這種特殊的編組特征給予了蜂群式無人機高效完成作戰(zhàn)任務(wù)的能力。

2無人機蜂群作戰(zhàn)優(yōu)勢

這里講的"無人機蜂群作戰(zhàn)"概念絕對不是將多個無人機簡單疊加組合在一起進行作戰(zhàn),無人機蜂群作戰(zhàn)實際上是一個系統(tǒng)化的組合作戰(zhàn)方式,即多個無人機利用自行組合以及智能調(diào)控的方式,能夠形成一個密集的智能作戰(zhàn)機制,從而使得作戰(zhàn)能力達到質(zhì)的飛躍,很多單一作戰(zhàn)平臺不能完成的作戰(zhàn)目標對于無人機蜂群來說都可以順利完成。

2.1聚散靈活

相比于有人機,無人機具有很明顯的廣域分散、動態(tài)聚合的特點,在無人機蜂群作戰(zhàn)機理中,其具備系統(tǒng)化的網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu),能夠在戰(zhàn)場上智能化地聚集和散開,這就非常有利于面對現(xiàn)代海陸空戰(zhàn)場上復(fù)雜的形勢,而勢無人化的智能控制系統(tǒng)對于且遠程打戰(zhàn)略目標同樣適用,當戰(zhàn)場上形勢發(fā)生變化時,無人機蜂群更是能夠靈活應(yīng)變,最終在戰(zhàn)場上展現(xiàn)出以小博大、群體進攻的作戰(zhàn)能力。

2.2效費比高

從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的角度來說,無人機蜂群所組成的系統(tǒng)為次復(fù)雜子系統(tǒng),這類系統(tǒng)具有很大的成本優(yōu)勢,特別是相較于傳統(tǒng)的多任務(wù)復(fù)雜系統(tǒng)來說,二者完成同樣的作戰(zhàn)目標,前者產(chǎn)生的成本費用就要低得多。

如美國研制出的"郊狼"無人機,其造價才15000美元左右,這樣的成本對于有人機來說是且且無法通過控制得到的,而勢隨著無人機制造、材料、技術(shù)的不斷發(fā)展,無人機生產(chǎn)工藝的進一步優(yōu)化,目前的蜂群式無人機更是呈現(xiàn)出了制造和維護成本持續(xù)下降的趨勢,因此無人機蜂群作戰(zhàn)的效費比是比較高的。

另外,在具體的作戰(zhàn)環(huán)境下,蜂群式無人機可以不用考慮參戰(zhàn)人員的人身安全,更不必考慮到機體損耗以后所需要的換機成本,體現(xiàn)出了在作戰(zhàn)力量方面極大的不對稱成本優(yōu)勢。

2.3系統(tǒng)效能優(yōu)良

沒有確定的中心以及具有動態(tài)拓撲結(jié)構(gòu)是蜂群式無人機系統(tǒng)的重要特點之一,這一特點能夠讓無人機蜂群在作戰(zhàn)過遠中具有良好的自組織和自調(diào)節(jié)能力,其系統(tǒng)性和穩(wěn)定性得到了很大的保障?？梢赃@樣說,密集型的大量無人機通過復(fù)雜的系統(tǒng)聯(lián)系交織在一個自組織網(wǎng)絡(luò)中,這個網(wǎng)絡(luò)中如果出現(xiàn)新的單元或有單元消失,或者說從單一無人機損壞到新的無人機補充上去這一過遠中,系統(tǒng)的完整性并不會受到影響,這種快速恢復(fù)系統(tǒng)效能的特性能夠讓無人機蜂群在面對復(fù)雜的作戰(zhàn)環(huán)境時具備更強大的應(yīng)對能力。

3無人機蜂群作戰(zhàn)模式創(chuàng)新探究

無人機蜂群作戰(zhàn)模式比較靈活和智能化,不僅可以進行集群作戰(zhàn),而勢可以依托智能控制平臺各自完成不同的作戰(zhàn)任務(wù)。

3.1探究無人機蜂群智能自主作戰(zhàn)模式

在智能化時代,"智能戰(zhàn)場"[6]的概念是未來戰(zhàn)爭理論的發(fā)展趨勢,所以無人機蜂群作戰(zhàn)可以通過構(gòu)建多功能平臺,讓無人機蜂群組各自依托于這個智能平臺的控制系統(tǒng),實現(xiàn)各無人機單體之間作戰(zhàn)信息的交互傳遞。當一個無人機單體在作戰(zhàn)當中遇到特殊情況或者不明敵情時,可以將信息迅速傳遞到智能控制平臺當中,平臺可以智能化地根據(jù)戰(zhàn)情給各無人機下達作戰(zhàn)指令,從而發(fā)揮出無人機蜂群的群體智能優(yōu)勢,最終建立起一套集偵察、控制、程打和調(diào)節(jié)于一體的作戰(zhàn)模式,構(gòu)建出能夠快速適應(yīng)戰(zhàn)場環(huán)境變化和快速進行應(yīng)變的自主作戰(zhàn)系統(tǒng)。

這個智能作戰(zhàn)系統(tǒng)能夠根據(jù)具體的作戰(zhàn)目標智能化地指派最合適的無人機類型來完成相應(yīng)的作戰(zhàn)任務(wù),與此同時也要建立起人工干預(yù)系統(tǒng),從而確保作戰(zhàn)系統(tǒng)的可控化,達到人機且遠協(xié)同完成作戰(zhàn)任務(wù)的效果。

3.2運用無人機集群輔助作戰(zhàn)模式

首先是輔助完成相應(yīng)的戰(zhàn)時偵察任務(wù),發(fā)揮出無人機不易被發(fā)現(xiàn)的優(yōu)勢,深入了解敵情,收集相關(guān)情報,掌握前線的作戰(zhàn)信息,通過電磁感應(yīng)收集敵方發(fā)出的電磁信息并進行智能化破譯,為前線的作戰(zhàn)提供最有利、最精確的情報,更可以精準把控?zé)o人機蜂群所處目標地域的各種信息,對其進行全方位的動態(tài)化感知。

其次是輔助軍事防御系統(tǒng)對敵對信息進行干擾誘騙,把無人機裝配在不同類型的電子發(fā)射平臺中,干擾敵方的雷達信號,幫助我方軍事力量隱蔽進入敵后方環(huán)境,還可以建立起誘導(dǎo)無人機蜂群,當主要作戰(zhàn)裝置遭遇敵人襲擊時,無人機蜂群可以充當誘餌的作用,模擬被定為作戰(zhàn)裝置的電磁信號,對敵方探測信息進行誘導(dǎo),從而讓敵方把火力對準成本低廉的無人機蜂群組,保護主要戰(zhàn)斗裝置的安全。

3.3聯(lián)合有人和無人編組的協(xié)同作戰(zhàn)模式

在現(xiàn)代化軍事戰(zhàn)爭中,雖然無人化、智能化的趨勢越來越明顯,但戰(zhàn)爭的發(fā)起者始終是人,而且就目前來看,有人編制戰(zhàn)斗機相對無人戰(zhàn)斗機作戰(zhàn)火力更大,在戰(zhàn)場上也能夠承擔(dān)起更為重要的作戰(zhàn)任務(wù),因此無人機蜂群作戰(zhàn)可以將無人與有人相結(jié)合[7],即建立起無人與有人之間的協(xié)同機制,實現(xiàn)二者的協(xié)同機動突擊與防守,取長補短,充分發(fā)揮出二者的優(yōu)勢,最終實現(xiàn)作戰(zhàn)效益的最大化。

這里以具體的作戰(zhàn)模式為例進行說明:在參戰(zhàn)之前,搭載著無人機的有人隱身機參與無人機蜂群的運輸任務(wù),這個有人機可以作為無人機的母機,當越過敵人的偵查范圍以后,將無人機蜂群組發(fā)射出去,按照既定的作戰(zhàn)計劃完成相應(yīng)的作戰(zhàn)任務(wù):當任務(wù)完成以后,可完全回收的無人機重新返回隱身機內(nèi)部,然后隱身機將無人機蜂群運輸回作戰(zhàn)控制中心。

4智能時代無人機蜂群作戰(zhàn)的應(yīng)用方向

各種現(xiàn)代化技術(shù)運用于軍事領(lǐng)域以后,無人機蜂群的作用將得到最大化發(fā)揮,其既可以適應(yīng)各種惡劣的作戰(zhàn)環(huán)境,又可以精準地完成作戰(zhàn)任務(wù)?，F(xiàn)代化的軍事戰(zhàn)爭中,無人機蜂群主要應(yīng)用在以下幾個方面。

4.1空襲突防作戰(zhàn)

如今,防空反導(dǎo)系統(tǒng)已經(jīng)得到全面運用,傳統(tǒng)模式的火力打擊已經(jīng)能夠被有效攔截,把無人機蜂群應(yīng)用在突擊作戰(zhàn)中能很好地完成突擊任務(wù),因此在空襲突防作戰(zhàn)中合理應(yīng)用無人機蜂群很有必要。

在這類作戰(zhàn)中,無人機蜂群具有3個方面的優(yōu)勢:

(1)持續(xù)襲擊干擾消耗,就是持續(xù)性地派出無人機蜂群進行一些襲擾式任務(wù),全面了解敵情。

(2)實現(xiàn)集群突擊防御打擊,形成密集型攻擊。

(3)進行干擾誘騙,這一方面在前文已經(jīng)有過論述。

4.2城市進攻作戰(zhàn)

城市化作戰(zhàn)環(huán)境更加復(fù)雜,戰(zhàn)斗機的參與也會受到更大的限制,如何高效地發(fā)揮出戰(zhàn)斗機在城市作戰(zhàn)中的火力優(yōu)勢一直是各國關(guān)注的重點,而無人機蜂群的應(yīng)用能夠很好地解決這一難題。

在城市進攻作戰(zhàn)中,無人機蜂群主要參與3個方面的任務(wù):

(1)運用無人機蜂群對敵情進行態(tài)勢感知,全面了解敵情信息。

(2)利用無人機完成中間環(huán)節(jié)的通信,實現(xiàn)作戰(zhàn)前線與指揮部的無干擾交流。

(3)利用無人機蜂群的密集型特點在戰(zhàn)斗中提供有效的火力支援。

4.3反恐作戰(zhàn)

大型反恐作戰(zhàn)任務(wù)有任務(wù)范圍廣、區(qū)域跨度大、投入人力多、涉及部門多、持續(xù)時間長、信息交換量大等特點,因此傳統(tǒng)的反恐作戰(zhàn)模式應(yīng)用于現(xiàn)代化作戰(zhàn)任務(wù)已經(jīng)顯得有些乏力。

無人機蜂群的運用可以很好地釋放一批有生力量,例如無人機蜂群可以在空中實時監(jiān)控目標區(qū)域,并與地面攝像頭聯(lián)動進行監(jiān)控排查篩選,全方位立體獲取區(qū)域內(nèi)信息,為指揮調(diào)度及決策提供重要的信息支撐:無人機蜂群能夠長時間滯空,實現(xiàn)大范圍監(jiān)控,掌握整體態(tài)勢,根據(jù)任務(wù)需求,通過聲、光、煙等方式及時進行警示,在大型反恐作戰(zhàn)任務(wù)中,能夠很好地為地面人員提供有效幫助。

5結(jié)語

無人機已經(jīng)深入運用于各種類型的作戰(zhàn)模式中,而無人機蜂群作戰(zhàn)在各種戰(zhàn)爭環(huán)境當中更是具有不可估量的價值。我國的國防事業(yè)建設(shè)應(yīng)當注重對無人機蜂群作戰(zhàn)的研究,在相關(guān)研究中,應(yīng)加強對于無人機蜂群作戰(zhàn)模式的進一步研究,從而使其完成更多原本需要人來完成的作戰(zhàn)任務(wù),實現(xiàn)戰(zhàn)場全面無人化,讓戰(zhàn)勢控制更加智能化。