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【深度】无人机集群作战概念探析
发布日期：2022-12-24
无人机集群作战是指一组具备部分自主能力的无人机系统通过有人/无人操作装置的辅助，在一名高级操作员监控下，完成作战任务的过程。集群内无人机自主飞向任务区域（如指定的坐标或目标等），同时避免与其他无人机发生碰撞。集群可以自动处理任务要求或请求，并使用人工智能、图像处理等手段来探测威胁、定位目标。

一、概念发展
美国国防部高级研究计划局(DARPA)早在2000年就曾对无人机集群空战进行了仿真研究，但美军真正大规模开展系统层实物研究是在“第三次抵消战略”之后。美军认为，世界军事强国日益完善的一体化防空系统对其全球介入能力构成了巨大威胁，急需改变观念，开发出具有经济可承受性且能满足作战能力要求的武器系统，继续保持其在强对抗环境下的绝对优势。于是，美国国防部于2014年提出了“第三次抵消战略”，该战略的核心任务是构建和部署全球监视和打击网络，及时在全球任何地点发现目标并迅速向目标地点投送兵力，从而有效应对潜在敌人的反介入/区域拒止能力提升，并明确驱动此轮“抵消战略”的五个关键技术领域:具有自主学习能力的机器、人机协作、人类作战行动辅助系统、先进有人/无人作战编制、针对网络(攻击)和电子战环境进行加固的网络赋能自主武器等。无人机集群作战概念正是在这种需求牵引下应运而生，蓬勃发展。
二、典型项目
鉴于世界各国对无人机集群作战效能的高度期望值，世界各军事强国均致力于开展无人机集群作战研究，其中以美国的发展最具代表性。在美国国防部的统一领导下，美国国防部高级研究计划局、战略能力办公室(SCO)和陆、海、空军都展开了大量的研究工作，启动了多个项目，典型的有:“小精灵”(Gremlins)项目、拒止环境中协同作战项目(CODE)、“山鹑”(Perdix)微型无人机项目、低成本无人机集群技术项目(LOCUST)等。
三、作战特点
一是集群作战模式新颖多样，优势明显。美军对无人机集群作战概念及模式仍在探索中，当前提出的主要有饱和攻击、集群防御、集群ISR、集群干扰等，其战术作用机理研究仅限于近战、聚合、机动和集群4种独立形式。由于无人机集群作战具有高度密集型、协同性、灵活性、低成本、鲁棒性等特性，能以有限的成本、较低的人员伤亡和成本获得较大的作战效能。
二是作战对象多样，以高价值高威胁目标为主。采用具有一定规模的无人机机群对高价值高威胁目标进行探测打击，保证作战有效性的同时，有效降低采用高性能装备的人员伤亡和成本代价。主要作战对象包括海面驱逐舰、“宙斯盾”系统、地面防空系统等;作战区域包括地形复杂、目标动态杂乱的城市环境以及高危的拒止空间。
三是无人机以小微型为主，通过有人平台投放提升作战能力。为了符合低价值特点，增强效费比，主要是几十公斤到几十克不等的小、微型无人机，但其续航能力及作战半径有限，难以突入目标区域远距精确作战。采用大型飞机、地面车辆或水面舰船等有人平台进行投射，可延长无人机机群作用距离，通过操作员远距必要的临时干预，可进一步提升作战的精确性和可靠性。
四是技术复杂广泛，多种项目和组织合力攻关。涉及技术包括分布式作战概念、无人机平台设计、无人机发射与回收、协同开放式架构、集群通信、协同任务规划与分布式战场管理等技术，既需提升无人机自主性、无人机集群协同，也需研究人与集群系统之间的协调能力。因此，需针对解决问题的侧重点，集合相关领域研制单位共同攻关和验证。
四、作战应用展望
无人机集群形成规模优势，具有极佳的战场生存能力和任务完成能力，可以用来完成在复杂对抗环境下的协同搜索、协同干扰、协同攻击、协同察/打、集群对抗等任务。
一是协同搜索。在无人机执行任务过程中，搜索并且发现任务区域内的目标，进行目标指示与定位、动态目标跟踪是后续等一系列作战活动的基础和前提。然而，在复杂的战场条件下，由于作战任务区域的环境复杂性、目标的不确定性、传感器设备的不确定性和任务的时间紧迫性等因素，使得目标搜索问题十分复杂。配置多型传感器的无人机集群承担此类任务，可以充分发挥各自传感器的优势，如可见光和红外、可见光和雷达等传感器相互配合，完成遮挡条件下目标的检测与定位，并且通过任务分工，提高区域覆盖范围，保证时敏目标的侦察窗口，另外，多机航线与传感器协调配合，实现对动态目标的实时跟踪。
二是协同干扰。一架无人机只能干扰对方雷达覆盖区的一部分，多架无人机通过协同各自的航线和干扰信号，可以干扰到对方雷达的整个覆盖区，使其短时间内无法正常工作，从而为后续作战部队打开空中走廊。无人机集群协同电子攻击的作战概念主要包括协同航线规划和资源分配两个问题。为了应对不确定的战场环境，协同干扰还应该考虑有效的多机干扰策略、某架无人机毁损或者新威胁源出现等意外条件下的协同干扰策略，以及协同干扰的任务/资源重分配等问题。
三是协同攻击。无人机集群协同攻击是指多架攻击型无人机在某个时刻从多个攻击阵位、多个攻击角度对单个或多个目标进行火力齐射，既能提升目标的杀伤概率，又能增加攻击的突然性。攻击时间的选择可能需要某个无人机在特定的时间到达指定的目标，如一架无人机作为诱饵分散对手的感知系统，其他无人机同时到达目标点发起攻击。不确定战场环境中，目标和威胁的位置可能是不确定的。对于突发的威胁和任务目标，需要进行协同攻击的任务重分配和重规划。
四是集群对抗。无人机集群作战带来了巨大的规模优势，集群技术必将在军事领域扮演重要角色，那么对于无人机集群的对抗也成为一个重要的研究课题。美国海军研究生院提出未来战争中唯一能对付集群无人机的将是另一群无人机，并开展了无人机集群对抗中的多目标跟踪的通用作战视图（COP）研究。


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