摘要：針對無人機集群作戰(zhàn)技術(shù)的快速發(fā)展，梳理了國外典型無人機集群作戰(zhàn)研究項目，通過分析得出了無人機集群作戰(zhàn)條件下戰(zhàn)場攻勢行動的新特點:戰(zhàn)場覆蓋全域化、作戰(zhàn)行為智能化、偵察打擊實時化;分析了無人機集群作戰(zhàn)條件下戰(zhàn)場設(shè)施防護面臨的新挑戰(zhàn):威脅探測難、戰(zhàn)場防護難、體系穩(wěn)定受到威脅。研究結(jié)論對于預見未來戰(zhàn)爭作戰(zhàn)模式、認清未來戰(zhàn)場攻防特點具有參考價值。

關(guān)鍵詞：無人機集群; 戰(zhàn)場; 攻防; 戰(zhàn)場設(shè)施防護

無人機（UAV）是無人駕駛飛機的簡稱，最早出現(xiàn)在20世紀二十年代，1914年第一次世界大戰(zhàn)期間，英國的卡德爾和皮切爾兩位將軍，向英國軍事航空學會提出了一項建議：研制一種不用人駕駛，而用無線電操縱的小型飛機，使它能夠飛到目標區(qū)域上空，將攜帶的炸彈投下去。時至今日，無人機的發(fā)展已從單機按照指令執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)發(fā)展到無人機集群作戰(zhàn)的智能化階段。

1.1 無人機集群作戰(zhàn)概念的由來

早在1959年，法國生物學家PierrePaul Grasse就研究發(fā)現(xiàn)，昆蟲之間存在高度結(jié)構(gòu)化組織，蜂群內(nèi)部分工明確，個體之間信息充分交流，社會行為豐富多彩，能夠完成遠遠超出個體能力的復雜任務(wù)。無人機集群概念的靈感正是來源于對昆蟲蜜蜂的仿生研究，其研究目標就是在一定的任務(wù)背景下，通過對群聚生物的信息交互與協(xié)作行為進行模仿，使機群作為一個系統(tǒng)整體，智能化協(xié)同、自主化動作，完成單機平臺難以完成的作戰(zhàn)任務(wù)。因此，無人機集群作戰(zhàn)也被形象地稱為“蜂群”作戰(zhàn)。

美國國防高級研究計劃局（DARPA）早在2000年就曾對無人機集群空戰(zhàn)進行了仿真研究，但美軍真正大規(guī)模開展系統(tǒng)層實物研究是在“第三次抵消戰(zhàn)略”之后。美軍認為，世界軍事強國日益完善的一體化防空系統(tǒng)對其全球介入能力構(gòu)成了巨大威脅，急需改變觀念，開發(fā)出具有經(jīng)濟可承受性且能滿足作戰(zhàn)能力要求的武器系統(tǒng)，繼續(xù)保持其在強對抗環(huán)境下的絕對優(yōu)勢。于是，美國防部于2014年提出了“第三次抵消戰(zhàn)略”，該戰(zhàn)略的核心任務(wù)是構(gòu)建和部署全球監(jiān)視和打擊網(wǎng)絡(luò)，及時在全球任何地點發(fā)現(xiàn)目標并迅速向目標地點投送兵力，從而有效應(yīng)對潛在敵人的反介入/區(qū)域拒止能力提升，并明確驅(qū)動此輪“抵消戰(zhàn)略”的五個關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域：具有自主學習能力的機器、人機協(xié)作、人類作戰(zhàn)行動輔助系統(tǒng)、先進有人/無人作戰(zhàn)編制、針對網(wǎng)絡(luò)（攻擊）和電子戰(zhàn)環(huán)境進行加固的網(wǎng)絡(luò)賦能自主武器等。無人機集群作戰(zhàn)概念正是在這種需求牽引下應(yīng)運而生，蓬勃發(fā)展。

1.2 國外無人機集群作戰(zhàn)的發(fā)展脈絡(luò)

鑒于無人機在局部戰(zhàn)爭中的優(yōu)異表現(xiàn)，美國國防部自2000年起，定期發(fā)布其無人（機）系統(tǒng)發(fā)展路線圖，根據(jù)反恐戰(zhàn)爭和無人機技術(shù)開發(fā)過程中積累的大量經(jīng)驗，不斷調(diào)整和完善路線圖的編訂工作，使每版路線圖既涵蓋對前期無人（機）系統(tǒng)發(fā)展的總結(jié)，又體現(xiàn)出對未來的展望。2000年及2002年版路線圖名稱均為無人機路線圖，05版起名稱由無人機變?yōu)闊o人機系統(tǒng)，使無人機的發(fā)展從系統(tǒng)的角度（飛行平臺、通信、載荷）進行分析、評價和預測，為無人機系統(tǒng)未來解決通用化、互操作性、與整個作戰(zhàn)系統(tǒng)的綜合等問題提供了基礎(chǔ)。自2007版起路線圖名稱由無人機系統(tǒng)變?yōu)闊o人系統(tǒng)，包括無人機(UAS)、無人駕駛地面車輛（UGV）、無人駕駛海上航行器（UMV）。

美國空軍于2009年發(fā)布《2009-2047美國空軍無人機系統(tǒng)飛行計劃》，旨在對未來無人機系統(tǒng)發(fā)展提出設(shè)想和提供指導，不斷增強空軍無人機系統(tǒng)的自動化、模塊化、可持續(xù)發(fā)展，以期打造一支更精干、更具適應(yīng)性、可定制的無人機部隊。2014年，美空軍公布名為《遙控駕駛飛機指導：愿景與賦能概念2013—2038》的無人機系統(tǒng)路線圖，明確了美空軍無人機系統(tǒng)，特別是中高端無人機（RPA，起飛重量大于600Kg）系統(tǒng)的發(fā)展方向、重點和途徑。2016年，美國空軍發(fā)布了首份針對小型無人機系統(tǒng)（SUAS，起飛重量小于600 kg）的飛行規(guī)劃——《2016-2036年小型無人機系統(tǒng)飛行計劃》，規(guī)劃首次從戰(zhàn)略層面認可并系統(tǒng)闡述了SUAS的前景和價值，描述了“蜂群”“編組”“忠誠僚機”“誘餌”等SUAS基本運用概念，對SUAS用于壓制/摧毀敵防空、打擊協(xié)調(diào)與偵察、反UAS、超視距運用等任務(wù)進行了說明和想定描繪，提出了SUAS近、中、遠期發(fā)展規(guī)劃及目標。

“三個臭皮匠，勝過諸葛亮”。根據(jù)戰(zhàn)爭理論中著名的蘭徹斯特（Lanchester）定律可知，作戰(zhàn)單元數(shù)量是比單元作戰(zhàn)能力更重要的勝負決定因素，因此，將功能高度集成、造價高昂的多任務(wù)武器系統(tǒng)分解為若干低成本的小規(guī)模作戰(zhàn)平臺，在提高勝率的同時，又可以大幅降低作戰(zhàn)成本，實現(xiàn)作戰(zhàn)行動的較高效費比。鑒于對無人機集群作戰(zhàn)效能的高度期望值，世界各軍事強國均致力于開展無人機集群作戰(zhàn)研究，其中以美國的發(fā)展最具代表性。在美國國防部的統(tǒng)一領(lǐng)導下，美國國防高級研究計劃局（DARPA）、戰(zhàn)略能力辦公室（SCO）和陸、海、空軍都展開了大量的研究工作，啟動了多個項目，典型的有：“小精靈”（Gremlins）項目、拒止環(huán)境中協(xié)同作戰(zhàn)項目（CODE）、“山鶉”（Perdix）微型無人機項目、低成本無人機集群技術(shù)項目(LOCUST)等，如表1所示。

2.1 “小精靈”（Gremlins）項目

2015年8月，DARPA在宣布啟動“小精靈”項目，如圖1所示。該項目的重點是小型無人機集群的空中發(fā)射和回收，目標是在前期研究的基礎(chǔ)上，研究低成本、可回收的無人機，同時為運輸機、轟炸機等載機平臺中開發(fā)一個發(fā)射和回收裝置，實現(xiàn)無人機集群空中快速發(fā)射和回收，使得未來作戰(zhàn)飛機可快速部署廉價、可重復使用的無人機集群。美國《航空周刊網(wǎng)站》2017年3月15日報道，DARPA選擇GA-ASI和Dynetics兩家公司進入項目第2階段，設(shè)計全尺寸驗證方案，在地面試驗驗證關(guān)鍵技術(shù)，并對安全系統(tǒng)和發(fā)射回收系統(tǒng)開展飛行試驗。2018年初，DAPRA選擇Dynetics公司進入周期21個月的項目第3階段，2019年底將會在C-130運輸機上實施多架無人機的發(fā)射和安全回收試驗。

圖1  “小精靈項目”

2.2拒止環(huán)境中協(xié)同作戰(zhàn)（CODE）項目

DARPA認為，盡管無人機在戰(zhàn)場上各任務(wù)領(lǐng)域的價值已得到廣泛認可，但未來戰(zhàn)場更加變化莫測，作戰(zhàn)環(huán)境更加對抗激烈，美軍及盟軍將面臨更加嚴峻的威脅，現(xiàn)役無人機已不能滿足未來戰(zhàn)爭需要，必須開發(fā)協(xié)同算法使未來的無人機能夠彼此幫助。2014年，DARPA提出CODE項目，旨在通過開發(fā)包含編隊協(xié)同算法的模塊化軟件系統(tǒng)，發(fā)展無人機協(xié)同作戰(zhàn)的自主能力，形成一套智能集群無人機協(xié)同作戰(zhàn)體系架構(gòu)。集群編隊通過成員間信息共享可及時感知編隊中成員功能受損情況，并通過自主協(xié)同確保集群仍可以有序的執(zhí)行任務(wù)。CODE項目劃分為三個階段，第一個階段已在2016年年初結(jié)束，第二階段從2016年年初截止到2017年年中，第三階段將在2018年年底結(jié)束，通過三個階段的飛行試驗，發(fā)展和驗證全任務(wù)能力。

2.3 “山鶉”（Perdix）項目

為驗證無人機在空中相互通信并自主組成集群編隊的能力，美國國防部戰(zhàn)略能力辦公室（SCO）主導了“山鶉”微型無人機項目。2014年9月至2015年6月，SCO分別利用F-16戰(zhàn)機開展了“山鶉”空中發(fā)射和編隊系列試驗。2016年10月26日，“山鶉”無人機集群飛行試驗在美國加利福尼亞州中國湖（China Lake）基地成功進行。試驗中，3架F/A-18戰(zhàn)斗機釋放出103架無人機，組成集群，沒有經(jīng)過預先設(shè)定程序，而是通過集群間共享信息進行決策，相互協(xié)調(diào)行動，快速飛行的集群以很高的精度通過一系列航路點，順利到達控制者設(shè)定的目標位置。

圖2 “山鶉”（Perdix）項目

2.4 低成本無人機集群技術(shù) (LOCUST) 項目

LOCUST項目由海軍研究辦公室（ONR）領(lǐng)導，喬治亞州理工大學參與，旨在發(fā)展快速釋放大量小型無人機，通過自適應(yīng)組網(wǎng)及自主協(xié)同技術(shù)，攜帶各類偵察與攻擊載荷，在數(shù)量上以壓倒性的絕對優(yōu)勢贏得戰(zhàn)爭的能力。ONR于2015年公布了LOCUST項目，并選擇使用雷神公司的“郊狼”小型無人機進行試驗。2016年5月，ONR和喬治亞州理工大學聯(lián)合發(fā)布了一份視頻，顯示該項目已于當年4月完成了30s內(nèi)30架“郊狼”無人機的快速連續(xù)發(fā)射試驗，并成功驗證了無人機編隊飛行、隊形變換、協(xié)同機動能力。ONR項目經(jīng)理表示，這種自主等級的無人機“蜂群”飛行試驗之前從未有過，無人機可配載多種有效載荷，能吸引敵方的防空火力，使得傳統(tǒng)武器系統(tǒng)能夠執(zhí)行其他任務(wù)，從而有效降低作戰(zhàn)人員風險。

盡管無人機集群作戰(zhàn)目前仍處于關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和試驗驗證階段，但就其概念演示而言，無疑已經(jīng)初步顯露出未來戰(zhàn)場作戰(zhàn)方式的端倪。這一具有顛覆性意義的技術(shù)，一旦成熟并應(yīng)用于戰(zhàn)場，必將為戰(zhàn)場進攻作戰(zhàn)行動帶來新的特點和變化。

3.1 戰(zhàn)場覆蓋全域化，攻勢行動“無微不至”

在美國空軍提出的《2016—2036年小型無人機系統(tǒng)飛行規(guī)劃》里，描述了其構(gòu)建橫跨航空、太空、網(wǎng)空三大作戰(zhàn)疆域的小型無人機系統(tǒng)的目標，并在2036年實現(xiàn)無人機集群作戰(zhàn)。無人機集群作戰(zhàn)的核心關(guān)鍵技術(shù)之一是集群內(nèi)的信息共享、智能決策和協(xié)同行動，這一技術(shù)的最終成熟，勢必大幅推進海、陸、空、天、潛不同類型無人平臺系統(tǒng)的軍事應(yīng)用，引發(fā)其他空間領(lǐng)域無人化集群作戰(zhàn)系統(tǒng)大量涌現(xiàn)，集群概念將覆蓋到海陸空天潛全疆域，屆時，空中“蜂群”“鳥群”、陸上“獸群”“蟲群”、海上“魚群”“蝦群”將充斥整個戰(zhàn)場空間。同時，由于集群作戰(zhàn)系統(tǒng)所依托的是大量低成本、次復雜子系統(tǒng)，開發(fā)成本和犧牲成本遠遠小于傳統(tǒng)的多任務(wù)復雜系統(tǒng)，可進行大規(guī)模部署而不用過分擔心作戰(zhàn)成本問題，作戰(zhàn)單元能夠散布到戰(zhàn)場細微空間，戰(zhàn)場控制方式從傳統(tǒng)的“能力覆蓋”向?qū)嶋H占領(lǐng)轉(zhuǎn)變，傳統(tǒng)武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)盲區(qū)和能力空白得到有效填補，進攻行動將充斥戰(zhàn)場每個角落。

3.2 作戰(zhàn)行為智能化，協(xié)同動作“渾然一體”

美國將無人機自主控制的能力分為10個等級，其中最高等級為集群自主控制，這一最高控制等級要求無人機集群系統(tǒng)在復雜環(huán)境下實現(xiàn)無人多任務(wù)目標全自主規(guī)劃，目前，美國無人機集群技術(shù)研究也正在朝著這個目標努力。2016年4月，美國海軍研究辦公室成功進行了30架“郊狼”無人機30s內(nèi)快速發(fā)射和編隊飛行試驗，其項目經(jīng)理表示這是截至當時自主級別最高的無人機集群飛行試驗。而在同年10月，美國國防部戰(zhàn)略能力辦公室組織的“山鶉”無人機集群試驗中，103架無人機由3架F/A-18戰(zhàn)斗機釋放，并成功組成集群，自主完成了預定任務(wù)?？梢?，在無人機集群自主協(xié)同研究的道路上，用“一日千里”形容其進展也并不為過。無人機集群自主控制技術(shù)有幾個重要的特點：①去中心化。集群的每一個個體都處在平等地位，任何一個個體消失或喪失功能，整個編隊依然能夠有序執(zhí)行任務(wù)。②高度自主。飛行期間沒有人為操控，集群中每個成員都與其他成員保持聯(lián)絡(luò)和通訊，掌握其位置和狀態(tài)信息，但不對其他成員個體產(chǎn)生主動影響，只控制自身行動。③高度自治。所有個體自然形成一個穩(wěn)定的集群結(jié)構(gòu)，任何一個個體功能受損或脫離集群，其他成員能夠自動補位，新的集群結(jié)構(gòu)排列快速自動形成并保持穩(wěn)定。這些特點使得無人機集群成員之間的能夠高效穩(wěn)定協(xié)同，不會因為外部擾動而導致集群能力空缺或斷鏈。

3.3 偵察打擊實時化，指揮控制“無縫對接”

偵-控-打-評，是作戰(zhàn)行動的基本程序，形成了打擊周期的閉合鏈路，而其中每一環(huán)節(jié)的執(zhí)行效率則決定了作戰(zhàn)行動周期的長短和最終作戰(zhàn)效率。盡管無人機集群自主決策無法取代人在解決模糊問題和新問題方面的作用，但是自動化情報收集、傳輸、處理能夠大幅提高戰(zhàn)場信息數(shù)據(jù)的處理速度，加快作戰(zhàn)節(jié)奏。同時，傳統(tǒng)的功能高度集成的復雜任務(wù)系統(tǒng)經(jīng)過分解，并賦予無人機集群各子系統(tǒng)之后，“偵”“控”“打”“評”呈現(xiàn)物理結(jié)構(gòu)分散、作戰(zhàn)功能一體的顯著特征，這樣保證了各個功能子系統(tǒng)的持續(xù)穩(wěn)定，任務(wù)執(zhí)行更加迅速高效，戰(zhàn)場指揮控制更加流暢、“無縫對接”。

攻與防是戰(zhàn)場上永恒不變的一對矛盾，二者總是在此消彼長的“蹺蹺板”式動態(tài)平衡中向前發(fā)展。無人機集群作戰(zhàn)這一改變傳統(tǒng)作戰(zhàn)方式的顛覆性作戰(zhàn)理念，為戰(zhàn)場設(shè)施防護帶來了全新挑戰(zhàn)。

4.1 威脅探測形同“大海撈針”

探測識別威脅是做好針對性防護的前提，沒有有效的探測手段，防護行動無異于“盲人瞎馬”。無人機集群作戰(zhàn)情況下，戰(zhàn)場設(shè)施防護面臨的首要問題就是探測捕捉難。無人機單個目標特征太小，對集群攻擊中單個無人機目標的識別、瞄準、鎖定十分困難。例如，美國海軍研究辦公室LOCUST項目采用的廉價“郊狼”型無人機，長1m左右，重約5.44~6.33kg。美國防部戰(zhàn)略能力辦公室主導“山鶉”項目中，使用的“山鶉”無人機，機身使用碳纖維、凱芙拉等材料，配備鋰聚合物電池，整機重量僅為0.45kg，尺寸不足一部蘋果6 Plus手機。這類無人機尺寸小，而且采用特殊材料，電磁信號特征十分小，難以被有效探測和鎖定。

4.2 戰(zhàn)場防護難以“面面俱到”

無人機集群因其目標特征小、部署數(shù)量多等特點，對現(xiàn)代防空體系具有很強的突防能力。目前防空系統(tǒng)對于諸如超音速巡航導彈、噴氣式戰(zhàn)斗機等傳統(tǒng)武器系統(tǒng)具有很高的作戰(zhàn)效能，但如果面對一群彼此協(xié)作的無人機，其效果則不盡人意。美國海軍在2012 年曾對“伯克”級驅(qū)逐艦遭受無人機“蜂群” 攻擊的情況進行過研究，結(jié)果其“宙斯盾”系統(tǒng)在應(yīng)對無人機集群攻擊時就顯得力不從心。一方面，由于小型無人機的雷達信號特征很小，等發(fā)現(xiàn)時已經(jīng)來不及使用導彈或艦炮攔截；另一方面，由于來襲無人機數(shù)量眾多，對艦艇進行超飽和攻擊，防御系統(tǒng)難以合理分配火力，導致部分無人機能夠避開攔截，成功突防。美國對這一作戰(zhàn)模式進行的數(shù)百次模擬表明，由8架無人機組成的集群進行攻擊時，可實現(xiàn)突防的有2.8架。如果無人機數(shù)量進一步增加，那么防御系統(tǒng)也只能攔截到前面的7架左右。由此可見，即便是這種世界上防御最為嚴密的空防系統(tǒng)，面對無人機集群攻擊時，仍顯力不從心，遑論其他。

4.3 體系穩(wěn)定受到嚴峻考驗

與傳統(tǒng)武器系統(tǒng)追求對戰(zhàn)場目標的摧毀不同，無人機集群中的個體平臺雖然也可以攜載殺傷戰(zhàn)斗部，但其目的不是為了摧毀（這也不現(xiàn)實），其真正的威脅在于對作戰(zhàn)對象系統(tǒng)關(guān)鍵節(jié)點的破壞，從而造成體系功能紊亂，戰(zhàn)斗力下降。

此外，無人機集群作戰(zhàn)中，大量的無人機還可起到“誘餌”“敢死隊”作用，當攻擊目標的防護“注意力”被無人機集群成功吸引時，傳統(tǒng)的高毀傷能力武器系統(tǒng)就有了可乘之機，對戰(zhàn)場設(shè)施實施致命一擊，將其摧毀或癱瘓其作戰(zhàn)體系。

無人機集群作戰(zhàn)已成為無人作戰(zhàn)領(lǐng)域的一個重要發(fā)展方向，也是未來戰(zhàn)爭中一種重要作戰(zhàn)方式。雖然各項關(guān)鍵技術(shù)仍待研發(fā)突破，但演示驗證的各項能力已充分昭示了無人機集群作戰(zhàn)的巨大作戰(zhàn)效能和廣闊發(fā)展前景。

 無人機集群作戰(zhàn)技術(shù)的發(fā)展成熟必將帶動其他領(lǐng)域無人集群作戰(zhàn)系統(tǒng)的大量涌現(xiàn)，未來戰(zhàn)場攻防對抗呈現(xiàn)新的特點，戰(zhàn)場設(shè)施防護將面臨全新挑戰(zhàn)。必須轉(zhuǎn)變作戰(zhàn)理念，加快技術(shù)攻關(guān)，研究無人集群作戰(zhàn)系統(tǒng)的戰(zhàn)法，才能在未來戰(zhàn)爭智能化作戰(zhàn)中爭得有利地位。