研究背景

未來戰(zhàn)爭的形態(tài)

“空海/地一體戰(zhàn)”“全頻譜作戰(zhàn)” “網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)” “快速決定性作戰(zhàn)”“馬賽克戰(zhàn)爭

人工智能技術(shù)

計(jì)算機(jī)算力的提升海量數(shù)據(jù)的實(shí)時處理 智能算法工程化應(yīng)用

發(fā)展分析

根據(jù)美軍一項(xiàng)有人/無人協(xié)同試驗(yàn)分析，有人機(jī)/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)，可使任務(wù)成功率上提升35%，作戰(zhàn)效率提升25%，生存力提升25%，作戰(zhàn)時間縮短50%。

1 重視有人/無人協(xié)同的頂層規(guī)劃與體系建設(shè)

重視有人機(jī)/無人機(jī)協(xié)同體系設(shè)計(jì)工程化、規(guī)范化的設(shè)計(jì)方法;

重視協(xié)同體系框架的軟件開放化、接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化。

2  提升控制層級和互操作性

從“機(jī)-站-鏈”封閉式系統(tǒng)到高等級互操作協(xié)同系統(tǒng)

以裝備能力提升為基礎(chǔ)，開展集成演示驗(yàn)證。

3  推動協(xié)同作戰(zhàn)走向?qū)嵱没?/span>

重點(diǎn)突破平臺、感知、鏈路通信、決策、火控協(xié)同等關(guān)鍵技術(shù)

開展面向任務(wù)復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境下協(xié)同試驗(yàn)，有人/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)具備實(shí)戰(zhàn)化能力。

發(fā)展趨勢

更高的自主能力、更強(qiáng)的平臺能力、更先進(jìn)的載荷能力

具備在復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境下實(shí)時感知與在線自主決策能力

具備更高的隱身性、更長的航時、更高的速度、更強(qiáng)的機(jī)動性

具備看的更遠(yuǎn)、更清楚、打得更遠(yuǎn)、更精確。

更高效的人機(jī)智能融合、動態(tài)資源管理、更低的人機(jī)比

具備“人-機(jī)”之間行為默契、信息融合，共同完成使命任務(wù)的能力;

具備異構(gòu)平臺/傳感器/武器的動態(tài)資源高效管理能力，實(shí)現(xiàn)“1+1>2”能力涌現(xiàn);

更少的指揮人員，控制更多數(shù)量的無人平臺。

更強(qiáng)的群體智能、更魯棒的體系結(jié)構(gòu)、更高的效費(fèi)比

從單體智能 實(shí)現(xiàn)群體智能的能力涌現(xiàn):

由簡單的“互聯(lián)-互通-互操作”升級為“互理解-互遵守-互信任”

低成本、高可靠、抗損毀、戰(zhàn)場生存能力強(qiáng)。

聯(lián)合任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)(JMPS)

MQ-1/9  AlI C130s  E-3,E-8

A-10.F-16 技術(shù)體系

AH-64C/D阿帕奇0H-58D奇奧瓦 CH-47D支效

F/A-18  F-14  AH-1  RO-4A  B-1  B-52

未來展望

深入研究人機(jī)智能協(xié)同作戰(zhàn)概念、作戰(zhàn)樣式、戰(zhàn)斗力規(guī)律及制勝機(jī)理協(xié)同作戰(zhàn)理論;

(2)梳理人機(jī)智能協(xié)同作戰(zhàn)條件下的無人系統(tǒng)關(guān)鍵能力需求目錄，系統(tǒng)地加速提升智能協(xié)同作戰(zhàn)技術(shù)水平;

(3)重視現(xiàn)有裝備的智能化改造，構(gòu)建“有人/無人”協(xié)同作戰(zhàn)裝備體系，節(jié)省時間和經(jīng)費(fèi)成本;

(4)發(fā)展有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)關(guān)鍵支撐技術(shù)，快速實(shí)現(xiàn)面向任務(wù)具備實(shí)戰(zhàn)能力有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)綜合集成。

(5)整體布局和創(chuàng)新謀劃，有人/無人機(jī)智能協(xié)同作戰(zhàn)是智能化程度很高的高層級聯(lián)合作戰(zhàn)，很大程度異于傳統(tǒng)作戰(zhàn)，需學(xué)科與專業(yè)建設(shè)、人員培養(yǎng)與訓(xùn)練機(jī)制等方面改革

有人機(jī)/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)所需的關(guān)鍵技術(shù)

面對現(xiàn)代化的空天地海一體化偵察探測手段，飛行器面臨的無源威脅也越來越嚴(yán)峻。不僅飛行器的主動雷達(dá)信號容易暴露飛行器的狀態(tài)，飛行器上的高度表衛(wèi)通、遠(yuǎn)程通信、飛行器間數(shù)據(jù)鏈和電子對抗也都可能成為敵方無源探測系統(tǒng)捕捉的目標(biāo)。

因此，針對國外軍事力量對我國構(gòu)成的嚴(yán)峻威脅迫切需要發(fā)展有人機(jī)/無人機(jī)混合集群的全域隱身能力其中射頻隱身技術(shù)是對抗敵方無源探測系統(tǒng)威脅的主要手段。

在當(dāng)今世界軍事強(qiáng)國中，美國在射頻隱身技術(shù)和隱身飛行器研究上處于主導(dǎo)地位。已公開資料顯示，自20世紀(jì)70年代開展“Have Blue”項(xiàng)目以來，美軍已經(jīng)成功研制了F-117、B-2、F-22、F-35等多種型號的隱身飛行器。

射頻隱身技術(shù)實(shí)驗(yàn)最早出現(xiàn)在美軍F-117轟炸機(jī)上。

1973年美軍開啟了“Have Blue”研究計(jì)劃，開始了低截獲概率雷達(dá)系統(tǒng)的試飛試驗(yàn)，其中部分研究內(nèi)容是將不同型號雷達(dá)進(jìn)行評估對比。最后，試驗(yàn)結(jié)果顯示，采用射頻隱身技術(shù)的雷達(dá)被截獲概率顯著降低。

到了20世紀(jì)80年代，射頻隱身技術(shù)得到了大力發(fā)展。在美軍秘密研制的B-2隱身轟炸機(jī)上進(jìn)行了大量的射頻隱身實(shí)驗(yàn)，B-2上裝備有APO-18機(jī)載相控陣?yán)走_(dá)，該雷達(dá)具有五級功率控制和發(fā)射波形選擇功能，相比傳統(tǒng)機(jī)載雷達(dá)其射頻隱身性能有較大改善

第二階段，美軍已經(jīng)部分掌握了射頻隱身技術(shù)

從上世紀(jì)90年代開始，美軍以F-22戰(zhàn)斗機(jī)為平臺，開展了機(jī)載 AN/APG-77雷達(dá)和IFDL(機(jī)載數(shù)據(jù)鏈)技術(shù)裝備的研制

綜合一體化隱身理論在F-35戰(zhàn)斗機(jī) 上得到了重視。F-35戰(zhàn)斗機(jī)裝備的 AN/APG-81機(jī)載雷達(dá)將有源相控陣?yán)走_(dá)和電子對抗進(jìn)行了高度融合。

第三階段，美軍的射頻隱身技術(shù)已經(jīng)具備作戰(zhàn)能力，已熟練掌握射頻隱身技術(shù)

射頻隱身技術(shù)的實(shí)現(xiàn)途徑

1、低副瓣天線:一般情況下，主瓣照射截獲接收機(jī)平臺的概率很低，即使截獲接收再采用寬口徑、寬頻段的工作方式，也基本上依靠天線副瓣對目標(biāo)進(jìn)行截獲。

2、低輻射能量:降低輻射功率，可以降低無源探測系統(tǒng)的截獲距離;減少輻射時間(采樣間隔、駐留時間)，可以降低無源探測系統(tǒng)的積累截獲概率。

3、射頻隱身信號:采用大時間帶寬積的發(fā)射信號，通過頻率跳變、多相編碼等功能實(shí)現(xiàn)機(jī)載雷達(dá)發(fā)射波形的多樣性并盡可能采用寬帶調(diào)制技術(shù)去減少單位帶寬內(nèi)的頻譜密度以降低被分選識別的概率，進(jìn)一步提高平臺傳感器的射頻隱身性能。

多平臺協(xié)同是戰(zhàn)術(shù)體系對抗發(fā)展的必然趨勢

(1)增強(qiáng)的探測/定位/跟蹤/制導(dǎo)能力;

(2) 增強(qiáng)的復(fù)雜電磁環(huán)境中態(tài)勢感知、抗干擾能力;

(3)保持火力打擊能力，提高作戰(zhàn)效果。

多平臺協(xié)同射頻隱身可有效對抗敵方無源探測系統(tǒng)

(1)保持“低信號或無信號特征”的空中突防;

(2) 對抗敵方“低-零功率”的電磁頻譜戰(zhàn);

(3)針對敵方無源探測系統(tǒng)提高我方飛行器的戰(zhàn)斗生存能力。

協(xié)同探測/跟蹤國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

(1)態(tài)勢感知時間縮短10倍以上;探測區(qū)域擴(kuò)大10倍以上

探測距離提高55%以上;定位精度提高10倍以上(3對1); 1007

(2) 美國約翰·霍普金斯大學(xué)已于2002年開發(fā)了分布式武器協(xié)同交戰(zhàn)決策仿真系統(tǒng);

(3)美國已經(jīng)主導(dǎo)了F-22、F-35EA-18G、F-16、臺風(fēng)、陣風(fēng)等戰(zhàn)機(jī)之間的各種射頻隱身的協(xié)同訓(xùn)練與軍演。

國內(nèi)尚未形成復(fù)雜環(huán)境中多平臺協(xié)同的射頻輻射特征控制方法。

二、射頻隱身指標(biāo)體系擬定

射頻多域隱身指標(biāo)體系的構(gòu)建原則一

可測性、可分性。

可測性是指評估指標(biāo)的合理性能夠通過仿真與物理試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行測試;可分性是指評估指標(biāo)中的關(guān)鍵參數(shù)能夠用仿真與物理試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行獨(dú)立測試。

射頻多域隱身指標(biāo)體系的構(gòu)建原則二:

評估軍事斗爭效果的戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)體系和指導(dǎo)工業(yè)技術(shù)發(fā)展的技術(shù)指標(biāo)體系

戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)體系是基于確定場景和設(shè)備參數(shù)，多方面評估戰(zhàn)術(shù)效果的一組指標(biāo)，可用于分析裝備應(yīng)用策略的射頻隱身性能。技術(shù)指標(biāo)體系是根據(jù)戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)體系，分解出適應(yīng)于戰(zhàn)術(shù)發(fā)展需求的技術(shù)指標(biāo)，指導(dǎo)裝備的工業(yè)技術(shù)發(fā)展方向。

三、相關(guān)技術(shù)研究現(xiàn)狀

四、系統(tǒng)模型與數(shù)學(xué)建模

從圖1中可以看出，所提算法大致經(jīng)過3-5次迭代計(jì)算可以達(dá)到Stackelberg均衡點(diǎn)，從而驗(yàn)證了算法的收斂性

從圖2中可以看出，基于Stackelberg博弈的有人機(jī)/無人機(jī)混合集群輻射功率控制算法的無人機(jī)載雷達(dá)輻射功率與目標(biāo)相對系統(tǒng)中各無人機(jī)的位置關(guān)系以及目標(biāo)相對各無人機(jī)視角下的RCS有關(guān)，且距離目標(biāo)較遠(yuǎn)相對目標(biāo)視角RCS較小的無人機(jī)需要輻射較大的功率從而滿足其設(shè)定的目標(biāo)探測SINR性能要求

在不同目標(biāo)位置和RCS模型條件下，經(jīng)過3-5次左右的   1861

迭代計(jì)算，采用本文算法所得的截獲接收機(jī)接收到各無人機(jī)總輻射功率收斂到截獲接收機(jī)靈敏度以下，且低于平均功率分配算法下截獲接收機(jī)所接收的無人機(jī)輻射功率

基于Stackelberg博弈的有人機(jī)/無人機(jī)混合集群輻射功   1861

率控制算法能夠在滿足一定目標(biāo)探測性能和系統(tǒng)輻射功率資源約束的條件下，有效降低各無人機(jī)的輻射功率，不僅減少了各無人機(jī)間的相互干擾，而且有效提升了混合集群的射頻隱身性能。

外軍有人—無人發(fā)展動向分析

                                                        * 素材來源于公開途徑學(xué)習(xí)資料，僅用于本平臺查閱