孫瑞杰 周洲

編者按：2018年1月6日凌晨，13架無人機(jī)組團(tuán)偷襲了俄羅斯在敘利亞的空軍基地。未來作戰(zhàn)方式或有重大變化。為一窺無人機(jī)的真面目，本刊特約“第三屆‘互聯(lián)網(wǎng)+全國(guó)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽”金獎(jiǎng)項(xiàng)目——“魅影太陽(yáng)能無人機(jī)通用平臺(tái)”團(tuán)隊(duì)成員孫瑞杰為廣大軍事迷解密無人機(jī)。

孫瑞杰，西北工業(yè)大學(xué)航空學(xué)院飛行器設(shè)計(jì)專業(yè)博士研究生，研究方向?yàn)闊o人機(jī)飛行控制，現(xiàn)任西北工業(yè)大學(xué)研究生會(huì)副主席。導(dǎo)師為長(zhǎng)江學(xué)者周洲教授，研究方向?yàn)闊o人機(jī)總體與氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)。

俄羅斯國(guó)防部在2018年1月8日表示，俄羅斯在敘利亞的兩處軍事設(shè)施遭到13架攻擊型無人機(jī)的襲擊，其中9架無人機(jī)飛進(jìn)了赫梅米姆空軍基地，另外3架飛進(jìn)了塔爾圖斯港海軍基地。俄軍防空系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)了軍事目標(biāo)后立即采取措施，無線電部隊(duì)成功控制了6架無人機(jī)，其中3架降落在基地外的地面，另外3架則在降落過程中墜毀，還有7架無人機(jī)則被晝夜執(zhí)勤的“鎧甲-S”防空系統(tǒng)擊落。

在俄羅斯駐敘利亞軍事基地遭到無人機(jī)襲擊事件中，恐怖分子使用了13架攻擊型無人機(jī)，但并不具有智能化集群的能力。對(duì)于智能化集群技術(shù)，無人機(jī)在結(jié)合云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)后，可在局部區(qū)域迅速集結(jié)形成規(guī)模化的智能集群，自組織無人機(jī)集群作戰(zhàn)將具有集群替代機(jī)動(dòng)，數(shù)量提升能力，成本創(chuàng)造優(yōu)勢(shì)等特點(diǎn)。智能無人機(jī)集群可將大量無人系統(tǒng)基于開放式體系架構(gòu)進(jìn)行綜合集成，以通信網(wǎng)絡(luò)為核心，以平臺(tái)間的協(xié)同交互為基礎(chǔ)，以單個(gè)無人機(jī)節(jié)點(diǎn)作戰(zhàn)為支撐，構(gòu)建出具有低成本和分布并行特性等優(yōu)勢(shì)的作戰(zhàn)體系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略威懾，戰(zhàn)役對(duì)抗和戰(zhàn)術(shù)行動(dòng)。

恐怖分子一般使用的小型作戰(zhàn)無人機(jī)要比精確制導(dǎo)導(dǎo)彈便宜，這類作戰(zhàn)無人機(jī)能夠在目標(biāo)區(qū)域上空持續(xù)巡航，待機(jī)響應(yīng)任務(wù)指令。而集群無人機(jī)最大的優(yōu)勢(shì)是數(shù)量，目前小型化無人機(jī)的單價(jià)遠(yuǎn)低于大型無人機(jī)，現(xiàn)代防空系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)不是攔截大量的小型無人機(jī)，如果要攔截由數(shù)十個(gè)智能無人機(jī)組成的火力作戰(zhàn)集群，現(xiàn)有的導(dǎo)彈系統(tǒng)將不堪重負(fù)。未來集群無人機(jī)將成為一支微型化的空軍，裝備輕型機(jī)槍的小型四軸無人機(jī)也可作為攻擊性平臺(tái)，固定翼無人機(jī)集群將像憤怒的小鳥一樣對(duì)任務(wù)區(qū)域進(jìn)行自殺式的打擊。在未來的戰(zhàn)場(chǎng)上，大量的無人機(jī)實(shí)時(shí)采集戰(zhàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)，通過實(shí)時(shí)計(jì)算快速確定防御的弱點(diǎn)并集中攻擊這些薄弱的防線，高智能無人機(jī)集群執(zhí)行打擊的效率可顯著高于人類飛行員，而實(shí)時(shí)計(jì)算處理數(shù)據(jù)的能力可能成為評(píng)估其總體戰(zhàn)力的關(guān)鍵組成部分。

在2017年4月7日《解放軍報(bào)》的報(bào)道中，美軍使用一架大型有人隱身飛機(jī)與4架中型無人機(jī)協(xié)同，與有預(yù)警機(jī)支持的8架F-22空戰(zhàn)，取得了0：8的戰(zhàn)損比，F(xiàn)-22在2：1對(duì)戰(zhàn)的模式下都以0：8慘敗，這意味著無人機(jī)空戰(zhàn)時(shí)代已經(jīng)來臨，有人駕駛飛機(jī)或地面站指揮無人機(jī)集群攻擊將是未來戰(zhàn)爭(zhēng)的趨勢(shì)，無人機(jī)搭載各類殺傷性武器，通過多機(jī)協(xié)同，進(jìn)行多點(diǎn)、多次的快速打擊。隨著無人機(jī)智能集群技術(shù)不斷的發(fā)展，編隊(duì)控制、信息融合、戰(zhàn)術(shù)決策和火力協(xié)同等關(guān)鍵問題將得到很好的解決，進(jìn)而充分發(fā)揮無人機(jī)集群的優(yōu)勢(shì)。

通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無人機(jī)集群的通信已成為未來的主要發(fā)展趨勢(shì)，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)可為無人機(jī)的超視距控制和數(shù)據(jù)傳輸提供了有力保障。未來，新一代的5G網(wǎng)絡(luò)具備的超大帶寬、超低時(shí)延、高可靠、廣覆蓋特性將賦予無人機(jī)更多的能力。蜂窩聯(lián)網(wǎng)可延展無人機(jī)在控制和數(shù)據(jù)交互方面的距離限制，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程異地的地空聯(lián)動(dòng)，可打破傳統(tǒng)無人機(jī)飛機(jī)端與地面端的閉環(huán)數(shù)據(jù)交互的模式，并將無人機(jī)采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)回傳到云端，進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析。

智能化無人機(jī)將改變戰(zhàn)爭(zhēng)的傳統(tǒng)形式，在美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室開展的無人機(jī)模擬對(duì)抗試驗(yàn)中，裝備了人工智能的無人機(jī)多次輕松擊敗人類飛行員，在與智能無人機(jī)的超視距導(dǎo)彈對(duì)抗模擬試驗(yàn)中，智能無人機(jī)似乎能察覺人的意圖，不僅能立即對(duì)飛行和導(dǎo)彈部署中的變化做出反應(yīng)，還可根據(jù)需要在防守與進(jìn)攻之間快速切換。人類的視覺感知極限約為100HZ，而機(jī)器感知能實(shí)現(xiàn)每秒百萬次以上感知，超越人類感知極限1萬倍。從當(dāng)前階段的發(fā)展現(xiàn)狀來看，無人機(jī)的飛行控制系統(tǒng)已經(jīng)解決了飛行自動(dòng)控制的問題，但是在實(shí)際應(yīng)用中還沒有更好地解決智能自主控制的問題。無人機(jī)下一步的發(fā)展必將依托AI技術(shù)中深度學(xué)習(xí)和強(qiáng)化學(xué)習(xí)等方法，進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、自主決策和自主控制，實(shí)現(xiàn)單機(jī)環(huán)境感知與規(guī)避，多無人機(jī)機(jī)協(xié)同作業(yè)和智能路徑規(guī)劃，從而達(dá)到執(zhí)行任務(wù)的自主智能化。

隨著無人機(jī)智能化水平的提高，無人機(jī)集群可充分發(fā)揮不畏死亡的優(yōu)勢(shì)，完成高風(fēng)險(xiǎn)度的任務(wù)。在復(fù)雜多變的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下，無人機(jī)集群在巡航中可進(jìn)行地形特征認(rèn)知與匹配并自動(dòng)搜索檢測(cè)目標(biāo)，在飛抵任務(wù)區(qū)域后利用自身的傳感器來定位確認(rèn)裝甲車，雷達(dá)基站，導(dǎo)彈支架或其他目標(biāo)，并將目標(biāo)信息反饋給操作員，一旦無人機(jī)集群獲得授權(quán)，它可利用攜帶的武器系統(tǒng)按照一定的攻擊邏輯自主地攻擊目標(biāo)。另一方面，無人機(jī)集群的智能技術(shù)可以識(shí)別威脅，自主決策行動(dòng)，降低被擊落的風(fēng)險(xiǎn)，提高生存能力。在2017年12月，我國(guó)宣布在2018-2020這三年內(nèi)，在智能無人機(jī)方面，重點(diǎn)支持智能避障、自動(dòng)巡航、面向復(fù)雜環(huán)境的自主飛行、群體作業(yè)等關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用，推動(dòng)新一代通信及定位導(dǎo)航技術(shù)在無人機(jī)數(shù)據(jù)傳輸、鏈路控制、監(jiān)控管理等方面的應(yīng)用，開展智能飛行控制系統(tǒng)、高集成度專用芯片等關(guān)鍵部件研制，無人機(jī)的智能化將為無人機(jī)的發(fā)展開啟一個(gè)新的時(shí)代。

與時(shí)俱進(jìn)的反無人機(jī)技術(shù)

隨著無人機(jī)的軍事威脅不斷加劇，各國(guó)也在不斷發(fā)展反無人機(jī)技術(shù)，目前反無人機(jī)技術(shù)主要包括三種方式。第一種是干擾阻斷類，主要通過信號(hào)干擾等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，使用電磁干擾槍或聲波干擾槍，讓無人機(jī)受到電磁干擾波或聲波干擾，使其通信、導(dǎo)航系統(tǒng)失靈，在空中懸停、返航或降落到地面。第二種是直接摧毀類，包括使用激光武器等，比較常見的是激光炮，這種激光炮通常帶有高能激光移動(dòng)發(fā)射器，發(fā)射器在全功率情況下發(fā)出的激光可以快速破壞無人機(jī)外殼。第三種是監(jiān)測(cè)控制類，如果恐怖分子在無人機(jī)上掛載大規(guī)模殺傷武器或其他彈藥，無人機(jī)被擊中自由墜落后可能造成傷亡，第三種主要通過劫持無線電通信并奪取無人機(jī)控制權(quán)的方式進(jìn)行無人機(jī)反制。

美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室在全球率先開展了空中禁區(qū)混合防御方面的研究，尤其探索定向能截殺手段（激光和高功率微波），加強(qiáng)一體化防空能力?？哲娧芯繉?shí)驗(yàn)室的定向能研究部主任威廉·庫(kù)珀博士稱：即使是低千瓦的激光系統(tǒng)，在近距離也可輕易地?fù)袈錈o人機(jī)，并強(qiáng)調(diào)定向能武器不僅能最大程度降低附帶毀傷，還確保符合武裝沖突法，不超過比例殺傷合法范圍。

中國(guó)的第二代攔截系統(tǒng)可成功攔截固定翼和多旋翼無人機(jī)目標(biāo)，該車載式“網(wǎng)電”復(fù)合低空、慢速、小目標(biāo)攔截系統(tǒng)的突出特點(diǎn)是“網(wǎng)彈物理攔截與電磁干擾”相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)對(duì)低慢小目標(biāo)遠(yuǎn)距離、多手段聯(lián)合打擊攔截，最大攔截距離可達(dá)數(shù)公里，同時(shí)該系統(tǒng)具有模塊化選配、單機(jī)獨(dú)立作戰(zhàn)、聯(lián)網(wǎng)協(xié)同作戰(zhàn)的能力。

英國(guó)布萊特監(jiān)控系統(tǒng)公司、切斯動(dòng)力公司和恩特普賴斯控制系統(tǒng)公司共同研發(fā)的反無人機(jī)系統(tǒng)能夠?qū)?shù)千米范圍內(nèi)的無人機(jī)進(jìn)行探測(cè)、跟蹤、識(shí)別、干擾和制止，其采用全電掃描雷達(dá)技術(shù)，運(yùn)用多普勒處理程序，可全天候、全天時(shí)探測(cè)高速/低速移動(dòng)微型和迷你型目標(biāo)，在接近地面高度使用時(shí)具有卓越的地面雜波抑制能力，并采用高度精確的水平和傾斜方位指示器，結(jié)合新型全天時(shí)電光/紅外相機(jī)和當(dāng)前的數(shù)字影像跟蹤技術(shù)，從而能夠自動(dòng)跟蹤無人飛行器，并進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別，同時(shí)還采用智能射頻抑制器，能夠有選擇地干擾無人飛行器所使用的不同類型的指揮與控制通信鏈路。

目前，無人機(jī)和反無人機(jī)技術(shù)已成為國(guó)防科技新的戰(zhàn)略制高點(diǎn)，在軍事上日益發(fā)揮重要的作用。無人機(jī)不受人類生理因素的限制，在惡劣環(huán)境和危險(xiǎn)任務(wù)領(lǐng)域具有極大的優(yōu)勢(shì)。因此大力發(fā)展無人機(jī)技術(shù)和反無人機(jī)技術(shù)是確保國(guó)家安全的客觀要求和重要措施，各國(guó)都應(yīng)高度重視這一重大戰(zhàn)略前沿技術(shù)的發(fā)展，準(zhǔn)確把握全球無人系統(tǒng)發(fā)展的新態(tài)勢(shì)，找準(zhǔn)突破口和主攻方向，加快推進(jìn)無人機(jī)與反無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用?？傊瑹o人機(jī)呈現(xiàn)出綜合一體化、智能化和集群化的發(fā)展趨勢(shì)，將更加深入地影響未來軍事綜合作戰(zhàn)體系的構(gòu)建。

責(zé)任編輯：陳曉麗