無人機(jī)忠誠僚機(jī)與集群技術(shù)的發(fā)展

航空工業(yè)成都飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所，四川 成都 610091

介紹了忠誠僚機(jī)的概念、特點(diǎn)和發(fā)展情況，選取了幾個(gè)典型的“忠誠僚機(jī)”及相關(guān)項(xiàng)目進(jìn)行說明，包括美國“忠誠僚機(jī)”計(jì)劃、美國克拉托斯公司無人作戰(zhàn)飛機(jī)、日本“無人僚機(jī)”計(jì)劃、武器任務(wù)包技術(shù)、武器小型化技術(shù)、有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)技術(shù)等。從無人機(jī)集群的概念角度，分析了無人機(jī)集群與忠誠僚機(jī)概念之間的聯(lián)系，綜述了其發(fā)展情況和主要特征。

忠誠僚機(jī)概念

一般來說，僚機(jī)是指編隊(duì)飛行中跟隨長機(jī)執(zhí)行任務(wù)的飛機(jī)，僚機(jī)應(yīng)保持在編隊(duì)中規(guī)定的位置，觀察空中情況，執(zhí)行長機(jī)的命令。

小型無人機(jī)系統(tǒng)作為僚機(jī)配合作為長機(jī)的有人作戰(zhàn)飛機(jī)，提高整個(gè)作戰(zhàn)效能。長機(jī)通過對(duì)武器化小型無人機(jī)的控制，擴(kuò)展總的彈藥量；隱身飛機(jī)通過讓僚機(jī)執(zhí)行最容易被探測到的任務(wù)來避免暴露自身的位置信息；僚機(jī)充當(dāng)遠(yuǎn)程傳感器、“射手”或者誘餌，提高長機(jī)的靈活性和生存性，從而擴(kuò)展在高危險(xiǎn)環(huán)境執(zhí)行持久作戰(zhàn)的能力。但這同時(shí)也存在一些問題，例如如何高效地幫助飛行員做出決策、如何與飛行員形成緊密團(tuán)隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)、如何管理飛行員的工作負(fù)擔(dān)等。

忠誠僚機(jī)能夠跟隨有人駕駛飛機(jī)，在責(zé)任區(qū)實(shí)施情報(bào)、監(jiān)視與偵察、空中遮斷（攔截）、打擊敵方綜合防空系統(tǒng)、進(jìn)攻性反航空兵作戰(zhàn)、微型無人系統(tǒng)指揮控制等任務(wù)，或作為武器載體，增加攻擊方的機(jī)載武器數(shù)量。忠誠僚機(jī)具有自我防御能力，因此在中、高度威脅環(huán)境中具有一定的生存能力。此外，忠誠僚機(jī)也可能是一架大型無人機(jī)，用于貨物運(yùn)輸或者充當(dāng)加油機(jī)。

忠誠僚機(jī)主要有以下兩個(gè)優(yōu)勢(shì)：無人機(jī)具有低成本、無人員傷亡、適應(yīng)性強(qiáng)、配置靈活等特點(diǎn)，通過提供忠誠伴隨及進(jìn)入危險(xiǎn)環(huán)境，為有人機(jī)提供有力的護(hù)衛(wèi)、偵查、感知、干擾和打擊協(xié)助。結(jié)合無人自主認(rèn)識(shí)能力的提升，無人“忠誠僚機(jī)”可以降低作戰(zhàn)人員在認(rèn)知方面的工作負(fù)荷，使之能夠?qū)Ｗ?fù)雜的規(guī)劃和作戰(zhàn)任務(wù)，以更快的響應(yīng)速度應(yīng)對(duì)瞬態(tài)多變的戰(zhàn)場環(huán)境。

忠誠僚機(jī)的發(fā)展情況

隱身作戰(zhàn)與信息化、智能技術(shù)的出現(xiàn)改變了現(xiàn)有空中作戰(zhàn)方式，空戰(zhàn)場正朝著單向透明與分散混沌化發(fā)展，空戰(zhàn)場未來發(fā)展趨于無人化、智能化、自主化。

隱身飛機(jī)作戰(zhàn)樣式是空中主動(dòng)獵殺，作戰(zhàn)方式較為傳統(tǒng)，而近年來，隨著無人技術(shù)的快速發(fā)展，隨之而來的是智能化，自主飛行、自主情景感知、決策判斷的應(yīng)用，因此，配合隱身飛機(jī)空戰(zhàn)的忠誠僚機(jī)變得現(xiàn)實(shí)和緊迫；另一方面，空天海戰(zhàn)場廣度深度的拓展加劇了空中對(duì)抗的復(fù)雜程度，對(duì)單獨(dú)的有人或無人作戰(zhàn)體系提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

美國“忠誠僚機(jī)”計(jì)劃

2015年夏，美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室(AFRL)正式啟動(dòng)了“忠誠僚機(jī)”的概念研究，并向航空工業(yè)界發(fā)布了信息征詢書（RFI）。RFI要求“自主技術(shù)應(yīng)有效增強(qiáng)未來美國空軍在對(duì)抗和拒止環(huán)境中的作戰(zhàn)行動(dòng)能力，這些技術(shù)應(yīng)能無縫實(shí)現(xiàn)飛行員及其駕駛的戰(zhàn)斗機(jī)與具備自主作戰(zhàn)能力的無人機(jī)之間的有效集成，使其作為一個(gè)編隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)，從而提高作戰(zhàn)效能”。RFI中還要求無人駕駛的僚機(jī)應(yīng)能攜帶更多數(shù)量的機(jī)載武器，從而充當(dāng)?shù)谖宕鷳?zhàn)斗機(jī)的飛行彈藥庫，并根據(jù)有人機(jī)飛行員的態(tài)勢(shì)判斷和指令，隨時(shí)攻擊空中和地面目標(biāo)。

2015至2016年，美國空軍與洛·馬公司“臭鼬工廠”等機(jī)構(gòu)合作，先后完成了“海弗一空襲者”I和“海弗一空襲者”II兩輪演示試飛。

綜合美國空軍和洛·馬公司透露的情況，2015年進(jìn)行的首輪演示試飛（“海弗一空襲者”I）利用一架F-16戰(zhàn)斗機(jī)和一架扮演無人作戰(zhàn)飛機(jī)的F-16試驗(yàn)機(jī)（保留飛行員以確保安全）形成長、僚機(jī)編隊(duì)，完成了長機(jī)指揮控制僚機(jī)、自主編隊(duì)飛行、僚機(jī)航線跟隨、僚機(jī)完成長機(jī)指定的預(yù)先規(guī)劃任務(wù)后進(jìn)行毀傷評(píng)估、僚機(jī)重新加入編隊(duì)、自動(dòng)空中防撞系統(tǒng)等演示，為第二輪演示試飛（“海弗一空襲者”II）奠定了基礎(chǔ)。

圖1 UTAP-22無人機(jī)

2017年4月10日，洛·馬公司宣布，“臭鼬工廠”與AFRL、空軍試飛員學(xué)校和卡爾斯潘公司一起在美國空軍愛德華基地成功完成了基于“忠誠僚機(jī)”概念的有人機(jī)（F-16）/無人機(jī)（由F-16扮演的無人作戰(zhàn)飛機(jī)）編隊(duì)演示試驗(yàn)（“海弗一空襲者”II）。在持續(xù)兩周的專項(xiàng)演示試驗(yàn)中，“僚機(jī)”自主與長機(jī)進(jìn)行了編隊(duì)飛行并執(zhí)行了一次對(duì)地打擊任務(wù)，在完成任務(wù)后又重新加入長機(jī)編隊(duì)。

美國克拉托斯公司無人作戰(zhàn)飛機(jī)

克拉托斯公司近期先后推出了兩款新型無人作戰(zhàn)飛機(jī)，UTAP-22“鰭鱉”（Mako）和XQ-222“女武神”（Valkyrie）。該公司目前正在規(guī)劃兩款無人機(jī)的試飛工作，并且設(shè)立了額外的廠區(qū)以應(yīng)對(duì)未來日亦增加的無人機(jī)訂單需求。而不論是UTAP-22“鰭鱉”還是XQ-222“女武神”，這兩款無人機(jī)的設(shè)計(jì)目的都是成為有人戰(zhàn)斗機(jī)的低成本、可消耗、半自主的“忠誠僚機(jī)”。

圖2 XQ-222無人機(jī)進(jìn)攻作戰(zhàn)概念場景

圖3 日本“無人僚機(jī)”作戰(zhàn)方案

全稱為“無人戰(zhàn)術(shù)空中平臺(tái)-22”（Unmanned Tactical Aerial Platform-22，UTAP-22）的“灰鯖鯊”無人機(jī)是一款衍生自BQM-167A靶機(jī)的無人作戰(zhàn)機(jī)，航程為2592km，可半自主化工作。由于BQM-167A是克拉托斯目前供應(yīng)給美國空軍的產(chǎn)品，因此在其基礎(chǔ)上改裝研制UTAP-22可以降低成本。

UTAP-22全長6.1m,翼展3.2m、總重929kg、內(nèi)部載荷226kg、外部可掛載362kg載荷、翼端兩邊則各能掛載45.3kg載荷（電子戰(zhàn)吊艙），最大飛行速度可達(dá)0.91馬赫，升限達(dá)15240m，可進(jìn)行-2～9g的機(jī)動(dòng)，并擁有長達(dá)3小時(shí)的續(xù)航能力，最大航程2600千米。

XQ-222“女武神”無人機(jī)采用滑軌發(fā)射，回收時(shí)利用降落傘進(jìn)行安全著陸。XQ-222全長8.8m，翼展6.7m，最大速度可達(dá)0.85馬赫、升限13716m。其最大特點(diǎn)是具備低雷達(dá)截面積隱身設(shè)計(jì)，因此大幅提升了其在具有先進(jìn)防空系統(tǒng)的戰(zhàn)場上的生存力。

克拉托斯公司表示，XQ-222的單價(jià)僅為約200～300萬美元，大幅降低了該項(xiàng)目因資金風(fēng)險(xiǎn)而終止的可能性。目前克拉托斯公司己制造了三架XQ-222原型機(jī)，其中一架己送交給AFRL，另外兩架則計(jì)劃用于在2018年第二或第三季度進(jìn)行試飛。

其他“忠誠僚機(jī)”相關(guān)項(xiàng)目

日本“無人僚機(jī)”計(jì)劃

2016年8月31日，日本防衛(wèi)省防衛(wèi)裝備廳發(fā)布了首版《未來無人裝備研發(fā)愿景》，以無人機(jī)為重點(diǎn)分析并提出了日本未來的無人裝備研發(fā)計(jì)劃。日本決定進(jìn)行跨越式發(fā)展，跳過空地型，直接研制空戰(zhàn)型無人機(jī)。防衛(wèi)裝備廳提出了一種高性能自主飛機(jī)的概念。這種飛機(jī)被稱為“戰(zhàn)斗支援無人機(jī)”或“無人僚機(jī)”，將作為有人駕駛戰(zhàn)斗機(jī)的助手，由有人機(jī)飛行員向其下達(dá)指令。在有人機(jī)前方的無人僚機(jī)相當(dāng)于傳感器載體，而緊隨其后的有人戰(zhàn)斗機(jī)則負(fù)責(zé)瞄準(zhǔn)和攻擊。

ATLA表示，日本將在未來15～20年內(nèi)研制出無人僚機(jī)所需的高自主性技術(shù)。并計(jì)劃在2029～2033財(cái)年申請(qǐng)對(duì)該技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。與此同時(shí)，F(xiàn)-3戰(zhàn)斗機(jī)將會(huì)進(jìn)行適應(yīng)性升級(jí)，從而與無人僚機(jī)兼容。

圖4 ATLA的無人僚機(jī)概念圖

第一類完成的無人僚機(jī)將被作為傳感器平臺(tái)，這一概念有望在15～20年內(nèi)實(shí)現(xiàn)。20年后將會(huì)出現(xiàn)第二類無人僚機(jī)，可能采用與第一類無人僚機(jī)相同的機(jī)身和發(fā)動(dòng)機(jī)，但可攜帶武器。同時(shí)，ATLA要求第一類傳感器無人機(jī)必須能發(fā)揮“導(dǎo)彈海綿”的作用，即利用戰(zhàn)術(shù)策略和電磁對(duì)抗手段來挫敗導(dǎo)彈攻擊，這是因?yàn)榇钶d先進(jìn)傳感器的僚機(jī)比發(fā)射導(dǎo)彈的僚機(jī)成本高很多，而且不能承受打擊。

武器任務(wù)包技術(shù)

美軍的武器任務(wù)包技術(shù)被稱為“飛行導(dǎo)彈列車”，它被定義為一架至少能攜帶1枚AIM-120中距主動(dòng)雷達(dá)制導(dǎo)空空導(dǎo)彈的微型飛行平臺(tái)。美軍戰(zhàn)斗機(jī)將可以攜帶這一“列車”，在需要時(shí)將它發(fā)射出去，然后這一列車將獨(dú)立飛行，等待戰(zhàn)斗機(jī)飛行員指令，向敵機(jī)發(fā)射導(dǎo)彈、實(shí)施攻擊。飛行導(dǎo)彈列車與以往提及的作戰(zhàn)無人機(jī)相比，有這一根本區(qū)別：以往美軍構(gòu)想的由F-22、F-35指揮的作戰(zhàn)無人機(jī)，實(shí)際上是可以單獨(dú)作戰(zhàn)的無人機(jī)，只不過能夠接收有人戰(zhàn)斗機(jī)提供的作戰(zhàn)信息、目標(biāo)情報(bào)與作戰(zhàn)指令，從而實(shí)現(xiàn)美軍有人戰(zhàn)斗機(jī)指揮多架無人機(jī)靈活作戰(zhàn)。而飛行導(dǎo)彈列車的根本目的，只是為F-22、F-35提供額外的導(dǎo)彈攜帶平臺(tái)，它并不能自主作戰(zhàn)。

DARPA希望最終實(shí)現(xiàn)一個(gè)月生產(chǎn)500架這樣的低成本“列車”，也就是說，美軍最終裝備的幾百到一千來架F-22、F-35戰(zhàn)斗機(jī)，將可以擁有數(shù)量達(dá)到幾千架的飛行導(dǎo)彈列車。借此，美軍戰(zhàn)斗機(jī)將可以掌控大量的空空導(dǎo)彈，打破一架戰(zhàn)斗機(jī)只能攜帶4～8枚AIM-120空空導(dǎo)彈的限制——原因是，雖然一架戰(zhàn)斗機(jī)只能攜帶大約兩部飛行導(dǎo)彈列車，但可以控制其它飛機(jī)發(fā)射的“列車”，使得一架戰(zhàn)斗機(jī)掌控的導(dǎo)彈數(shù)量大增。

武器小型化技術(shù)

洛克希德·馬丁公司研制的CUDA空空導(dǎo)彈是一枚小型高性能、中程殺傷性概念導(dǎo)彈，具有致命攔截性，可直接鎖定單個(gè)目標(biāo)并摧毀。通過瞄準(zhǔn)既定目標(biāo)，橫掃大片目標(biāo)區(qū)域。其直接命中搗毀的精確性、機(jī)動(dòng)性和致命性使其具有靈活擊敗敵方飛機(jī)、無人駕駛機(jī)及其他空中威脅等多種功能。CUDA導(dǎo)彈的成本很低，支持360°全覆蓋，拓展了可視距接觸區(qū)，提升了可視距“無逃脫區(qū)”，具有極好的機(jī)動(dòng)性，極大提高了作戰(zhàn)能力和平臺(tái)生存能力，從而使美國及其盟國在相對(duì)低的飛行成本上快速實(shí)現(xiàn)空中優(yōu)勢(shì)。

相比美軍現(xiàn)役的主力空空武器AIM-120，CUDA將成倍提高載機(jī)裝載的武器數(shù)量。據(jù)洛·馬公開的模型顯示，CUDA導(dǎo)彈采用直接碰撞殺傷，長1.78m，重70kg，F(xiàn)-22可攜帶14枚，F(xiàn)-35可攜帶12枚。

有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)技術(shù)

圖5 CUDA導(dǎo)彈模型

圖6 DARPA體系集成技術(shù)與實(shí)驗(yàn)（SoSITE）項(xiàng)目中的有/無協(xié)同場景

DARPA在2014年啟動(dòng)了“體系集成技術(shù)與實(shí)驗(yàn)（SoSITE）”項(xiàng)目，要求研究分布式有人/無人機(jī)異構(gòu)平臺(tái)協(xié)同作戰(zhàn)的集成與驗(yàn)證，并在2016年授出 “拒止環(huán)境中的協(xié)同作戰(zhàn)（CODE）”項(xiàng)目階段合同，就無人機(jī)與有人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)人機(jī)接口、編隊(duì)級(jí)自主、開放式架構(gòu)等協(xié)同關(guān)鍵技術(shù)的初始子集進(jìn)行研究，并使用這些技術(shù)開展由1架或2架真實(shí)飛機(jī)與若干架虛擬飛機(jī)的編隊(duì)飛行試驗(yàn)。如果試驗(yàn)成功，將在下一階段開展由6架真實(shí)飛機(jī)和若干虛擬飛機(jī)的復(fù)雜任務(wù)試驗(yàn)，包括目標(biāo)搜索、識(shí)別及交戰(zhàn)。DARPA同年還授出了“分布式作戰(zhàn)管理（DBM）”項(xiàng)目階段合同，以高對(duì)抗環(huán)境中的有人機(jī)和無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)為場景，就預(yù)警探測、戰(zhàn)術(shù)規(guī)劃、輔助決策和作戰(zhàn)管理進(jìn)行研究，并要求在大規(guī)模仿真和真實(shí)飛行狀態(tài)（及虛擬戰(zhàn)斗場景中）進(jìn)行演示驗(yàn)證。

無人機(jī)集群

無人機(jī)集群可以算是在無人僚機(jī)的基礎(chǔ)上衍生出的一種新型作戰(zhàn)概念。美國防部自2014年開始推行第三個(gè)“抵消戰(zhàn)略”，目的是確保對(duì)中、俄等大國的懾止和制勝能力。美軍認(rèn)為，對(duì)手的一體化防空系統(tǒng)對(duì)其現(xiàn)役空中裝備威脅很大，即便是B-2隱身轟炸機(jī)，到2020年也將在“反介入/區(qū)域拒止”（Anti-Access And Area-Denial，A2/AD）環(huán)境中面臨生存威脅。在當(dāng)前國防預(yù)算依然受限的背景下，美軍無法通過對(duì)大規(guī)模高端裝備更新?lián)Q代來解決問題，需要全新的作戰(zhàn)概念，牽引出更低成本、更高效能的裝備，實(shí)現(xiàn)在強(qiáng)對(duì)抗環(huán)境中的壓倒性軍事優(yōu)勢(shì)，而無人機(jī)集群作戰(zhàn)概念就是在這種背景下誕生的。

集群概念的產(chǎn)生

集群技術(shù)也叫作蜂群技術(shù)，對(duì)集群技術(shù)的研究起始于Grasse在1953年對(duì)昆蟲群落的行為研究。例如，螞蟻個(gè)體結(jié)構(gòu)和行為非常簡單，但由這些簡單個(gè)體構(gòu)成的群體——蟻群卻表現(xiàn)出了高度結(jié)構(gòu)化的社會(huì)組織特性，能夠完成遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出個(gè)體能力的復(fù)雜任務(wù)。因此，集群就是指由實(shí)體（Entity）組成的擁有共同目標(biāo)的群組（Group），自組織（Self-Organizing）是集群在獲取或者嘗試獲取該目標(biāo)時(shí)產(chǎn)生的協(xié)調(diào)行為，這些行為不需要或者最少需要控制中心授權(quán)，基于每個(gè)個(gè)體特定的任務(wù)，隨環(huán)境變化而動(dòng)態(tài)調(diào)整。

圖7 美國海軍X-47B集群構(gòu)想

無人機(jī)集群技術(shù)就是借鑒自然界的自組織機(jī)制，使具備有限自主能力的多架無人機(jī)在沒有集中指揮控制的情況下，通過相互信息交互產(chǎn)生整體效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)較高程度的自主協(xié)作，從而能在盡量少的人員干預(yù)下完成預(yù)期的任務(wù)目標(biāo)。

集群技術(shù)的發(fā)展

2012年，美國通用原子公司提出了“復(fù)仇者”（Avenger）無人機(jī)集群與F-22戰(zhàn)斗機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)概念，計(jì)劃2017年實(shí)現(xiàn)4架F-22戰(zhàn)斗機(jī)護(hù)航下，兩個(gè)由8架“復(fù)仇者”組成的無人機(jī)集群，摧毀敵方地空導(dǎo)彈陣地的能力。

此外，在X-47B“無人空戰(zhàn)系統(tǒng)驗(yàn)證機(jī)”（UCAS-D）項(xiàng)目中，為提高作戰(zhàn)效能，美國海軍以中國為假想敵進(jìn)行了集群作戰(zhàn)構(gòu)想。構(gòu)想中，以3艘航母為活動(dòng)基地，形成3個(gè)艦載機(jī)聯(lián)隊(duì)，其中2個(gè)為標(biāo)準(zhǔn)的艦載機(jī)聯(lián)隊(duì)，另一聯(lián)隊(duì)以無人艦載戰(zhàn)斗機(jī)為中心。15架X-47B組成集群，與E-2D預(yù)警機(jī)協(xié)同實(shí)現(xiàn)自主作戰(zhàn)。X-47B的續(xù)航時(shí)間可達(dá)到50h，該X-47B集群構(gòu)想能夠?qū)崿F(xiàn)航母戰(zhàn)斗群3240km以外，24/7全天候的戰(zhàn)略偵察。這將極大地提高無人作戰(zhàn)飛機(jī)在高度對(duì)抗的不確定戰(zhàn)場環(huán)境中的生存能力和任務(wù)成功率。

2014年11月，美國DARPA提出了“空中航空母艦”的作戰(zhàn)概念。在這個(gè)概念中，他們?cè)O(shè)想用大型有人駕駛飛機(jī)作為“空中航空母艦”，并由這些“空中航空母艦”攜帶大量小型無人機(jī)進(jìn)入空中，在敵防空火力以外，將攜帶的小型無人機(jī)發(fā)射并回收、甚至投放到“反介入/區(qū)域拒止”（A2/AD）空域，讓其執(zhí)行偵察、干擾和攻擊等任務(wù)。DARPA認(rèn)為，用較大的有人駕駛飛機(jī)攜帶、發(fā)射和回收多個(gè)小型無人機(jī)聯(lián)合作戰(zhàn)的方案，能最好地將兩者各自的特點(diǎn)相結(jié)合：既可以同時(shí)延長有人駕駛飛機(jī)和無人機(jī)的作戰(zhàn)航程，又增強(qiáng)了整體的安全性，從而能以有效成本實(shí)現(xiàn)突破性的功能，可用于執(zhí)行情監(jiān)偵和作戰(zhàn)等各種任務(wù)。

2014 年4 月，美國海軍研究局公布“低成本無人機(jī)集群技術(shù)”項(xiàng)目，研制可快速連續(xù)發(fā)射的高自主性無人機(jī)，通過集群戰(zhàn)術(shù)對(duì)敵方進(jìn)行壓制。2015 年5 月，美空軍啟動(dòng)“微型無人機(jī)集群高速發(fā)射演示驗(yàn)證”項(xiàng)目，旨在利用微型無人機(jī)對(duì)敵方雷達(dá)實(shí)施壓制和干擾，或執(zhí)行地毯式搜索任務(wù)。2015 年9 月，DARPA 發(fā)布了“小精靈”項(xiàng)目的廣泛機(jī)構(gòu)公告，在該公告中，要求載機(jī)在防區(qū)外發(fā)射帶有多種偵察載荷與電子戰(zhàn)載荷的無人機(jī)集群來執(zhí)行任務(wù)，并在集群完成任務(wù)后對(duì)幸存的無人機(jī)進(jìn)行回收。2016 年5 月，美空軍提出《2016～2036 年小型無人機(jī)系統(tǒng)飛行規(guī)劃》，推動(dòng)小型無人機(jī)的技術(shù)開發(fā)和作戰(zhàn)概念發(fā)展，并將其集成到空中和網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域既有的或新開發(fā)的武器系統(tǒng)，優(yōu)化作戰(zhàn)能力和效費(fèi)比，最終實(shí)現(xiàn)無人機(jī)集群作戰(zhàn)。2017 年1 月，DARPA 又公布了“進(jìn)攻性蜂群戰(zhàn)術(shù)”項(xiàng)目的跨部門公告初稿，希望研究復(fù)雜的蜂群戰(zhàn)術(shù)和人機(jī)編組。

圖8 無人機(jī)集群信息交流示意圖

無人機(jī)集群的主要特征

（1）支持體系動(dòng)態(tài)重構(gòu)，群體包含的個(gè)體是完全分散式的，沒有中心控制，較為容易和當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的工作狀況相匹配，不會(huì)因?yàn)閱我粋€(gè)體或者幾個(gè)個(gè)體出現(xiàn)不確定時(shí)，或有另外的無人機(jī)增援時(shí)，或任務(wù)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)而影響全局。因此整個(gè)系統(tǒng)具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性，能夠及時(shí)進(jìn)行調(diào)整以便更好地完成任務(wù)，整個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)開放的、可伸縮的系統(tǒng)。

（2）每個(gè)個(gè)體不能直接得到整體信息，僅能感知部分信息，并有十分簡單的單個(gè)自治個(gè)體的規(guī)則，只需要最小的智能，具有簡單性，同時(shí)，群體通過個(gè)體間簡單的一些行為就能夠解決較為復(fù)雜的問題，執(zhí)行較為復(fù)雜的任務(wù)。

（3）群體中個(gè)體之間通過非直接通信相互合作，通過這種方式進(jìn)行信息的傳輸與交互，個(gè)體越多，通信消耗的增幅也就越大，系統(tǒng)具有更好的可擴(kuò)展性。

（4）具有良好的自組織能力。由于操作員數(shù)量有限，并且無人機(jī)與地面站之間可能會(huì)出現(xiàn)通信中斷，無人機(jī)群具有自組織能力。

（5）支持動(dòng)態(tài)任務(wù)分配。由于戰(zhàn)場態(tài)勢(shì)瞬息萬變，需要地面站與無人機(jī)群進(jìn)行協(xié)同任務(wù)規(guī)劃，重新分配任務(wù)，最大限度地保證任務(wù)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

無人機(jī)集群作戰(zhàn)概念同時(shí)整合了無人技術(shù)優(yōu)勢(shì)和系統(tǒng)族群優(yōu)勢(shì)，但這一概念的新穎性和當(dāng)前無人機(jī)技術(shù)發(fā)展水平使得現(xiàn)實(shí)與預(yù)期存在一定的差距，因此，無人集群作戰(zhàn)概念也面臨著一些發(fā)展問題。

具體來說，無人機(jī)集群的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在4個(gè)方面：偵察-攻擊優(yōu)勢(shì)、規(guī)模作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)、靈活反應(yīng)優(yōu)勢(shì)和成本優(yōu)勢(shì)；其主要問題有：理念認(rèn)可問題、系統(tǒng)集成與整合問題和網(wǎng)絡(luò)魯棒性問題。

結(jié)束語

隨著未來戰(zhàn)場的對(duì)抗性、不確定性和動(dòng)態(tài)性愈加升級(jí)，單架無人機(jī)執(zhí)行任務(wù)的能力愈加有限，生存能力受到越來越大的挑戰(zhàn)，忠誠僚機(jī)和無人機(jī)集群的概念愈來愈得到世界各國的重視。一方面，有/無人機(jī)或多架無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)，可通過能力互補(bǔ)和行動(dòng)協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)單架有/無人機(jī)的任務(wù)能力擴(kuò)展以及多無人機(jī)系統(tǒng)的整體作戰(zhàn)效能提升；另一方面，由于自主技術(shù)不斷進(jìn)步，無人機(jī)將逐步從簡單的遙控、程控方式向人機(jī)智能融合的交互控制發(fā)展，這也將推動(dòng)有/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)和無人機(jī)集群協(xié)同作戰(zhàn)從概念走向現(xiàn)實(shí)。