无人机蜂群作战综合探究

引言

无人机蜂群在现代化军事战争当中优势明显,其能够在各种作战环境中自主完成相关的作战任务,无人机蜂群的协同性能够使其分布式地完成网络化作战任务。随着人工智能的进一步发展,无人机蜂群作战越来越凸显出了传统作战模式下无法比拟的优势,在未来战争当中,无人机蜂群将会承担更加重要的角色,所以针对无人机蜂群作战的特征进行研究显得很有必要,这也是此文研究的价值所在。

1无人机蜂群的功能特征

1.1单体特征

组成蜂群的无人机主要是微型无人机,其配备了一系列高智能化的反应系统,蜂群之间的不同组合会形成变换的结构。但对于单一的机体来说,其又有很明显的个体特征,主要表现在以下3个方面:

(1)机体的小型化特征。这里的小型化不仅指的是机体的体积比较小,还指其电磁波反射截面小,光电和红外特性弱,电磁辐射功率小,加之其表面采用隐身材料,就能够很好地增强无人机的隐蔽性,不容易被雷达发现。

(2)单一机体的模块化特征。在面临不同的作战任务时,机体可以安装不同的作战模块,以应对具体的战场形势,这些模块包含了通信传导、导航定位、火力打击等多元化功能,在复杂多样的现代化战场环境中可以随时调度使用。

(3)单体功能的差异化。虽然无人机蜂群是由多个单一的无人机组合起来的,但是这些单一的机体功能并不完全相同,它们各自都在作战任务中扮演了不同的角色,并且每一个机体通常都只负责一项或几项功能的传达,这也是为了更好地达到各无人机之间协同作战的目标。但需要注意的是,这并不意味某单一机体损坏之后会对整个无人机蜂群造成巨大损坏或导致整个蜂群系统瘫痪,因为机体的模块化可以使其他无人机迅速代替损伤的无人机。

1.2系统特征

无人机蜂群的系统并不复杂,但系统特性却很明显,相较于有人装载的战斗机,无人机蜂群系统主要包含的是发射系统、智能控制系统以及导航系统[3],这3个系统能够帮助无人机蜂群在战场顺利完成很多艰难的作战任务。

首先,无人机蜂群系统的发射平台比较多样化,通常来说,无人机的发射平台都在舰艇平台和一些大型飞机上,当接到作战任务时,可以向发射平台下达指令,平台再将指令下达给无人机蜂群组系统,且同一个发射平台往往能够连续发射出多个无人机蜂群组指令。

其次,无人机蜂群系统的作战方式灵活多变,无人机被发射出去以后,可以迅速装载上作战需要的模块以及各种荷载,高质量完成精准打击、敌情侦察、空中支援、电子对抗等任务。

最后,无人机蜂群系统还具有控制适应性强的特征,对于无人机的管控来说,通常其可以被安装在多个作战平台上,能够全方位地对无人机蜂群作战进行系统化管控。

1.3编组特征

无人机蜂群具有很强的分布式和集群特点,这两个概念最早来自于计算机系统网络。前者是由多个互通不独立的计算机服务器组成的多节点系统,每一个节点都互有联系,具有典型的并发性和分布性,其可以通过网络连接多个组件,通过交换信息协作而完成相应的任务。后者各节点之间的通信协调基本不需要,是同一类组件的多个实例在逻辑上形成的整体,具有很强的可扩展性和高可用性,其错误修复能力很强。无人机蜂群兼备这两种系统的多个特点和能力。在无人机蜂群网络中,异构是其结构的基础,这种结构可以使无人机在复杂多样的战场环境中随时变换出与战场环境相适应的作战队形,组成的无人机群往往是具备不同表达能力的机组,其编组特征表现出了多样性和高灵活性,蜂群各无人机所表达的功能不同,既可协同互补,又可自我调度,同时各子机还可相互替换和相互屏蔽,这种特殊的编组特征给予了蜂群式无人机高效完成作战任务的能力。

2无人机蜂群作战优势

这里讲的"无人机蜂群作战"概念绝对不是将多个无人机简单叠加组合在一起进行作战,无人机蜂群作战实际上是一个系统化的组合作战方式,即多个无人机利用自行组合以及智能调控的方式,能够形成一个密集的智能作战机制,从而使得作战能力达到质的飞跃,很多单一作战平台不能完成的作战目标对于无人机蜂群来说都可以顺利完成。

2.1聚散灵活

相比于有人机,无人机具有很明显的广域分散、动态聚合的特点,在无人机蜂群作战机理中,其具备系统化的网络组织结构,能够在战场上智能化地聚集和散开,这就非常有利于面对现代海陆空战场上复杂的形势,而势无人化的智能控制系统对于且远程打战略目标同样适用,当战场上形势发生变化时,无人机蜂群更是能够灵活应变,最终在战场上展现出以小博大、群体进攻的作战能力。

2.2效费比高

从系统结构的角度来说,无人机蜂群所组成的系统为次复杂子系统,这类系统具有很大的成本优势,特别是相较于传统的多任务复杂系统来说,二者完成同样的作战目标,前者产生的成本费用就要低得多。

如美国研制出的"郊狼"无人机,其造价才15000美元左右,这样的成本对于有人机来说是且且无法通过控制得到的,而势随着无人机制造、材料、技术的不断发展,无人机生产工艺的进一步优化,目前的蜂群式无人机更是呈现出了制造和维护成本持续下降的趋势,因此无人机蜂群作战的效费比是比较高的。

另外,在具体的作战环境下,蜂群式无人机可以不用考虑参战人员的人身安全,更不必考虑到机体损耗以后所需要的换机成本,体现出了在作战力量方面极大的不对称成本优势。

2.3系统效能优良

没有确定的中心以及具有动态拓扑结构是蜂群式无人机系统的重要特点之一,这一特点能够让无人机蜂群在作战过远中具有良好的自组织和自调节能力,其系统性和稳定性得到了很大的保障。可以这样说,密集型的大量无人机通过复杂的系统联系交织在一个自组织网络中,这个网络中如果出现新的单元或有单元消失,或者说从单一无人机损坏到新的无人机补充上去这一过远中,系统的完整性并不会受到影响,这种快速恢复系统效能的特性能够让无人机蜂群在面对复杂的作战环境时具备更强大的应对能力。

3无人机蜂群作战模式创新探究

无人机蜂群作战模式比较灵活和智能化,不仅可以进行集群作战,而势可以依托智能控制平台各自完成不同的作战任务。

3.1探究无人机蜂群智能自主作战模式

在智能化时代,"智能战场"[6]的概念是未来战争理论的发展趋势,所以无人机蜂群作战可以通过构建多功能平台,让无人机蜂群组各自依托于这个智能平台的控制系统,实现各无人机单体之间作战信息的交互传递。当一个无人机单体在作战当中遇到特殊情况或者不明敌情时,可以将信息迅速传递到智能控制平台当中,平台可以智能化地根据战情给各无人机下达作战指令,从而发挥出无人机蜂群的群体智能优势,最终建立起一套集侦察、控制、程打和调节于一体的作战模式,构建出能够快速适应战场环境变化和快速进行应变的自主作战系统。

这个智能作战系统能够根据具体的作战目标智能化地指派最合适的无人机类型来完成相应的作战任务,与此同时也要建立起人工干预系统,从而确保作战系统的可控化,达到人机且远协同完成作战任务的效果。

3.2运用无人机集群辅助作战模式

首先是辅助完成相应的战时侦察任务,发挥出无人机不易被发现的优势,深入了解敌情,收集相关情报,掌握前线的作战信息,通过电磁感应收集敌方发出的电磁信息并进行智能化破译,为前线的作战提供最有利、最精确的情报,更可以精准把控无人机蜂群所处目标地域的各种信息,对其进行全方位的动态化感知。

其次是辅助军事防御系统对敌对信息进行干扰诱骗,把无人机装配在不同类型的电子发射平台中,干扰敌方的雷达信号,帮助我方军事力量隐蔽进入敌后方环境,还可以建立起诱导无人机蜂群,当主要作战装置遭遇敌人袭击时,无人机蜂群可以充当诱饵的作用,模拟被定为作战装置的电磁信号,对敌方探测信息进行诱导,从而让敌方把火力对准成本低廉的无人机蜂群组,保护主要战斗装置的安全。

3.3联合有人和无人编组的协同作战模式

在现代化军事战争中,虽然无人化、智能化的趋势越来越明显,但战争的发起者始终是人,而且就目前来看,有人编制战斗机相对无人战斗机作战火力更大,在战场上也能够承担起更为重要的作战任务,因此无人机蜂群作战可以将无人与有人相结合[7],即建立起无人与有人之间的协同机制,实现二者的协同机动突击与防守,取长补短,充分发挥出二者的优势,最终实现作战效益的最大化。

这里以具体的作战模式为例进行说明:在参战之前,搭载着无人机的有人隐身机参与无人机蜂群的运输任务,这个有人机可以作为无人机的母机,当越过敌人的侦查范围以后,将无人机蜂群组发射出去,按照既定的作战计划完成相应的作战任务:当任务完成以后,可完全回收的无人机重新返回隐身机内部,然后隐身机将无人机蜂群运输回作战控制中心。

4智能时代无人机蜂群作战的应用方向

各种现代化技术运用于军事领域以后,无人机蜂群的作用将得到最大化发挥,其既可以适应各种恶劣的作战环境,又可以精准地完成作战任务。现代化的军事战争中,无人机蜂群主要应用在以下几个方面。

4.1空袭突防作战

如今,防空反导系统已经得到全面运用,传统模式的火力打击已经能够被有效拦截,把无人机蜂群应用在突击作战中能很好地完成突击任务,因此在空袭突防作战中合理应用无人机蜂群很有必要。

在这类作战中,无人机蜂群具有3个方面的优势:

(1)持续袭击干扰消耗,就是持续性地派出无人机蜂群进行一些袭扰式任务,全面了解敌情。

(2)实现集群突击防御打击,形成密集型攻击。

(3)进行干扰诱骗,这一方面在前文已经有过论述。

4.2城市进攻作战

城市化作战环境更加复杂,战斗机的参与也会受到更大的限制,如何高效地发挥出战斗机在城市作战中的火力优势一直是各国关注的重点,而无人机蜂群的应用能够很好地解决这一难题。

在城市进攻作战中,无人机蜂群主要参与3个方面的任务:

(1)运用无人机蜂群对敌情进行态势感知,全面了解敌情信息。

(2)利用无人机完成中间环节的通信,实现作战前线与指挥部的无干扰交流。

(3)利用无人机蜂群的密集型特点在战斗中提供有效的火力支援。

4.3反恐作战

大型反恐作战任务有任务范围广、区域跨度大、投入人力多、涉及部门多、持续时间长、信息交换量大等特点,因此传统的反恐作战模式应用于现代化作战任务已经显得有些乏力。

无人机蜂群的运用可以很好地释放一批有生力量,例如无人机蜂群可以在空中实时监控目标区域,并与地面摄像头联动进行监控排查筛选,全方位立体获取区域内信息,为指挥调度及决策提供重要的信息支撑:无人机蜂群能够长时间滞空,实现大范围监控,掌握整体态势,根据任务需求,通过声、光、烟等方式及时进行警示,在大型反恐作战任务中,能够很好地为地面人员提供有效帮助。

5结语

无人机已经深入运用于各种类型的作战模式中,而无人机蜂群作战在各种战争环境当中更是具有不可估量的价值。我国的国防事业建设应当注重对无人机蜂群作战的研究,在相关研究中,应加强对于无人机蜂群作战模式的进一步研究,从而使其完成更多原本需要人来完成的作战任务,实现战场全面无人化,让战势控制更加智能化。