張路?邵正途翁呈祥許登榮

（空軍預(yù)警學(xué)院，武漢 430019）

?摘 要無人機(jī)在戰(zhàn)場的使用將推動有/無人協(xié)同作戰(zhàn)的發(fā)展，極大改變未來作戰(zhàn)的方式和形態(tài)。針對美軍有/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)運(yùn)用及關(guān)鍵技術(shù)開展研究，梳理了美軍有/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)現(xiàn)狀。圍繞基本思路、配置方法、典型作戰(zhàn)運(yùn)用構(gòu)想，對長機(jī)僚機(jī)式、分布式、分層式有/無人機(jī)協(xié)同等典型作戰(zhàn)運(yùn)用進(jìn)行了創(chuàng)新構(gòu)想和深度分析，并針對集群指控、低截獲/低探測通信、協(xié)同態(tài)勢感知等關(guān)鍵技術(shù)及存在的問題進(jìn)行了分析，提出了有/無人機(jī)協(xié)同發(fā)展的趨勢，為深入開展有/無人機(jī)協(xié)同智能作戰(zhàn)提供參考。 ?

1 引 言

作為美“第三次抵消戰(zhàn)略”五大關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域之一，有/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)是新技術(shù)和新作戰(zhàn)概念相結(jié)合的產(chǎn)物，將成為備戰(zhàn)未來高端戰(zhàn)爭的一種有效手段。 當(dāng)前，美軍已經(jīng)圍繞有/無人機(jī)協(xié)同做了作戰(zhàn)戰(zhàn)法探索、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、實(shí)兵驗(yàn)證試驗(yàn)等工作［1］，有/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)將進(jìn)一步提升其空中體系作戰(zhàn)能力，并能夠催生新型作戰(zhàn)概念投入實(shí)戰(zhàn)運(yùn)用。對美軍有/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)、關(guān)鍵技術(shù)等方面研究尚處于探索階段，因此，需深入探究美軍有/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)運(yùn)用及關(guān)鍵技術(shù)。本文針對協(xié)同作戰(zhàn)發(fā)展現(xiàn)狀、典型協(xié)同作戰(zhàn)運(yùn)用構(gòu)想、關(guān)鍵技術(shù)、存在問題、發(fā)展趨勢等方面開展研究，重點(diǎn)是針對美軍未來典型的協(xié)同作戰(zhàn)運(yùn)用方式開展創(chuàng)新性研究，對美軍協(xié)同作戰(zhàn)運(yùn)用構(gòu)想進(jìn)行分析研判，并充分剖析了關(guān)鍵技術(shù)方面存在的問題，對深入研究智能化有/無人機(jī)協(xié)同、應(yīng)對未來美軍有/無人機(jī)作戰(zhàn)提供支撐具有重要意義。

2 美軍有/無人機(jī)協(xié)同發(fā)展現(xiàn)狀

隨著美軍馬賽克戰(zhàn)、電磁頻譜戰(zhàn)等新型作戰(zhàn)概念的提出，有人機(jī)、無人機(jī)協(xié)同取得了一系列進(jìn)展。美軍已針對五代機(jī)與無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)的多個戰(zhàn)法開展了探索。 （1）美軍已經(jīng)在F-35戰(zhàn)機(jī)上使用了計算機(jī)算法與初級人工智能，為F-35裝備“數(shù)據(jù)運(yùn)行集成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)”［2］，并致力于F-35的網(wǎng)絡(luò)化與智能化升級研究與測試，結(jié)合F-35的升級衍生出相關(guān)的作戰(zhàn)驗(yàn)證。美軍依托RQ-170或RQ-180隱身無人偵察機(jī)與F-35協(xié)同作戰(zhàn)，大幅提升F-35的超視距作戰(zhàn)能力；探索F-35戰(zhàn)斗機(jī)與MQ-9無人攻擊機(jī)的相互融合方式與能力，F(xiàn)-35具備應(yīng)對對空導(dǎo)彈或空對空威脅的強(qiáng)大能力，主要進(jìn)行防空壓制，為MQ-9無人機(jī)提供防御掩護(hù)，MQ-9無人機(jī)主要執(zhí)行動態(tài)目標(biāo)的空中攔截任務(wù)。 （2）集結(jié)五代機(jī)F-35與F-22戰(zhàn)斗機(jī)、B-2轟炸機(jī)、RQ-170無人偵察機(jī)等隱身戰(zhàn)機(jī)，四代機(jī)F-15E戰(zhàn)斗機(jī)，EA-18G“咆哮者”電子攻擊機(jī)，進(jìn)行了大型兵力測試活動，以探索五代機(jī)F-35在多域作戰(zhàn)指揮控制中所發(fā)揮的主導(dǎo)作用［3］，以及五代機(jī)、無人隱身偵察機(jī)及戰(zhàn)略轟炸機(jī)建立編隊(duì)協(xié)同配合實(shí)現(xiàn)縱深打擊任務(wù)的能力，以檢驗(yàn)隱身戰(zhàn)機(jī)對抗高端威脅的有效性。 （3）構(gòu)建“有人機(jī)＋忠誠僚機(jī)”的空中作戰(zhàn)體系。美軍不斷探索無人“忠誠僚機(jī)”和其所能發(fā)射的小型無人機(jī)群與五代機(jī)的協(xié)同作戰(zhàn)戰(zhàn)法，以利用無人機(jī)、可消耗型無人機(jī)蜂群在高威脅作戰(zhàn)區(qū)域執(zhí)行多樣化任務(wù)，構(gòu)建五代機(jī)與無人機(jī)的空中作戰(zhàn)新方式。

3 美軍有/無人機(jī)典型協(xié)同作戰(zhàn)運(yùn)用構(gòu)想

通過上述分析可以看出，在未來空中作戰(zhàn)中，美軍將通過不斷調(diào)整有人機(jī)與無人機(jī)在戰(zhàn)斗中的主從關(guān)系來實(shí)施作戰(zhàn)。主從關(guān)系有兩種：第一種是以有人機(jī)為主，在無人機(jī)飛行過程中通過有人機(jī)對無人機(jī)的通信、航跡、任務(wù)載荷、偵察干擾等進(jìn)行控制；第二種是以有人機(jī)和無人機(jī)地位平等為主，用無人機(jī)代替有人機(jī)去控制無人機(jī)，無人機(jī)、有人機(jī)都可以實(shí)現(xiàn)對其他無人機(jī)的指控，有人機(jī)只需要在必要的時候輔助調(diào)整無人機(jī)決策，大大減輕了有人機(jī)的指控壓力，更加凸顯智能性和互補(bǔ)性，自主協(xié)同作戰(zhàn)效能的發(fā)揮更加明顯。 依據(jù)以上兩種組合方式，考慮美軍利用有人機(jī)控制忠誠僚機(jī)及分布式無人機(jī)蜂群等無人機(jī)、無人機(jī)投放并控制無人機(jī)蜂群。按照這種思路，將美軍有/無人機(jī)典型協(xié)同作戰(zhàn)運(yùn)用構(gòu)想分為三種［4］：包括基于長機(jī)僚機(jī)式有/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)（有人機(jī)為主）、基于分布式有/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)（有人機(jī)為主或有人機(jī)與無人機(jī)地位平等為主）、基于分層式有/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)（有人機(jī)為主或有人機(jī)與無人機(jī)地位平等為主）。本節(jié)圍繞基本思路、配置方法、運(yùn)用構(gòu)想等方面，對美軍有/無人機(jī)協(xié)同的未來作戰(zhàn)構(gòu)想進(jìn)行剖析。

3.1　長機(jī)僚機(jī)式有/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)

針對基于長機(jī)僚機(jī)式有/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)，美軍提出最多的概念為“忠誠僚機(jī)”。最具代表的型號為XQ-58A無人機(jī)，該款無人機(jī)作為忠誠僚機(jī)能夠成為F-35A、F-22戰(zhàn)斗機(jī)的有效助力，作為F-35A、F-22戰(zhàn)斗機(jī)的前出態(tài)勢感知觸角［5］，能夠以其人工智能空戰(zhàn)能力實(shí)施“自主決策”。 3.1.1　基本思路 分析美軍基于長機(jī)僚機(jī)式有/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)運(yùn)用，其出發(fā)點(diǎn)是美軍采用有人機(jī)作為長機(jī)、忠誠僚機(jī)作為僚機(jī)進(jìn)行構(gòu)想，通過研究分析有人機(jī)與忠誠僚機(jī)之間合理的協(xié)同配置來推斷其配置方法。 采用“單架有人機(jī)+單（多）架忠誠僚機(jī)感知”、“有人機(jī)+忠誠僚機(jī)擾打”的基本協(xié)同思路［6］，忠誠僚機(jī)在有人機(jī)的指揮控制下，形成有源誘餌、電磁攻擊、偵察擴(kuò)展、多功能協(xié)同等作戰(zhàn)能力。基于長機(jī)僚機(jī)式有/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)示意圖如圖1所示，其中圖1（a）采用的是“有人機(jī)+忠誠僚機(jī)感知”的協(xié)同模式，各忠誠僚機(jī)均可充當(dāng)有源誘餌、有源感知裝備、無源探測裝備，確保單架或多架忠誠僚機(jī)可以實(shí)現(xiàn)誘導(dǎo)雷達(dá)開機(jī)、有源探測、無源探測的單項(xiàng)或綜合功能。圖1（b）采用的是“有人機(jī)+忠誠僚機(jī)擾打”的協(xié)同模式，在多架有人機(jī)的指控下，多架忠誠僚機(jī)分別實(shí)施高功率微波脈沖、發(fā)射導(dǎo)彈、協(xié)同干擾等功能。

▲?圖1???基于長機(jī)僚機(jī)式有/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)示意圖 3.1.2　協(xié)同作戰(zhàn)配置方法 在分析“單架有人機(jī)+單（多）架忠誠僚機(jī)感知”、“有人機(jī)+忠誠僚機(jī)擾打”基本協(xié)同思路的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步考慮有人機(jī)作為長機(jī)、無人機(jī)作為忠誠僚機(jī)的配置。各忠誠僚機(jī)主要實(shí)現(xiàn)誘導(dǎo)雷達(dá)開機(jī)、有源探測、無源探測、高功率微波脈沖、發(fā)射導(dǎo)彈、協(xié)同干擾等感知、干擾、打擊等功能，這些功能可以構(gòu)成協(xié)同作戰(zhàn)的目的與協(xié)同作戰(zhàn)配置方法，如表1所示。

▼?表1???基于長機(jī)僚機(jī)式有/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)配置方法

3.1.3　典型作戰(zhàn)運(yùn)用構(gòu)想 在分析編隊(duì)配置方法的基礎(chǔ)上，以F-35A、F-22、XQ-58A為例來構(gòu)想作戰(zhàn)運(yùn)用。F-35A作為指控節(jié)點(diǎn)能夠與XQ-58A、F-22之間保持通信［8］；X-58A無人機(jī)是隱身無人機(jī)，可掛載小直徑炸彈、空對空導(dǎo)彈。 （1）構(gòu)想一：對地作戰(zhàn)中，誘敵地面雷達(dá)網(wǎng)開機(jī)。敵雷達(dá)網(wǎng)保持靜默，F(xiàn)-22和F-35A組成全隱身編隊(duì)［9］與XQ-58A伴飛，F(xiàn)-35A控制XQ-58A（掛載誘餌干擾裝備、偵察定位設(shè)備）作為誘餌先行前突，XQ-58A依托隱身特性接近敵雷達(dá)網(wǎng)后，通過掛載的誘餌干擾裝備主動發(fā)射誘餌信號，誘敵雷達(dá)開機(jī)并采用偵察定位設(shè)備確定其位置，將雷達(dá)網(wǎng)的位置和數(shù)據(jù)信息回傳至后方有人機(jī)，由F-35A、F-22掛載空對地導(dǎo)彈對敵防空雷達(dá)網(wǎng)實(shí)施火力打擊。 （2）構(gòu)想二：對空作戰(zhàn)中，依托忠誠僚機(jī)進(jìn)行“破網(wǎng)斷鏈”。F-22和F-35A組成全隱身編隊(duì)與XQ-58A伴飛，F(xiàn)-35A控制XQ-58A（掛載電磁戰(zhàn)裝備、高功率微波武器、反輻射導(dǎo)彈）前突，XQ-58A通過攜帶的電磁戰(zhàn)裝備偵測到敵方防空系統(tǒng)信號后，通過電子對抗、反輻射導(dǎo)彈等手段對其進(jìn)行壓制干擾或摧毀，以對敵空中組網(wǎng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)實(shí)施電磁攻擊，達(dá)到“破網(wǎng)斷鏈”的目的，F(xiàn)-35A、F-22掛載空對空導(dǎo)彈實(shí)施火力打擊。 （3）構(gòu)想三：對空作戰(zhàn)中，忠誠僚機(jī)作為中繼，極大擴(kuò)展感知范圍。F-22和F-35A組成全隱身編隊(duì)與XQ-58A伴飛，F(xiàn)-35A控制XQ-58A（掛載機(jī)載探測設(shè)備、反輻射導(dǎo)彈）作為誘餌前突，對敵空中預(yù)警機(jī)、殲擊機(jī)開展先行探測，相當(dāng)于為后方F-35A和F-22編隊(duì)拓展了傳感器作用距離、提供早期預(yù)警。同時，利用掛載反輻射導(dǎo)彈等武器對敵空中穿透性進(jìn)攻實(shí)施攔截任務(wù)，也可直接利用忠誠僚機(jī)執(zhí)行穿透性打擊任務(wù)。

3.2　分布式有/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)

基于分布式有/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)的結(jié)構(gòu)，可以相對弱化有人機(jī)指揮決策，在有/無人協(xié)同上更加強(qiáng)調(diào)平衡，更加突出互補(bǔ)性、智能性、體系化，最大限度地發(fā)揮有/無人機(jī)協(xié)同優(yōu)勢［10］。 3.2.1　基本思路 采用“單架有人機(jī)+無人機(jī)蜂群”或“單架有人機(jī)+單（多）架無人機(jī)+無人機(jī)蜂群”的基本協(xié)同思路，無人機(jī)蜂群在有人機(jī)或無人機(jī)的指揮控制下，聯(lián)合其他力量遂行各項(xiàng)任務(wù)，形成集“偵察—干擾—打擊”于一體的綜合作戰(zhàn)能力。基于分布式有/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)示意圖如圖2所示。圖2（a）采用的是“單架有人機(jī)+無人機(jī)蜂群”的形式實(shí)現(xiàn)無人機(jī)蜂群分布式攻擊，確保“偵察—干擾—打擊”的一體化實(shí)施。圖2（b）采用的是“單架有人機(jī)+單（多）架無人機(jī)+無人機(jī)蜂群”的形式，其中，“單（多）架無人機(jī)+無人機(jī)蜂群”在有人機(jī)的指控下，實(shí)現(xiàn)分布式攻擊，確保“偵察—干擾—打擊”的一體化實(shí)施。

▲?圖2???基于分布式有/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)示意圖 3.2.2　協(xié)同作戰(zhàn)配置方法 在分析“單架有人機(jī)+無人機(jī)蜂群”或“單架有人機(jī)+單（多）架無人機(jī)+無人機(jī)蜂群”的基本協(xié)同思路的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步考慮基于分布式有/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)的配置。協(xié)同作戰(zhàn)的目的與協(xié)同作戰(zhàn)配置方法如表2所示。

▼?表2???基于分布式有/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)配置方法

3.2.3　典型作戰(zhàn)運(yùn)用構(gòu)想 在分析編隊(duì)配置方法的基礎(chǔ)上，以F-35A、X-58A忠誠僚機(jī)、小精靈無人機(jī)蜂群為例來構(gòu)想美軍未來的作戰(zhàn)戰(zhàn)法。F-35A戰(zhàn)斗機(jī)作為指控節(jié)點(diǎn)，通過XQ-58A忠誠僚機(jī)與F-22之間保持通信；X-58A無人機(jī)是隱身無人機(jī)，可掛載小直徑炸彈、空對空導(dǎo)彈；無人機(jī)蜂群采用網(wǎng)絡(luò)協(xié)同作戰(zhàn)，實(shí)施近距離電子攻擊和偵察。 （1）構(gòu)想一：對海攻擊中，無人機(jī)蜂群動態(tài)重組，創(chuàng)建決策優(yōu)勢。F-35A與X-58A編隊(duì)飛行，在F-35A指控下，X-58A忠誠僚機(jī)攜帶無人機(jī)蜂群，無人機(jī)蜂群在對敵驅(qū)逐艦、航空母艦等海上目標(biāo)打擊時，在F-35A有人機(jī)的后方指揮下，面對敵來襲方向靠前分散配置，并且能夠自主協(xié)同，完成對敵驅(qū)逐艦、航空母艦的偵察、通信、干擾等作戰(zhàn)任務(wù)。 （2）構(gòu)想二：對空作戰(zhàn)中，分布式無人機(jī)蜂群開展干擾和攻擊。F-35A遠(yuǎn)程攻擊與小精靈無人機(jī)蜂群自組網(wǎng)協(xié)同作戰(zhàn)，可以充分發(fā)揮小精靈無人機(jī)蜂群的智能特性，同時借助有人機(jī)超低空飛行抵近敵前沿陣地，投放無人機(jī)蜂群至敵防區(qū)，突破敵防空體系，滲透潛入敵重點(diǎn)區(qū)域，無人機(jī)蜂群采用低截獲/低探測概率數(shù)據(jù)鏈相連，在敵“反介入/區(qū)域拒止”包絡(luò)內(nèi)不易被探測和打擊，在滲透過程中針對敵感知系統(tǒng)或重點(diǎn)目標(biāo)自主實(shí)施干擾和打擊，為后續(xù)有人機(jī)穿透打擊提供安全走廊。

3.3　分層式有/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)

3.3.1　基本思路 美軍注重多層的戰(zhàn)術(shù)協(xié)同，將按照“遠(yuǎn)距—中距—近距”分層實(shí)施，由有人機(jī)進(jìn)行后方指控、可復(fù)用的忠誠僚機(jī)居中、可消耗的無人機(jī)蜂群突前，形成分層效果［11］。基于分層式有/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)示意圖如圖3所示，由五代指控機(jī)、遠(yuǎn)距離干擾電子戰(zhàn)飛機(jī)等在遠(yuǎn)距指控和干擾，由隨隊(duì)干擾電子戰(zhàn)飛機(jī)、忠誠僚機(jī)等在中距實(shí)施無人機(jī)發(fā)射、干擾、釋放無人機(jī)蜂群等任務(wù)，由無人機(jī)蜂群突入近距執(zhí)行偵察、干擾、反輻射打擊等任務(wù)。在近距，無人機(jī)蜂群突前，具體作戰(zhàn)依托分布式協(xié)同實(shí)現(xiàn)；在中距，隨隊(duì)干擾電子戰(zhàn)飛機(jī)實(shí)施隨隊(duì)干擾，忠誠僚機(jī)與控制有人機(jī)協(xié)同，負(fù)責(zé)感知、擾打、釋放無人機(jī)蜂群等任務(wù)，協(xié)同方式依托長機(jī)僚機(jī)式協(xié)同實(shí)現(xiàn)；在遠(yuǎn)距，五代機(jī)進(jìn)行后方指控、電子戰(zhàn)飛機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)距離支援干擾。

▲?圖3???基于分層式有/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)示意圖 3.3.2　協(xié)同作戰(zhàn)配置方法 在分析“遠(yuǎn)距—中距—近距”分層實(shí)施的基本協(xié)同思路的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步考慮基于分層式有/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)的配置。協(xié)同作戰(zhàn)的目的與協(xié)同作戰(zhàn)配置方法如表3所示。

▼?表3???基于分層式有/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)配置方法

3.3.3　典型作戰(zhàn)運(yùn)用構(gòu)想 在分析編隊(duì)配置方法的基礎(chǔ)上，以F-35、XQ-58A、EA-18G、無人機(jī)蜂群協(xié)同為例，構(gòu)想美軍未來的作戰(zhàn)戰(zhàn)法。基于分層式有/無人機(jī)協(xié)同典型作戰(zhàn)運(yùn)用構(gòu)想如圖4所示，對地攻擊中，可以構(gòu)建“F-35A有人機(jī)后方指控—XQ-58A忠誠僚機(jī)居中—小精靈無人機(jī)蜂群前突”的作戰(zhàn)方式，形成分層效果。F-35A戰(zhàn)斗機(jī)作為指控節(jié)點(diǎn)與XQ-58A、F-22保持通信；X-58A無人機(jī)是隱身無人機(jī)，可掛載小直徑炸彈、空對空導(dǎo)彈；無人機(jī)蜂群采用網(wǎng)絡(luò)協(xié)同作戰(zhàn)，實(shí)施近距離電子攻擊和偵察；EA-18G攜帶ALQ-99干擾吊艙支持遠(yuǎn)距離支援干擾和隨隊(duì)干擾。

▲?圖4???基于分層式有/無人機(jī)協(xié)同典型作戰(zhàn)運(yùn)用構(gòu)想 F-35A、EA-18G、X-58A編隊(duì)飛行。在遠(yuǎn)距離，F(xiàn)-35A作為指控機(jī)［2］，對XQ-58A實(shí)施指控，同時，協(xié)同EA-18G開展突防攻擊，EA-18G主要針對中距離和近距離攻擊實(shí)施遠(yuǎn)距離支援干擾；在中距離，F(xiàn)-35在后方指控XQ-58A，其中，XQ-58A對敵“反介入/區(qū)域拒止”包絡(luò)中的地面雷達(dá)、電子偵察等裝備實(shí)施感知、干擾、打擊等任務(wù)，在即將抵近敵方“反介入/區(qū)域拒止”包絡(luò)中釋放無人機(jī)蜂群，EA-18G對敵實(shí)施隨隊(duì)支援干擾；在近距離，無人機(jī)蜂群突入敵方“反介入/區(qū)域拒止”作戰(zhàn)區(qū)域，對敵地面雷達(dá)組網(wǎng)實(shí)施分布式干擾，以協(xié)同有人機(jī)實(shí)施穿透進(jìn)攻。主要實(shí)現(xiàn)三個功能［12］： （1）在高強(qiáng)度作戰(zhàn)的拒止區(qū)域內(nèi)延伸通信。小型自主無人機(jī)集群進(jìn)入拒止區(qū)域后，能夠立即自適應(yīng)組建低截獲網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)的交互協(xié)同，基于雙向數(shù)據(jù)鏈支持信息防區(qū)內(nèi)對防區(qū)外的數(shù)據(jù)回傳，以及防區(qū)外對防區(qū)內(nèi)的身份調(diào)整和重新規(guī)劃航跡，加強(qiáng)極端環(huán)境中的數(shù)據(jù)通信和拒止環(huán)境中的協(xié)同作戰(zhàn)。 （2）在高強(qiáng)度作戰(zhàn)的拒止區(qū)域內(nèi)自主決策。突防進(jìn)入拒止區(qū)域后，小型自主無人機(jī)集群具備高優(yōu)先級目標(biāo)實(shí)時分配的能力，合理分配時敏目標(biāo)，摧毀高優(yōu)先級目標(biāo)，確定處于執(zhí)行特定任務(wù)的最佳位置的分布式抵近裝備，然后協(xié)調(diào)其擾騙行動，開展防區(qū)內(nèi)的精確壓制、欺騙干擾，為后續(xù)航空兵打擊建立電磁機(jī)動通道。 （3）在高強(qiáng)度作戰(zhàn)的拒止區(qū)域內(nèi)擴(kuò)展感知［13］。依托小型自主無人機(jī)集群高度抵近敵拒止區(qū)域，依托延伸網(wǎng)絡(luò)回傳信息，相當(dāng)于將突防編隊(duì)的空中態(tài)勢感知有效延伸至拒止區(qū)域內(nèi)，解決傳統(tǒng)遠(yuǎn)距離探測對高強(qiáng)度作戰(zhàn)的拒止區(qū)域內(nèi)感知不足的難題。

4 美軍有/無人機(jī)協(xié)同關(guān)鍵技術(shù)及存在問題

4.1　有/無人機(jī)集群指控技術(shù)及存在問題

有/無人機(jī)協(xié)同提高了遂行未來空戰(zhàn)場復(fù)雜任務(wù)的能力，但是也造成了有人機(jī)、無人機(jī)平臺數(shù)量、類型的增加和擴(kuò)展。有/無人機(jī)集群指控技術(shù)需要解決三個問題：一是解決大量異構(gòu)分布式無人機(jī)蜂群的任務(wù)規(guī)劃與管控難題；二是戰(zhàn)場態(tài)勢不斷變化對無人機(jī)蜂群的動態(tài)重構(gòu)需求；三是構(gòu)建良好的人機(jī)交互與任務(wù)協(xié)調(diào)機(jī)制，加速推進(jìn)有人機(jī)空中指控?zé)o人機(jī)的能力。美軍關(guān)于集群指控技術(shù)相關(guān)項(xiàng)目有6個，包括“拒止環(huán)境中協(xié)同作戰(zhàn)”、“進(jìn)攻性蜂群使能技術(shù)”、“天空博格人”、“小型作戰(zhàn)單元體系增強(qiáng)”、“體系集成技術(shù)和實(shí)驗(yàn)”、“分布式作戰(zhàn)管理”項(xiàng)目。本文對6個項(xiàng)目進(jìn)行整合分析，將美軍當(dāng)前研究內(nèi)容分為了四類。一是分布式作戰(zhàn)管理研發(fā)的決策助手被集成到機(jī)載軟件中，幫助指控有人機(jī)和無人機(jī)參與的復(fù)雜空戰(zhàn)，并提供有限的傳感器和通信聯(lián)網(wǎng)能力。二是研究了單架無人機(jī)自主、無人機(jī)編隊(duì)自主協(xié)同（含蜂群作戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)協(xié)同、自主智能軟件算法）、指控?zé)o人機(jī)的人機(jī)協(xié)同能力、自適應(yīng)指揮控制技術(shù)、模擬環(huán)境平臺開發(fā)、綜合開放式架構(gòu)，總體思路示意圖如圖5所示，通過以上技術(shù)實(shí)現(xiàn)分布式系統(tǒng)開放架構(gòu)下多無人機(jī)協(xié)同自主、單個飛行器自主、人機(jī)接口展現(xiàn)的監(jiān)控界面，實(shí)現(xiàn)尋找、執(zhí)行、跟蹤、識別、打擊目標(biāo)等目的。三是在此基礎(chǔ)上，提出了自主起降、自主避障、躲避危險氣象條件、自適應(yīng)任務(wù)規(guī)劃等多項(xiàng)無人機(jī)自主協(xié)同的要求，進(jìn)一步提高了無人機(jī)編組的協(xié)同能力。四是在“反介入/區(qū)域拒止”環(huán)境下適應(yīng)和響應(yīng)意外威脅的能力偏弱。美軍在“拒止環(huán)境中協(xié)同作戰(zhàn)”測試中，演示無人機(jī)系統(tǒng)在“反介入/區(qū)域拒止”環(huán)境下適應(yīng)和響應(yīng)意外威脅的能力，針對“反介入/區(qū)域拒止”環(huán)境試驗(yàn)很少。一旦通信被降級或拒止時，在無人指導(dǎo)的情況下完成任務(wù)目標(biāo)的難度就變大。

▲?圖5???總體思路示意圖 美軍目前的研究已經(jīng)大力推進(jìn)了有/無人機(jī)協(xié)同的自由性、靈活度和環(huán)境適應(yīng)力，但從其項(xiàng)目資料來看，還存在以下問題：一是針對無人機(jī)協(xié)同與“拒止環(huán)境中協(xié)同作戰(zhàn)”等試驗(yàn)相結(jié)合，當(dāng)前只是驗(yàn)證協(xié)同功能的實(shí)現(xiàn)，距離主戰(zhàn)裝備作戰(zhàn)能力生成還有不少差距；二是小精靈等無人機(jī)主戰(zhàn)無人機(jī)裝備的指控領(lǐng)域研究較少，目前僅完成采用一架C-130運(yùn)輸機(jī)在30 min內(nèi)回收4架小精靈無人機(jī)的實(shí)戰(zhàn)試驗(yàn)；三是對無人機(jī)指控的數(shù)量較少、規(guī)模擴(kuò)展性有限。隨著規(guī)模增加，不論在理論，還是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上，集群指控的難度會呈指數(shù)上升。而從當(dāng)前資料來看，6種項(xiàng)目在無人機(jī)數(shù)量驗(yàn)證上距離上百架協(xié)同的目標(biāo)還有很大差距，當(dāng)前針對RQ-23“虎鯊”無人機(jī)為測試平臺，僅實(shí)現(xiàn)了6架真實(shí)和24架虛擬無人機(jī)在“真實(shí)—虛擬—構(gòu)建”環(huán)境中開展試驗(yàn)，驗(yàn)證了無人機(jī)蜂群在強(qiáng)對抗環(huán)境中針對未知威脅的適應(yīng)能力。美國國防部已經(jīng)完成由3架F/A-18E/F“超級大黃蜂”飛機(jī)空中快速投放103架“灰山鶉”無人機(jī)，共同執(zhí)行低空情報偵察和監(jiān)視任務(wù)的案例，蜂群可以在高空停留超過20 min，編隊(duì)中的任一無人機(jī)的進(jìn)入或離開不會影響作戰(zhàn)任務(wù)的執(zhí)行。綜上，雖然美軍已經(jīng)驗(yàn)證了無人機(jī)協(xié)同，但無人機(jī)指控數(shù)量和規(guī)模擴(kuò)展性有限；四是尚無對無人機(jī)指控?zé)o人機(jī)蜂群的研究。以上6個項(xiàng)目主要關(guān)注的是有人機(jī)對無人機(jī)蜂群指控領(lǐng)域的技術(shù)突破，對于無人機(jī)指控小型化無人機(jī)蜂群等研究基本處于空白階段，制約了美軍有/無人機(jī)協(xié)同達(dá)成任務(wù)的多樣性。

4.2　有/無人機(jī)低截獲/低探測概率通信技術(shù)及存在問題

強(qiáng)對抗體系下，對于數(shù)據(jù)鏈路的傳輸速度、可靠性要求更高，美軍一直在探索低截獲/低探測概率通信技術(shù)，既要滿足強(qiáng)對抗環(huán)境下的各類協(xié)同，也要在敵“反介入/區(qū)域拒止”包絡(luò)內(nèi)降低自身被發(fā)現(xiàn)概率。美軍關(guān)于低截獲/低探測概率通信技術(shù)相關(guān)的項(xiàng)目有3個，包括“彈性分布式通信”、“極端射頻頻譜條件下的通信”、“任務(wù)優(yōu)化動態(tài)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)”。本文對3個項(xiàng)目進(jìn)行整合分析，將美軍當(dāng)前研究內(nèi)容分為四類：一是采用極低功率甚至零功率通信技術(shù)達(dá)到隱蔽作戰(zhàn)的目的；二是在極端干信比以及未知干擾或多干擾條件下的通信保持；三是美軍的總體思路是將有人機(jī)和無人機(jī)均作為獨(dú)立戰(zhàn)術(shù)單元，全部攜帶通信裝置，如圖6所示，通信裝置之間的通信技術(shù)主要是在信息交互、通信距離、容量、時延及安全性等方面開展研究；四是美軍大力研究的“一號門戶”機(jī)載通信系統(tǒng)對數(shù)據(jù)格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，推送了臨近飛機(jī)以外地面或空中的每個平臺的位置數(shù)據(jù)。

▲?圖6???獨(dú)立戰(zhàn)術(shù)單元系統(tǒng)示意圖 本文將以上項(xiàng)目進(jìn)行整合分析，總結(jié)得到以下結(jié)論：研究的低截獲/低探測概率通信技術(shù)能夠提供彈性、抗干擾、遠(yuǎn)距的通信能力，能夠動態(tài)調(diào)整通信參數(shù)以適應(yīng)動態(tài)變化的傳輸需求和組網(wǎng)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)不同類型、波形、協(xié)議的作戰(zhàn)飛機(jī)間的互聯(lián)互通。但仍存在3個問題，一是未開展未來復(fù)雜對抗環(huán)境中的有人機(jī)與無人機(jī)、無人機(jī)與無人機(jī)之間信道高效傳輸?shù)膯栴}研究，還存在帶寬受限、通信斷開、通信延時長等通信約束問題。比如，美軍利用XQ-58A搭載的“一號門戶”裝置，應(yīng)用于F-35A與F-22之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，其中有18項(xiàng)測試目標(biāo)僅有9項(xiàng)完成，其他均出現(xiàn)連接斷開的情況［14］。二是指控信息過載問題。有人機(jī)與無人機(jī)的實(shí)時控制存在信息過載問題，尤其是未來五代機(jī)、忠誠僚機(jī)等大規(guī)模兵力聯(lián)網(wǎng)組合協(xié)同時，該問題更加凸顯。三是低截獲/低探測概率通信技術(shù)當(dāng)前僅重點(diǎn)整合于Link-16數(shù)據(jù)鏈，并未整合接入其他數(shù)據(jù)鏈。

4.3　有/無人機(jī)協(xié)同態(tài)勢感知技術(shù)及存在問題

由于有人機(jī)、無人機(jī)攜帶的各個傳感器針對目標(biāo)類別和參數(shù)不同，要想得到完整、詳實(shí)的戰(zhàn)場態(tài)勢情況，必須實(shí)現(xiàn)有人機(jī)與無人機(jī)的協(xié)同態(tài)勢感知。美軍關(guān)于協(xié)同態(tài)勢感知技術(shù)的項(xiàng)目包括“戰(zhàn)場對抗環(huán)境中目標(biāo)識別與適應(yīng)”等，依托機(jī)器學(xué)習(xí)、遷移學(xué)習(xí)等智能算法和人工智能芯片，實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場態(tài)勢目標(biāo)的自主認(rèn)知、有效融合，幫助指揮員快速定位、識別目標(biāo)并判斷其威脅程度。 本文將項(xiàng)目技術(shù)進(jìn)行整合分析，得到美軍目前研究包括如下技術(shù)：一是基于深度學(xué)習(xí)的異質(zhì)態(tài)勢融合識別技術(shù)，克服先驗(yàn)知識缺乏等問題，完成態(tài)勢感知融合和識別；二是基于在線識別的態(tài)勢預(yù)測技術(shù)，可獲取分類、完整和可靠的態(tài)勢預(yù)測結(jié)果；三是研究特征提取、認(rèn)知機(jī)理、密集編隊(duì)感知規(guī)避、分布式信息融合、集群態(tài)勢共享、目標(biāo)協(xié)同檢測、識別與跟蹤等技術(shù)［15］。當(dāng)前，美軍在有/無人機(jī)協(xié)同態(tài)勢感知方面已經(jīng)取得不少成果，但仍然存在部分問題，最為典型的就是復(fù)雜組網(wǎng)中有人機(jī)、無人機(jī)協(xié)同態(tài)勢感知融合共享的準(zhǔn)確性和實(shí)時性問題。

4.4　有/無人機(jī)協(xié)同認(rèn)知電子戰(zhàn)技術(shù)及存在問題

認(rèn)知電子戰(zhàn)的實(shí)施面臨著戰(zhàn)場態(tài)勢變化、模型構(gòu)建復(fù)雜等難題，構(gòu)建“戰(zhàn)場態(tài)勢——最優(yōu)策略”的難度比較大，在確定攻防策略、構(gòu)建對抗模型等方面存在問題，必須采用基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的方法進(jìn)行智能決策。基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的方法構(gòu)建智能決策模型，主要結(jié)合作戰(zhàn)過程中無人機(jī)的自主決策開展技術(shù)研究。無人機(jī)執(zhí)行任務(wù)中，接收有人機(jī)指控系統(tǒng)發(fā)送的指令，但在復(fù)雜作戰(zhàn)環(huán)境下，必須通過智能決策技術(shù)，即利用先驗(yàn)知識、環(huán)境偵察信息等開展分析和決策。其中，最具代表性的就是“自適應(yīng)電子戰(zhàn)行為學(xué)習(xí)”。自適應(yīng)電子戰(zhàn)行為學(xué)習(xí)系統(tǒng)的目的為開發(fā)實(shí)時檢測、分析、對抗的無線通信戰(zhàn)術(shù)級系統(tǒng)。自適應(yīng)電子戰(zhàn)行為學(xué)習(xí)系統(tǒng)如圖7所示，包括信號檢測與描述、干擾波形優(yōu)化、戰(zhàn)場態(tài)勢評估等模塊，以及能夠完成對新電磁威脅信號的探測和特征描述的算法與技術(shù)，解決傳統(tǒng)電子戰(zhàn)干擾必須先記錄敵方信號波形，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行技術(shù)分析后才能開展有效干擾的問題，自適應(yīng)電子戰(zhàn)行為學(xué)習(xí)系統(tǒng)的研究能夠有力推進(jìn)美軍在戰(zhàn)場復(fù)雜電磁環(huán)境下針對未知信號快速識別干擾的難題。

▲?圖7???自適應(yīng)電子戰(zhàn)行為學(xué)習(xí)系統(tǒng)示意圖 除此之外，還有“自適應(yīng)雷達(dá)對抗”、“認(rèn)知干擾機(jī)”、“怪獸認(rèn)知電子戰(zhàn)”等項(xiàng)目。這些項(xiàng)目研究的問題包括：一是采用人工智能方法研究復(fù)雜電磁環(huán)境下未知威脅和網(wǎng)絡(luò)化目標(biāo)偵察識別問題；二是通過基于機(jī)器學(xué)習(xí)的自主推理，對抗新型未知信號和網(wǎng)絡(luò)化多目標(biāo)的問題；三是通過人工智能算法，進(jìn)行干擾效果在線檢測評估的問題。以上項(xiàng)目的研究，將會提高美軍未來復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境下對未知目標(biāo)威脅信號，以及網(wǎng)絡(luò)化目標(biāo)的自主感知、智能干擾決策和干擾效果在線評估能力［16］。從數(shù)據(jù)分析來看，得到如下結(jié)論：一是實(shí)現(xiàn)了量級的提升，當(dāng)前美軍已經(jīng)將干擾先進(jìn)通信系統(tǒng)所需的分析時間從傳統(tǒng)的幾個月縮短至幾分鐘，標(biāo)志著實(shí)戰(zhàn)決策干擾的重要跨越；二是“自適應(yīng)雷達(dá)對抗”項(xiàng)目，能夠自動生成有效對策來對抗新的、未知的或不明確的雷達(dá)信號，隨時調(diào)整干擾策略，目前取得了重大突破，并進(jìn)行了飛行測試，部分技術(shù)已經(jīng)用于“下一代干擾機(jī)”等裝備中。 美軍在有/無人機(jī)協(xié)同認(rèn)知電子戰(zhàn)方面已經(jīng)取得不少成果，但仍然存在部分問題：一是雖然“自適應(yīng)電子戰(zhàn)行為學(xué)習(xí)”能夠自動干擾新出現(xiàn)的通信威脅，但是仍必須依靠人的介入與控制，即還沒有辦法完全脫離人的控制；二是智能化決策干擾相關(guān)技術(shù)主要運(yùn)用于美陸、海軍“復(fù)仇女神”、“下一代干擾機(jī)”等項(xiàng)目，相比之下，美空軍在此方面要相對落后，目前僅開展了“怪獸認(rèn)識電子戰(zhàn)”項(xiàng)目，直到目前還沒有出現(xiàn)具體應(yīng)用設(shè)想或場景。總之，美軍有/無人機(jī)協(xié)同認(rèn)知電子戰(zhàn)方面總體進(jìn)展稍顯緩慢。

5 美軍有/無人機(jī)協(xié)同發(fā)展趨勢

5.1　面向新型作戰(zhàn)概念，豐富協(xié)同作戰(zhàn)運(yùn)用

美軍提出的電磁戰(zhàn)、馬賽克戰(zhàn)等新型作戰(zhàn)概念在不斷深入，牽引有/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)的發(fā)展，如馬賽克戰(zhàn)強(qiáng)調(diào)的是有人機(jī)釋放大量單個功能的智能無人機(jī)，接敵后構(gòu)建多個節(jié)點(diǎn)實(shí)施體系化作戰(zhàn)，這些新型概念正在推進(jìn)美軍不斷更新有/無人機(jī)協(xié)同的作戰(zhàn)運(yùn)用方式［17］，例如，有人機(jī)與忠誠僚機(jī)協(xié)同、有人機(jī)與無人機(jī)蜂群組網(wǎng)協(xié)同、有人機(jī)與無人機(jī)構(gòu)建分層作戰(zhàn)等，以遂行各種復(fù)雜作戰(zhàn)概念下的強(qiáng)對抗性作戰(zhàn)任務(wù)。未來聯(lián)合作戰(zhàn)下，美軍可利用五代機(jī)，甚至是六代機(jī)構(gòu)建強(qiáng)大的協(xié)同組網(wǎng)，通過先進(jìn)指揮信息網(wǎng)絡(luò)與無人機(jī)隨機(jī)編隊(duì)，構(gòu)建“偵察—干擾—打擊—評估”的全流程閉環(huán)作戰(zhàn)體系；或?qū)o人機(jī)作為電子干擾和火力摧毀的空中平臺，對敵實(shí)施強(qiáng)干擾或反輻射攻擊，后續(xù)依托有人機(jī)進(jìn)一步開展火力摧毀，以突顯其體系作戰(zhàn)的效能。

5.2　大力推進(jìn)忠誠僚機(jī)，嵌套使用組合打擊

相對于其他協(xié)同方式來講，有人機(jī)與忠誠僚機(jī)協(xié)同的作戰(zhàn)優(yōu)勢尤為明顯，忠誠僚機(jī)可以作為兵器的倍增器，增大探測作用距離、攜帶反輻射武器攻擊、發(fā)射高功率微波脈沖、對敵防空系統(tǒng)實(shí)施電磁攻擊、引導(dǎo)敵方雷達(dá)開機(jī)等，戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法靈活多樣，美軍認(rèn)為“有人機(jī)＋忠誠僚機(jī)”的空中作戰(zhàn)體系打擊傳統(tǒng)的防空系統(tǒng)效果很好，有/無人機(jī)協(xié)同的作戰(zhàn)效能將進(jìn)一步提升，未來美軍很可能會依托“忠誠僚機(jī)”實(shí)施嵌套式、組合式打擊。美軍忠誠僚機(jī)典型作戰(zhàn)設(shè)想如圖8所示。

▲?圖8???美軍忠誠僚機(jī)典型作戰(zhàn)設(shè)想

5.3　大力發(fā)展智能無人機(jī)，提高“反介入/區(qū)域拒止”環(huán)境生存能力

在未來的“反介入/區(qū)域拒止”環(huán)境中作戰(zhàn)時，將繼續(xù)大力發(fā)展消耗性/可重復(fù)使用的無人作戰(zhàn)平臺，作為F-35和B-21等有人作戰(zhàn)平臺的補(bǔ)充，以提高在“反介入/區(qū)域拒止”環(huán)境中的作戰(zhàn)和生存能力，將有人作戰(zhàn)平臺的戰(zhàn)損風(fēng)險控制在能夠接受的范圍內(nèi)。要大力發(fā)展多功能一體化無人機(jī)，能夠確保無人機(jī)在偵察、干擾、攻擊等功能靈活切換，有效支撐多功能一體化無人機(jī)在有人機(jī)協(xié)同下最大作戰(zhàn)效益的發(fā)揮。同時，大力發(fā)展單個智能體無人機(jī)，以便靈活構(gòu)建無人機(jī)蜂群，帶動微小型無人機(jī)發(fā)展。美軍為了進(jìn)一步推進(jìn)馬賽克戰(zhàn)、電磁頻譜戰(zhàn)等新型作戰(zhàn)概念，將會大力發(fā)展小型化、智能化、低成本無人機(jī)，同時加強(qiáng)人工智能對無人機(jī)的控制，以確保多架無人機(jī)的自主作戰(zhàn)能力，從而推進(jìn)有/無人機(jī)的靈活編隊(duì)協(xié)同。

6 結(jié)束語

有/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)作為新概念和新技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，將大大改變未來作戰(zhàn)的方式和形態(tài)。本文針對美軍有/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)現(xiàn)狀、協(xié)同運(yùn)用構(gòu)想、關(guān)鍵技術(shù)、發(fā)展趨勢開展了探析。在已有經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，應(yīng)加快推進(jìn)有/無人機(jī)協(xié)同的交互控制、智能決策、自主組網(wǎng)、認(rèn)知對抗、低截獲高速數(shù)據(jù)鏈、無人自主編隊(duì)等關(guān)鍵技術(shù)研究，不斷推進(jìn)人工智能技術(shù)與有/無人機(jī)協(xié)同方向的并軌，對促進(jìn)有人機(jī)與無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)等領(lǐng)域的研究具有參考和借鑒意義。
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編輯：黃飛

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