无人机蜂群作战探讨

韩卫华 赵明衍 李玉泉

摘  要：针对无人机蜂群作战理念的快速兴起，分析了无人机成本控制技术、大规模无人机管理与控制、作战管理技术等无人机蜂群作战的关键技术，对无人机蜂群作战在未来战争中的应用进行了展望。

关键词：无人机;蜂群作战;自主控制

美国国防部于2018年8月发布了《2017—2042财年无人系统综合路线图》，其中“蜂群作战能力”被列为15项关键技术之一。早在2000年，美国国防部高级研究计划局（DARPA）就已经启动无人机集群空中战役研究计划。2002年，美军联合部隊司令部（JFCOM）下属“阿尔法计划”实验室研究了集群作战的效能。2005年，美国空军研究实验室（AFRL）研究了将无人机有效融入有人作战空域，提出协同空域作战（CAO）的概念。2006年，美国空军技术研究院（AFIT）研究了集群无人机的自组织行为，进行了仿真验证。2008年，AFIT进一步研究了集群无人机的自组织行为，采用部分可观马尔可夫过程建立了集群控制模型，进行了仿真验证。2014年，美国国防部战略能力办公室启动了“无人机蜂群”项目，试验平台为长16.5厘米、重0.3千克、续航大于20分钟、时速75-110千米的“灰山鹑”。2016年，项目组演示了103架无人机空中快速投放和按照设定指令组群飞行，创最大规模蜂群飞行记录。美国海军研究办公室2015年实施了“低成本无人机蜂群”项目，试验平台为长91厘米、重5.9千克、时速110千米的“郊狼”小型无人机，2016年项目完成了30秒投放30架无人机的试验，实现自主编队、协同机动、队形变换等。DARPA2015年推出了“小精灵”项目，研究蜂群的投放与回收等关键技术。2018年6月，雷神公司与美海军签订合同，生产“低成本无人机蜂群技术创新海军原型机”。另外，欧盟、英国、俄罗斯、韩国等都对无人机蜂群作战进行了研究工作。

一、蜂群关键技术简介

蜂群作战包含低成本平台、编队自主控制、作战管理等多项关键技术。作战环境越复杂、蜂群无人机的规模越大，技术难度就越大。综合外军发展情况，重点介绍以下三类关键技术。

1.无人机成本控制技术

蜂群作战要求使用的无人机成本低廉，可以一次性使用或有限次使用。满足使用要求的基础上，选用低成本的材料结构、发动机和制造工艺尽量降低成本，如“小精灵”项目要求单架无人机价值70万美元以内。蜂群作战还要求无人机能够迅速的投放和回收，回收后的无人机可用于下一次作战，进一步降低成本。同时，蜂群作战还要求尽可能低廉的成本下实现尽可能多的功能，如通信、电子战、雷达等功能，这就需要对于功放和天线、射频处理、射频调节与数字变换等技术进行研究和集成。

2.大规模无人机管理与控制

这项关键技术包含蜂群组网、蜂群自主编队、蜂群协同态势感知与共享以及协同任务规划与决策。蜂群组网是通过数据链路实现群内的互联互通，并且免受外界干扰，目前电磁干扰、身份识别、低可截获技术、抗毁网络等是无人机亟待研究的课题。自主编队技术需要控制人员对无人机队形进行设计或蜂群具备自主设计规划队形的能力，需要空域使用规划与调度、作战空域态势评估等多项技术的完善才能完成。蜂群协同态势感知与共享是蜂群控制与决策的基础，需要解决协同态势理解与共享、协同目标状态融合估计、协同目标探测等相关技术。协同任务规划与决策可以提高任务执行的效率和成功率，需要自主规划与决策技术作为支撑。

3.作战管理技术

蜂群作战强调集体突防和攻击，这也是蜂群作战的核心能力。蜂群之所以战斗力强，就是在损失部分无人机的前提下，使蜂群整体任务完成率提高。蜂群必须分工明确，在高对抗环境条件下，突破对方严密防守体系，摧毁敌方重要目标，完成作战任务。需要分析任务过程和特点，建立蜂群任务规划的数学模型，研究规划算法，生成合理高效的任务计划。同时，需要实时评估蜂群任务能力，进行任务的再次分配和再次规划甚至多次规划，提高战术灵活性。

二、蜂群作战应用展望

蜂群作战具备规模优势，如果实现了自主编队、集体突防和攻击等多项关键技术，将具备极强的战场生存能力和完成任务的能力，可以完成复杂的战场搜索、干扰、对抗、攻击、察/打等任务，彻底改变未来战场的作战模式。蜂群在城市巷战等复杂环境中可及时发现敌人狙击手等重要目标并予以指示、定位甚至打击;多架无人机还可以干扰到对方雷达所覆盖的整个区域;蜂群对抗中无人机可以扮演好各自的角色，实现全方位、立体化对抗;蜂群攻击过程中各个无人机则可以同时在不同的攻击方向、攻击角度、攻击阵位等发起攻击，让敌方应接不暇;蜂群协同察/打则可以在蜂群中配备性能互补的无人机，通过相互之间的配合更好地完成作战任务。蜂群作战正在飞速发展过程中，未来必将占有智能化战争的一席之地，甚至彻底改变未来战争的样式。

参考文献

[1]袁成.外军无人机蜂群技术发展态势与应用前景[J].前沿信息.空军前哨站，2018（05）.

[2]牛轶峰，肖湘江，柯冠岩.无人机集群作战概念及关键技术分析[J].国防科技，2013（05）.