110 / 2023-07-10 17:06:24

美军无人机蜂群支撑技术研究

无人机蜂群；关键技术；自组网；时空基准

装备体系与作战运用 > 1. 作战体系评估技术

摘  要：美军将无人机蜂群作战视作第三次“抵消战略”的重要组成部分，在积极探索无人机蜂群作战概念的同时，大力推进关键技术攻关和集成验证，开展了面向不同任务的体系集成和试验验证，紧扣本质又各有特点。美军在蜂群领域全面布局，美国防部战略能力办公室（SCO）、国防高级研究计划局（DARPA）、海军、空军部署的重点项目包括：体系集成技术与实验（SoSITE）、低成本无人机蜂群（LOCUST）、拒止环境协同作战（CODE）、近战隐蔽自主无人一次性飞机（CICADA）、进攻性蜂群使能战术（OFFSET）、小精灵、忠诚僚机等^[1-6]，预期于2025-2035年陆续形成作战能力。美军设立的多个有关无人机蜂群作战的重点项目，已取得了不少突破性的成果，并稳步朝着实战化方向迈进。

无人机蜂群不仅能以装备数量优势压制敌军，而且能在集群复杂性、异构性和人-蜂群交互的基础上，产生丰富的战术。这正是其形成颠覆性作战优势的关键。蜂群作战运用方式主要由：实施以量取胜的多维饱和攻击；拥有分布式探测与攻击能力；具备高抗毁性和多次打击本领；有人/无人编队协同的重要一环。

通过分析美军支撑蜂群作战的多个项目以及蜂群作战的运用方式，蜂群作战实际上是根据低成本无人机智能化程度的发展，行动策略从简单到复杂的演化过程。但是无论蜂群作战采用何种作战模式，要实现蜂群作战实用化，需要解决的共性关键技术包括如下几点：

（1）低成本、可回收平台技术：低成本、可回收无人机平台技术是蜂群作战保持其高置换比优势的前提。一是平台低成本化。采用一次性或是有限寿命的作战平台，在满足作战需要的前提下，尽量使用低成本的材料、制造工艺等来降低成本。二是进行蜂群载荷轻量化设计，蜂群无人机通过携带单一载荷，执行体系作战，降低平台制造成本。三是空中的携带、投放和回收。可由大型运输机或轰炸机携带大量小型无人机，飞抵指定的位置投放，也可用弹载方式穿透至指定区域投放，任务完成后或是电量不足时再由大型运输机回收，在大型运输机上通过充电的方式反复使用。

（2）动态通信自组网技术：动态通信自组网技术是支撑无人机蜂群分布式作战的重要基础。为了准确、及时、高效和可靠地进行信息传输，蜂群系统需要在一定的通信拓扑及性能约束下，根据执行任务的不同和无人机空间分布不同，通过动态通信组网智能分配通信资源，充分利用通信带宽，提高通信质量^[7-8]。

（3）相对时空基准重建技术：可靠时空信息获取是蜂群实施协同作战的信息基础。一是需要构造协同网络架构，实现大规模异构蜂群的稳定组网。二是需要依靠网内高精度时间同步技术，解决时间基准重建；还要完成动态节点协同自定位，解决空间基准重建与相对导航，最终形成拒止区域集群统一的相对时间和空间基准，解决蜂群自同步和自定位以及目标准确定位与态势构建问题。

（4）多源信息融合与态势感知技术：多源信息融合与态势感知技术可使蜂群形成一体化的战场整体态势认知，为实施作战决策提供基础。多源信息融合与态势感知技术将每个无人机节点视作任务执行主体，将自身周围态势信息通过集群智能自组网进行共享，系统将不同类型的传感器获得多源战场态势信息利用人工智能进行数据处理与融合，完成与知识规则的匹配，最终形成对战场态势的统一认识与理解。

（5）自主协同任务规划技术：蜂群任务规划技术可构造多目标打击的杀伤链，是决定蜂群作战效能的关键环节。无人机蜂群任务规划是指根据作战任务需要和战场环境以及无人机性能的约束，为蜂群中的无人机规划一个或一组有序任务，实现整体的协同和全局的最优。一是无人机蜂群具有异构性，且受战场环境和兵力部署的制约。二是任务规划属于多参数、多约束的非线性问题，在多输入条件下容易导致组合爆炸。另外，作战任务通常相互管理，彼此制约，存在复杂的约束关系和不同的任务需求，

（6）分布式行为控制技术：分布式协同控制技术是决定蜂群任务“执行力”的核心技术，决定了单作战平台在集群作战中的轨迹以及蜂群系统在飞行过程中的整体行为。无人机蜂群在作战空间进行协同机动时，应设计编队飞行的控制律，而且还要根据个体任务目标、机动特性和空间位置不同，综合研究编队个体间的防碰撞、个体对环境的自主避障、个体机动飞行包线预控制和限定时间内的集群协同飞行控制方法。

无人机蜂群发展涉及多个领域、多个学科中的各项相关技术，其中平台、通信、载荷是形成无人机蜂群作战能力的关键支撑。借鉴相关领域的先进思想与方法，以任务为出发点，重视平台、通信、人工智能、载荷的协调发展，完善各方面、各环节、各因素的协调联动，破除任务能力短板约束，拓展无人机蜂群任务功能与运用方式。