无人机蜂群作战概念研究

无人机蜂群作战概念研究

2016年，美国空军发布了首份小型无人机系统（SUAS）发展路线图。路线图阐述了小型无人机的作战任务，包括：压制/摧毁防空系统（SEAD/DEAD）、协同打击与侦察（SCAR）、反无人机、超视距作战、气象探测、空中分层网络、信息优势。此外，无人机蜂群在海军反舰作战、对陆支援等方面也扮演着重要角色。

针对无人机蜂群作战，美国各机构都开展了相关技术研究，重点项目包括：美国空军研究实验室（AFRL）提出的“忠诚僚机”项目、美国海军研究办公室（ONR）提出的“低成本无人机集群技术”项目、美国国防高级研究计划局（DARPA）提出的“小精灵”（Gremlins）项目和“体系综合技术和试验”（SoSITE）项目以及美国防部战略能力办公室开展的“灰山鹑”无人机蜂群试验等。

目前，美国无人机蜂群作战项目均处于研制试验阶段，尚无成熟的装备。美无人机集群项目在系统架构、平台研发和无人机控制技术上均有较多的技术积累，但当前无人机系统尚不具备高等级自主能力，且受到机载传感器载荷技术上的限制，目前没有系统级别的集成能力。

作战样式分析

当前无人机蜂群作战有两种典型的作战概念，即“忠诚僚机”模式、集群作战模式。这两种概念均为协同作战样式，但协同对象各不相同，“忠诚僚机”指无人机与有人机之间的无人-有人协同，“集群作战”则是大量小型无人机之间的机-机协同。

“忠诚僚机”（无人-有人协同）是由有人机平台充当编队长机，多个无人机作为僚机的作战系统。此类协同中的无人平台、传感器、武器等资源控制权均由有人机控制。在有人机的作战指令下，无人机执行远程态势感知、武器投放、欺骗干扰等作战任务，充当前出的“传感器”、“射手”等角色，一方面大大扩展有人机的作战任务池与作战频次，另一方面可有效保护有人机的防区外安全。

集群作战（机-机自主协同）的概念是一群小型无人机自主协同作战，利用传感器三角定位优势，通过网络在集群内各节点实时共享平台的自身信息、外部载荷数据等，从而根据交战实际情况，快速处理和分配载荷任务。

2.1有人-无人协同

在空-空、空-地以及空-海等不同作战环境下，有人机与无人机协同作战模式通常为无人机前置，充分利用无人机的隐身、蜂群战术、战损比小等优势，深入敌方防区，负责目标探测、目标攻击等任务，保障有人机的防区外安全。

（1）有人机-无人机协同探测

在有人-无人协同探测中，可采取以下三种方式完成探测任务。

• 由无人机前置负责探测目标，可通过有源机载雷达传感器对目标实施定位。然后通过数据链将目标信息传送至后方有人机，由有人机负责信息处理、威胁评判和打击决策。

• 有人机通过其有源雷达传感器对目标进行照射，多架无人机前置接收反射波，通过无源定位的方式完成探测，再将目标信息回传至有人机，这降低了目标起伏特性，拓展了探测距离。由于无源定位精度与接收站的排布方式相关，可利用无人机平台的机动性，实时调整排布方式，提高定位精度。

• 利用敌方目标自身的辐射源，前置的无人机蜂群可直接实现无源定位，通过数据链对有人机完成信息传递，对目标完成探测。

（2）有人机-无人机协同攻击

对于有人机-无人机协同攻击方面，每架无人机各自配备雷达、光电红外、电子支援等传感器及不同类型武器，可作为有人机的“武器库”，直接对目标实施打击和干扰，也可作为作战的中继节点，为有人机发射的武器制导。典型的作战模式如下：

• 在有人-无人编队中，有人机负责指挥多架无人机执行攻击任务，实现分布式协同攻击作战。有人机将已探测到的目标信息通过协同网络实时传输给无人机集群，启动无人机电子战和武器系统发射指令，压制敌方防空系统，对敌目标进行攻击和干扰。或者由有人机对敌目标发射武器，无人机对其中继制导，拓展武器打击距离。执行打击任务时，小型无人机通过巡弋、交战、撤离、再交战的作战方式，为大型有人机提供威胁目标探测、精确目标指示、实时毁伤评估等打击信息保障，增加编队作战的杀伤链配置选项，降低大型有人机探测、对抗威胁目标的必要性与成本。

• 在整个作战任务中，有人机作为长机，负责目标探测识别跟踪、信息处理、作战任务分配等，通过数据链传输给无人机僚机，指挥无人僚机完成作战任务。无人僚机的作战角色可定义为：充当武器发射平台，对有人长机指定目标发动攻击；为有人长机吸引防空火力并摧毁威胁目标；实施防区外干扰；作为ISR的信息融合节点。这种打击模式拓展了攻击半径，也保障了有人长机的安全。

2.2 集群作战

小型无人机集群（机-机协同）作战最大特征在于体系的区域分布性，单元自主特性以及“去中心化”特性，集群中的个体单元均未处于中心控制地位，在单一平台受损后仍可有序协同作战，所以集群作战具有极佳的战场生存能力和任务完成能力，可完成协同探测、协同攻击等作战任务。

（1）无人机集群协同探测

在目标探测方面，小型无人机因具有低截获概率、低检测概率（LPI/LPD）的内在特性，可在敌方防区内执行远程侦察，或飞到云层下方近距离侦察、监视、跟踪多个目标。但受限于较小的重量尺寸，小型无人机有效载荷轻，供电能力有限，难以装载较重且需大功率发射的有源雷达，所以小型无人机可装备相对简单、尺寸小、重量轻的无源探测设备实现集群协同探测。

多架无人机可针对目标辐射源通过三角定位对其完成探测，亦可通过外辐射源方式对目标进行定位。外辐射源方式要求有特定的辐射源照射目标，再通过外辐射源的直达波与目标反射回波进行相关处理对目标进行定位。外辐射源可以采用我方已知的外辐射源，如地面电台或地面雷达，也可利用无人机的无源侦察设备搜索敌方的外辐射源，如预警机等。

（2）无人机集群协同攻击

无人机蜂群的典型攻击模式是由运输机或战斗机等大平台携带至防区外发射，集群式作战网络基于各平台的位置、任务参数、载荷能力、预期效果，为每一项优先作战任务选择分配最适合的无人机。无人机蜂群除可接近目标实施“自杀式”攻击或引导己方导弹实施打击外，还可对目标实施电子战“软杀伤”。集群通过三角定位、时频差等无源精确定位与瞄准技术，综合利用多平台上的侦察资源、统一进行任务的动态分配，为引导目标信号干扰提供决策，压制敌方导弹防御系统、切断敌方通信乃至向敌方数据网络中注入恶意代码，实现“赛博攻击”等功能。

未来发展

2018年以来，美国无人机集群技术成熟度已经得到了极大的发展。5月1日，美国Dynetics公司获得了DARPA“小精灵”项目的第三阶段合同，其设计具备空中发射和回收的能力，并将开始制造，未来该项目将在2019年进行真实情况下的试验。这意味着小型无人机的技术水平已经到了一个新的层次。但迄今为止，公开渠道中的小型无人机载荷技术还没有太多的披露，目前能够确定的是，小型无人机将能够根据任务需求装载不同的载荷，可执行侦察、打击等一系列任务，未来将对该方面进行更多的关注。