无人机集群作战技术研究专刊2017年5月

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文本描述
无人机集群作战技术研究进展及发展建议
作者:牧野远望智库
导言:本文主要聚焦于近年来无人机集群作战技术的发
展前沿,分析在该领域的创新成果、矛盾问题和经验启示,
为有关部门开展无人机集群作战技术的研究、运用和决策提
供参考借鉴

一、无人机集群技术概述
(一)概念与起源
正如上世纪初发明飞机就是受到了飞鸟的启发一样,无
人机集群技术概念的灵感来源于对昆虫蜜蜂的仿生研究。蜂
群内部分工明确,个体之间存在着丰富有趣的信息交流语言,
社会行为丰富。所以无人机集群作战系统又形象地称为“蜂
群”无人机。无人机集群技术研究目标就是模拟群聚生物的
协作行为与信息交互方式,作为一个自主化和智能化的整体
协同完成任务

无人机集群作战系统是由大量无人机基于开放式体系
架构进行综合集成,以通信网络信息为中心,以系统的群智
涌现能力为核心,以平台间的协同交互能力为基础,以单平
台的节点作战能力为支撑,构建具有抗毁性、低成本、功能
分布化等优势和智能特征的作战体系

无人集群作战系统可填补战术与战略之间的空白,以多
元化投送方式快速投送到目标区域遂行多样化军事任务,包
括与其他武器平台协同攻击海上、空中、地面目标及情报侦
察监视(ISR)等,实现对热点地区的常规战略威慑、战役
对抗、战术行动

(二)优势与特点
相比于功能复杂全面的某一单机作战平台,无人机集群
在作战时具备以下优势:
1.功能分布化
将单个完备作战平台所具备的各项功能如侦察监视、电
子干扰、打击与评估等能力“化整为零”,分散到大量低成
本、功能单一的作战平台中,通过大量异构、异型的个体来
实现原本复杂的系统功能,系统的倍增效益将使无人机集群
具备远超单一平台的作战能力

2.体系生存率
无人机集群具有“无中心”和“自主协同”的特性,集
群中的个体并不依赖于某个实际存在的、特定的节点来运行

在对抗过程中,当部分个体失去作战能力时,整个无人机集
群仍然具有一定的完整性,仍可继续执行作战任务

3.效费交换比
功能单一的无人机平台成本较低,在进行作战任务时,
敌方应对大量的无人机个体需要消耗数十倍甚至上百倍的
成本来进行防御,这将在战争中为我方带来显著的成本优势

(三)问题与矛盾
与无人机集群作战的优势特点相对应,这一新概念技术
和作战运用在发展过程中,仍然面临着一些亟待解决的问题
和矛盾:
1.传统理念与技术创新之间的矛盾
美军是最早开展无人机集群技术创新研究的国家,但在
美军内部也存在着对于无人作战可能阻碍或反作用于传统
常规作战的担忧。在诸多任务中,高自主等级的无人机系统
被视为尚未经过检验的技术。一部分美军指挥官坚持认为,
如果减少了人在无人机系统中的控制权限,无人机系统可能
成为未来战场上的威胁。在无人机自主性技术、集群技术未
得到广泛认可的情况下,“减缓无人系统发展”策略曾经一
度被美国军方所采纳

直到2012年8月,在时任美国防部副部长卡特主导下,
建立美国国防部战略能力办公室(SCO),通过创新装备用途、
发挥集群作用、融合军民技术三大途径,开展可在约4年的
周期内生成战斗力的快速装备技术创新,支持“亚太再平衡”
战略和第三次“抵消战略”。其中以“山鹑”微型蜂群无人
机为代表的集群作战技术已经取得了阶段性成功(在本文第
二部分内容中将详细介绍)

2.新技术快速转化应用与战术运用研究滞后之间的矛

无人机集群技术是多项新技术融合创新的成果,并且美
国国防部战略能力办公室采用了创新管理模式,实现了从思
想到技术,从技术到原型,从原型到装备的快速转化。但在
战术运用研究方面却远远滞后于技术创新,到目前为止,对
无人机集群作战技术的战术研究仅限于相对独立的4种形
式:近战(Melee)、聚合(Massing)、机动(Maneuver)和
群集(Swarming),尚未形成符合现代战争特点的技术-战术
集成体系。为此,美国国防先进研究计划局(DARPA)在2016
年组织美军三所军校学员开展了无人机集群作战运用竞赛,
并在2017年5月的决赛中,实现了25架对25架无人机之
间的集群对抗,对无人机集群战术进行了探索和验证(详见
本刊附录6)

3.集群数量优势与个体性能劣势之间的矛盾
为保证无人机集群的数量优势和成本优势,只能在无人
机性能上作出让步,选用小型或微型无人机组成集群系统,
但小无人机受制于航程和载荷能力,目前并不具备实战价值

若要使无人机集群作战系统在强对抗战场条件下具备实战
价值,或者要在无人机的航程上取得突破,或者要在机载武
器和传感器的小型化上取得突破,或者要在无人机群搭载平
台的隐身性能上取得突破,但这些都不是在未来中短期内可
以实现的

4.反无人机集群作战的技术也在迅猛发展
无人机与反无人机技术是相伴相生发展的。目前普遍采
用的反制技术措施,一是发展高功率微波武器,能在一次脉
冲中发射充足的微波能量,可清除数千平米区域内的无人机

例如,美国雷声公司自2013年以来,持续进行陆基高功率
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