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美軍有/無人機協(xié)同作戰(zhàn)運用及關鍵技術研究

limao164 2024-12-20

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來源：戰(zhàn)術導彈技術

作者：張路邵正途翁呈祥許登榮

摘要：無人機在戰(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/無人機協(xié)同作戰(zhàn)運用及關鍵技術開展研究，梳理了美軍有/無人機協(xié)同作戰(zhàn)現(xiàn)狀。圍繞基本思路、配置方法、典型作戰(zhàn)運用構想，對長機僚機式、分布式、分層式有/無人機協(xié)同等典型作戰(zhàn)運用進行了創(chuàng)新構想和深度分析，并針對集群指控、低截獲/低探測通信、協(xié)同態(tài)勢感知等關鍵技術及存在的問題進行了分析，提出了有/無人機協(xié)同發(fā)展的趨勢，為深入開展有/無人機協(xié)同智能作戰(zhàn)提供參考。

關鍵詞有：無人機；無人機蜂群；忠誠僚機；協(xié)同作戰(zhàn)；配置方法；電磁攻擊

1 引言

作為美“第三次抵消戰(zhàn)略”五大關鍵技術領域之一，有/無人機協(xié)同作戰(zhàn)是新技術和新作戰(zhàn)概念相結合的產物，將成為備戰(zhàn)未來高端戰(zhàn)爭的一種有效手段。

當前，美軍已經圍繞有/無人機協(xié)同做了作戰(zhàn)戰(zhàn)法探索、關鍵技術攻關、實兵驗證試驗等工作，有/無人機協(xié)同作戰(zhàn)將進一步提升其空中體系作戰(zhàn)能力，并能夠催生新型作戰(zhàn)概念投入實戰(zhàn)運用。對美軍有/無人機協(xié)同作戰(zhàn)、關鍵技術等方面研究尚處于探索階段，因此，需深入探究美軍有/無人機協(xié)同作戰(zhàn)運用及關鍵技術。本文針對協(xié)同作戰(zhàn)發(fā)展現(xiàn)狀、典型協(xié)同作戰(zhàn)運用構想、關鍵技術、存在問題、發(fā)展趨勢等方面開展研究，重點是針對美軍未來典型的協(xié)同作戰(zhàn)運用方式開展創(chuàng)新性研究，對美軍協(xié)同作戰(zhàn)運用構想進行分析研判，并充分剖析了關鍵技術方面存在的問題，對深入研究智能化有/無人機協(xié)同、應對未來美軍有/無人機作戰(zhàn)提供支撐具有重要意義。

2 美軍有/無人機協(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、無人機協(xié)同取得了一系列進展。美軍已針對五代機與無人機協(xié)同作戰(zhàn)的多個戰(zhàn)法開展了探索。

（1）美軍已經在F-35戰(zhàn)機上使用了計算機算法與初級人工智能，為F-35裝備“數(shù)據(jù)運行集成網絡系統(tǒng)”［2］，并致力于F-35的網絡化與智能化升級研究與測試，結合F-35的升級衍生出相關的作戰(zhàn)驗證。美軍依托RQ-170或RQ-180隱身無人偵察機與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)斗機與MQ-9無人攻擊機的相互融合方式與能力，F(xiàn)-35具備應對對空導彈或空對空威脅的強大能力，主要進行防空壓制，為MQ-9無人機提供防御掩護，MQ-9無人機主要執(zhí)行動態(tài)目標的空中攔截任務。

（2）集結五代機F-35與F-22戰(zhàn)斗機、B-2轟炸機、RQ-170無人偵察機等隱身戰(zhàn)機，四代機F-15E戰(zhàn)斗機，EA-18G“咆哮者”電子攻擊機，進行了大型兵力測試活動，以探索五代機F-35在多域作戰(zhàn)指揮控制中所發(fā)揮的主導作用［3］，以及五代機、無人隱身偵察機及戰(zhàn)略轟炸機建立編隊協(xié)同配合實現(xiàn)縱深打擊任務的能力，以檢驗隱身戰(zhàn)機對抗高端威脅的有效性。

（3）構建“有人機＋忠誠僚機”的空中作戰(zhàn)體系。美軍不斷探索無人“忠誠僚機”和其所能發(fā)射的小型無人機群與五代機的協(xié)同作戰(zhàn)戰(zhàn)法，以利用無人機、可消耗型無人機蜂群在高威脅作戰(zhàn)區(qū)域執(zhí)行多樣化任務，構建五代機與無人機的空中作戰(zhàn)新方式。

3 美軍有/無人機典型協(xié)同作戰(zhàn)運用構想

通過上述分析可以看出，在未來空中作戰(zhàn)中，美軍將通過不斷調整有人機與無人機在戰(zhàn)斗中的主從關系來實施作戰(zhàn)。主從關系有兩種：第一種是以有人機為主，在無人機飛行過程中通過有人機對無人機的通信、航跡、任務載荷、偵察干擾等進行控制；第二種是以有人機和無人機地位平等為主，用無人機代替有人機去控制無人機，無人機、有人機都可以實現(xiàn)對其他無人機的指控，有人機只需要在必要的時候輔助調整無人機決策，大大減輕了有人機的指控壓力，更加凸顯智能性和互補性，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控制忠誠僚機及分布式無人機蜂群等無人機、無人機投放并控制無人機蜂群。按照這種思路，將美軍有/無人機典型協(xié)同作戰(zhàn)運用構想分為三種［4］：包括基于長機僚機式有/無人機協(xié)同作戰(zhàn)（有人機為主）、基于分布式有/無人機協(xié)同作戰(zhàn)（有人機為主或有人機與無人機地位平等為主）、基于分層式有/無人機協(xié)同作戰(zhàn)（有人機為主或有人機與無人機地位平等為主）。本節(jié)圍繞基本思路、配置方法、運用構想等方面，對美軍有/無人機協(xié)同的未來作戰(zhàn)構想進行剖析。

3.1　長機僚機式有/無人機協(xié)同作戰(zhàn)

針對基于長機僚機式有/無人機協(xié)同作戰(zhàn)，美軍提出最多的概念為“忠誠僚機”。最具代表的型號為XQ-58A無人機，該款無人機作為忠誠僚機能夠成為F-35A、F-22戰(zhàn)斗機的有效助力，作為F-35A、F-22戰(zhàn)斗機的前出態(tài)勢感知觸角［5］，能夠以其人工智能空戰(zhàn)能力實施“自主決策”。

3.1.1　基本思路

分析美軍基于長機僚機式有/無人機協(xié)同作戰(zhàn)運用，其出發(fā)點是美軍采用有人機作為長機、忠誠僚機作為僚機進行構想，通過研究分析有人機與忠誠僚機之間合理的協(xié)同配置來推斷其配置方法。

采用“單架有人機+單（多）架忠誠僚機感知”、“有人機+忠誠僚機擾打”的基本協(xié)同思路［6］，忠誠僚機在有人機的指揮控制下，形成有源誘餌、電磁攻擊、偵察擴展、多功能協(xié)同等作戰(zhàn)能力。基于長機僚機式有/無人機協(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+忠誠僚機感知”的協(xié)同模式，各忠誠僚機均可充當有源誘餌、有源感知裝備、無源探測裝備，確保單架或多架忠誠僚機可以實現(xiàn)誘導雷達開機、有源探測、無源探測的單項或綜合功能。圖1（b）采用的是“有人機+忠誠僚機擾打”的協(xié)同模式，在多架有人機的指控下，多架忠誠僚機分別實施高功率微波脈沖、發(fā)射導彈、協(xié)同干擾等功能。

▲ 圖1 基于長機僚機式有/無人機協(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+單（多）架忠誠僚機感知”、“有人機+忠誠僚機擾打”基本協(xié)同思路的基礎上，進一步考慮有人機作為長機、無人機作為忠誠僚機的配置。各忠誠僚機主要實現(xiàn)誘導雷達開機、有源探測、無源探測、高功率微波脈沖、發(fā)射導彈、協(xié)同干擾等感知、干擾、打擊等功能，這些功能可以構成協(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 基于長機僚機式有/無人機協(xié)同作戰(zhàn)配置方法

3.1.3　典型作戰(zhàn)運用構想

在分析編隊配置方法的基礎上，以F-35A、F-22、XQ-58A為例來構想作戰(zhàn)運用。F-35A作為指控節(jié)點能夠與XQ-58A、F-22之間保持通信［8］；X-58A無人機是隱身無人機，可掛載小直徑炸彈、空對空導彈。

（1）構想一：對地作戰(zhàn)中，誘敵地面雷達網開機。敵雷達網保持靜默，F(xiàn)-22和F-35A組成全隱身編隊［9］與XQ-58A伴飛，F(xiàn)-35A控制XQ-58A（掛載誘餌干擾裝備、偵察定位設備）作為誘餌先行前突，XQ-58A依托隱身特性接近敵雷達網后，通過掛載的誘餌干擾裝備主動發(fā)射誘餌信號，誘敵雷達開機并采用偵察定位設備確定其位置，將雷達網的位置和數(shù)據(jù)信息回傳至后方有人機，由F-35A、F-22掛載空對地導彈對敵防空雷達網實施火力打擊。

（2）構想二：對空作戰(zhàn)中，依托忠誠僚機進行“破網斷鏈”。F-22和F-35A組成全隱身編隊與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、反輻射導彈等手段對其進行壓制干擾或摧毀，以對敵空中組網的關鍵節(jié)點實施電磁攻擊，達到“破網斷鏈”的目的，F(xiàn)-35A、F-22掛載空對空導彈實施火力打擊。

（3）構想三：對空作戰(zhàn)中，忠誠僚機作為中繼，極大擴展感知范圍。F-22和F-35A組成全隱身編隊與XQ-58A伴飛，F(xiàn)-35A控制XQ-58A（掛載機載探測設備、反輻射導彈）作為誘餌前突，對敵空中預警機、殲擊機開展先行探測，相當于為后方F-35A和F-22編隊拓展了傳感器作用距離、提供早期預警。同時，利用掛載反輻射導彈等武器對敵空中穿透性進攻實施攔截任務，也可直接利用忠誠僚機執(zhí)行穿透性打擊任務。

3.2　分布式有/無人機協(xié)同作戰(zhàn)

基于分布式有/無人機協(xié)同作戰(zhàn)的結構，可以相對弱化有人機指揮決策，在有/無人協(xié)同上更加強調平衡，更加突出互補性、智能性、體系化，最大限度地發(fā)揮有/無人機協(xié)同優(yōu)勢。

3.2.1　基本思路

采用“單架有人機+無人機蜂群”或“單架有人機+單（多）架無人機+無人機蜂群”的基本協(xié)同思路，無人機蜂群在有人機或無人機的指揮控制下，聯(lián)合其他力量遂行各項任務，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+無人機蜂群”的形式實現(xiàn)無人機蜂群分布式攻擊，確?！皞刹臁蓴_—打擊”的一體化實施。圖2（b）采用的是“單架有人機+單（多）架無人機+無人機蜂群”的形式，其中，“單（多）架無人機+無人機蜂群”在有人機的指控下，實現(xiàn)分布式攻擊，確?！皞刹臁蓴_—打擊”的一體化實施。

▲ 圖2 基于分布式有/無人機協(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+無人機蜂群”或“單架有人機+單（多）架無人機+無人機蜂群”的基本協(xié)同思路的基礎上，進一步考慮基于分布式有/無人機協(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/無人機協(xié)同作戰(zhàn)配置方法

3.2.3　典型作戰(zhàn)運用構想

在分析編隊配置方法的基礎上，以F-35A、X-58A忠誠僚機、小精靈無人機蜂群為例來構想美軍未來的作戰(zhàn)戰(zhàn)法。F-35A戰(zhàn)斗機作為指控節(jié)點，通過XQ-58A忠誠僚機與F-22之間保持通信；X-58A無人機是隱身無人機，可掛載小直徑炸彈、空對空導彈；無人機蜂群采用網絡協(xié)同作戰(zhàn)，實施近距離電子攻擊和偵察。

（1）構想一：對海攻擊中，無人機蜂群動態(tài)重組，創(chuàng)建決策優(yōu)勢。F-35A與X-58A編隊飛行，在F-35A指控下，X-58A忠誠僚機攜帶無人機蜂群，無人機蜂群在對敵驅逐艦、航空母艦等海上目標打擊時，在F-35A有人機的后方指揮下，面對敵來襲方向靠前分散配置，并且能夠自主協(xié)同，完成對敵驅逐艦、航空母艦的偵察、通信、干擾等作戰(zhàn)任務。

（2）構想二：對空作戰(zhàn)中，分布式無人機蜂群開展干擾和攻擊。F-35A遠程攻擊與小精靈無人機蜂群自組網協(xié)同作戰(zhàn)，可以充分發(fā)揮小精靈無人機蜂群的智能特性，同時借助有人機超低空飛行抵近敵前沿陣地，投放無人機蜂群至敵防區(qū)，突破敵防空體系，滲透潛入敵重點區(qū)域，無人機蜂群采用低截獲/低探測概率數(shù)據(jù)鏈相連，在敵“反介入/區(qū)域拒止”包絡內不易被探測和打擊，在滲透過程中針對敵感知系統(tǒng)或重點目標自主實施干擾和打擊，為后續(xù)有人機穿透打擊提供安全走廊。

3.3　分層式有/無人機協(xié)同作戰(zhàn)

3.3.1　基本思路

美軍注重多層的戰(zhàn)術協(xié)同，將按照“遠距—中距—近距”分層實施，由有人機進行后方指控、可復用的忠誠僚機居中、可消耗的無人機蜂群突前，形成分層效果［11］?；诜謱邮接?無人機協(xié)同作戰(zhàn)示意圖如圖3所示，由五代指控機、遠距離干擾電子戰(zhàn)飛機等在遠距指控和干擾，由隨隊干擾電子戰(zhàn)飛機、忠誠僚機等在中距實施無人機發(fā)射、干擾、釋放無人機蜂群等任務，由無人機蜂群突入近距執(zhí)行偵察、干擾、反輻射打擊等任務。在近距，無人機蜂群突前，具體作戰(zhàn)依托分布式協(xié)同實現(xiàn)；在中距，隨隊干擾電子戰(zhàn)飛機實施隨隊干擾，忠誠僚機與控制有人機協(xié)同，負責感知、擾打、釋放無人機蜂群等任務，協(xié)同方式依托長機僚機式協(xié)同實現(xiàn)；在遠距，五代機進行后方指控、電子戰(zhàn)飛機進行遠距離支援干擾。

▲ 圖3 基于分層式有/無人機協(xié)同作戰(zhàn)示意圖

3.3.2　協(xié)同作戰(zhàn)配置方法

在分析“遠距—中距—近距”分層實施的基本協(xié)同思路的基礎上，進一步考慮基于分層式有/無人機協(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/無人機協(xié)同作戰(zhàn)配置方法

3.3.3　典型作戰(zhàn)運用構想

在分析編隊配置方法的基礎上，以F-35、XQ-58A、EA-18G、無人機蜂群協(xié)同為例，構想美軍未來的作戰(zhàn)戰(zhàn)法。基于分層式有/無人機協(xié)同典型作戰(zhàn)運用構想如圖4所示，對地攻擊中，可以構建“F-35A有人機后方指控—XQ-58A忠誠僚機居中—小精靈無人機蜂群前突”的作戰(zhàn)方式，形成分層效果。F-35A戰(zhàn)斗機作為指控節(jié)點與XQ-58A、F-22保持通信；X-58A無人機是隱身無人機，可掛載小直徑炸彈、空對空導彈；無人機蜂群采用網絡協(xié)同作戰(zhàn)，實施近距離電子攻擊和偵察；EA-18G攜帶ALQ-99干擾吊艙支持遠距離支援干擾和隨隊干擾。

▲ 圖4 基于分層式有/無人機協(xié)同典型作戰(zhàn)運用構想

F-35A、EA-18G、X-58A編隊飛行。在遠距離，F(xiàn)-35A作為指控機［2］，對XQ-58A實施指控，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施遠距離支援干擾；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”包絡中的地面雷達、電子偵察等裝備實施感知、干擾、打擊等任務，在即將抵近敵方“反介入/區(qū)域拒止”包絡中釋放無人機蜂群，EA-18G對敵實施隨隊支援干擾；在近距離，無人機蜂群突入敵方“反介入/區(qū)域拒止”作戰(zhàn)區(qū)域，對敵地面雷達組網實施分布式干擾，以協(xié)同有人機實施穿透進攻。主要實現(xiàn)三個功能［12］：

（1）在高強度作戰(zhàn)的拒止區(qū)域內延伸通信。小型自主無人機集群進入拒止區(qū)域后，能夠立即自適應組建低截獲網絡，進行系統(tǒng)內的交互協(xié)同，基于雙向數(shù)據(jù)鏈支持信息防區(qū)內對防區(qū)外的數(shù)據(jù)回傳，以及防區(qū)外對防區(qū)內的身份調整和重新規(guī)劃航跡，加強極端環(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）在高強度作戰(zhàn)的拒止區(qū)域內自主決策。突防進入拒止區(qū)域后，小型自主無人機集群具備高優(yōu)先級目標實時分配的能力，合理分配時敏目標，摧毀高優(yōu)先級目標，確定處于執(zhí)行特定任務的最佳位置的分布式抵近裝備，然后協(xié)調其擾騙行動，開展防區(qū)內的精確壓制、欺騙干擾，為后續(xù)航空兵打擊建立電磁機動通道。

（3）在高強度作戰(zhàn)的拒止區(qū)域內擴展感知［13］。依托小型自主無人機集群高度抵近敵拒止區(qū)域，依托延伸網絡回傳信息，相當于將突防編隊的空中態(tài)勢感知有效延伸至拒止區(qū)域內，解決傳統(tǒng)遠距離探測對高強度作戰(zhàn)的拒止區(qū)域內感知不足的難題。

4 美軍有/無人機協(xié)同關鍵技術及存在問題

4.1　有/無人機集群指控技術及存在問題

有/無人機協(xié)同提高了遂行未來空戰(zhàn)場復雜任務的能力，但是也造成了有人機、無人機平臺數(shù)量、類型的增加和擴展。有/無人機集群指控技術需要解決三個問題：一是解決大量異構分布式無人機蜂群的任務規(guī)劃與管控難題；二是戰(zhàn)場態(tài)勢不斷變化對無人機蜂群的動態(tài)重構需求；三是構建良好的人機交互與任務協(xié)調機制，加速推進有人機空中指控無人機的能力。美軍關于集群指控技術相關項目有6個，包括“拒止環(huán)境中協(xié)同作戰(zhàn)”、“進攻性蜂群使能技術”、“天空博格人”、“小型作戰(zhàn)單元體系增強”、“體系集成技術和實驗”、“分布式作戰(zhàn)管理”項目。本文對6個項目進行整合分析，將美軍當前研究內容分為了四類。一是分布式作戰(zhàn)管理研發(fā)的決策助手被集成到機載軟件中，幫助指控有人機和無人機參與的復雜空戰(zhàn)，并提供有限的傳感器和通信聯(lián)網能力。二是研究了單架無人機自主、無人機編隊自主協(xié)同（含蜂群作戰(zhàn)戰(zhàn)術協(xié)同、自主智能軟件算法）、指控無人機的人機協(xié)同能力、自適應指揮控制技術、模擬環(huán)境平臺開發(fā)、綜合開放式架構，總體思路示意圖如圖5所示，通過以上技術實現(xiàn)分布式系統(tǒng)開放架構下多無人機協(xié)同自主、單個飛行器自主、人機接口展現(xiàn)的監(jiān)控界面，實現(xiàn)尋找、執(zhí)行、跟蹤、識別、打擊目標等目的。三是在此基礎上，提出了自主起降、自主避障、躲避危險氣象條件、自適應任務規(guī)劃等多項無人機自主協(xié)同的要求，進一步提高了無人機編組的協(xié)同能力。四是在“反介入/區(qū)域拒止”環(huán)境下適應和響應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，演示無人機系統(tǒng)在“反介入/區(qū)域拒止”環(huán)境下適應和響應意外威脅的能力，針對“反介入/區(qū)域拒止”環(huán)境試驗很少。一旦通信被降級或拒止時，在無人指導的情況下完成任務目標的難度就變大。

▲ 圖5 總體思路示意圖

美軍目前的研究已經大力推進了有/無人機協(xié)同的自由性、靈活度和環(huán)境適應力，但從其項目資料來看，還存在以下問題：一是針對無人機協(xié)同與“拒止環(huán)境中協(xié)同作戰(zhàn)”等試驗相結合，當前只是驗證協(xié)同功能的實現(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主戰(zhàn)無人機裝備的指控領域研究較少，目前僅完成采用一架C-130運輸機在30 min內回收4架小精靈無人機的實戰(zhàn)試驗；三是對無人機指控的數(shù)量較少、規(guī)模擴展性有限。隨著規(guī)模增加，不論在理論，還是系統(tǒng)實現(xiàn)上，集群指控的難度會呈指數(shù)上升。而從當前資料來看，6種項目在無人機數(shù)量驗證上距離上百架協(xié)同的目標還有很大差距，當前針對RQ-23“虎鯊”無人機為測試平臺，僅實現(xiàn)了6架真實和24架虛擬無人機在“真實—虛擬—構建”環(huán)境中開展試驗，驗證了無人機蜂群在強對抗環(huán)境中針對未知威脅的適應能力。美國國防部已經完成由3架F/A-18E/F“超級大黃蜂”飛機空中快速投放103架“灰山鶉”無人機，共同執(zhí)行低空情報偵察和監(jiān)視任務的案例，蜂群可以在高空停留超過20 min，編隊中的任一無人機的進入或離開不會影響作戰(zhàn)任務的執(zhí)行。綜上，雖然美軍已經驗證了無人機協(xié)同，但無人機指控數(shù)量和規(guī)模擴展性有限；四是尚無對無人機指控無人機蜂群的研究。以上6個項目主要關注的是有人機對無人機蜂群指控領域的技術突破，對于無人機指控小型化無人機蜂群等研究基本處于空白階段，制約了美軍有/無人機協(xié)同達成任務的多樣性。

4.2　有/無人機低截獲/低探測概率通信技術及存在問題

強對抗體系下，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，既要滿足強對抗環(huán)境下的各類協(xié)同，也要在敵“反介入/區(qū)域拒止”包絡內降低自身被發(fā)現(xiàn)概率。美軍關于低截獲/低探測概率通信技術相關的項目有3個，包括“彈性分布式通信”、“極端射頻頻譜條件下的通信”、“任務優(yōu)化動態(tài)適應網絡”。本文對3個項目進行整合分析，將美軍當前研究內容分為四類：一是采用極低功率甚至零功率通信技術達到隱蔽作戰(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和無人機均作為獨立戰(zhàn)術單元，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”機載通信系統(tǒng)對數(shù)據(jù)格式進行轉換，推送了臨近飛機以外地面或空中的每個平臺的位置數(shù)據(jù)。

▲ 圖6 獨立戰(zhàn)術單元系統(tǒng)示意圖

本文將以上項目進行整合分析，總結得到以下結論：研究的低截獲/低探測概率通信技術能夠提供彈性、抗干擾、遠距的通信能力，能夠動態(tài)調整通信參數(shù)以適應動態(tài)變化的傳輸需求和組網環(huán)境，實現(xiàn)不同類型、波形、協(xié)議的作戰(zhàn)飛機間的互聯(lián)互通。但仍存在3個問題，一是未開展未來復雜對抗環(huán)境中的有人機與無人機、無人機與無人機之間信道高效傳輸?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，應用于F-35A與F-22之間的數(shù)據(jù)轉換，其中有18項測試目標僅有9項完成，其他均出現(xiàn)連接斷開的情況［14］。二是指控信息過載問題。有人機與無人機的實時控制存在信息過載問題，尤其是未來五代機、忠誠僚機等大規(guī)模兵力聯(lián)網組合協(xié)同時，該問題更加凸顯。三是低截獲/低探測概率通信技術當前僅重點整合于Link-16數(shù)據(jù)鏈，并未整合接入其他數(shù)據(jù)鏈。

4.3　有/無人機協(xié)同態(tài)勢感知技術及存在問題

由于有人機、無人機攜帶的各個傳感器針對目標類別和參數(shù)不同，要想得到完整、詳實的戰(zhàn)場態(tài)勢情況，必須實現(xiàn)有人機與無人機的協(xié)同態(tài)勢感知。美軍關于協(xié)同態(tài)勢感知技術的項目包括“戰(zhàn)場對抗環(huán)境中目標識別與適應”等，依托機器學習、遷移學習等智能算法和人工智能芯片，實現(xiàn)戰(zhàn)場態(tài)勢目標的自主認知、有效融合，幫助指揮員快速定位、識別目標并判斷其威脅程度。

本文將項目技術進行整合分析，得到美軍目前研究包括如下技術：一是基于深度學習的異質態(tài)勢融合識別技術，克服先驗知識缺乏等問題，完成態(tài)勢感知融合和識別；二是基于在線識別的態(tài)勢預測技術，可獲取分類、完整和可靠的態(tài)勢預測結果；三是研究特征提取、認知機理、密集編隊感知規(guī)避、分布式信息融合、集群態(tài)勢共享、目標協(xié)同檢測、識別與跟蹤等技術［15］。當前，美軍在有/無人機協(xié)同態(tài)勢感知方面已經取得不少成果，但仍然存在部分問題，最為典型的就是復雜組網中有人機、無人機協(xié)同態(tài)勢感知融合共享的準確性和實時性問題。

4.4　有/無人機協(xié)同認知電子戰(zhàn)技術及存在問題

認知電子戰(zhàn)的實施面臨著戰(zhàn)場態(tài)勢變化、模型構建復雜等難題，構建“戰(zhàn)場態(tài)勢——最優(yōu)策略”的難度比較大，在確定攻防策略、構建對抗模型等方面存在問題，必須采用基于深度強化學習的方法進行智能決策?；谏疃葟娀瘜W習的方法構建智能決策模型，主要結合作戰(zhàn)過程中無人機的自主決策開展技術研究。無人機執(zhí)行任務中，接收有人機指控系統(tǒng)發(fā)送的指令，但在復雜作戰(zhàn)環(huán)境下，必須通過智能決策技術，即利用先驗知識、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“自適應電子戰(zhàn)行為學習”。自適應電子戰(zhàn)行為學習系統(tǒng)的目的為開發(fā)實時檢測、分析、對抗的無線通信戰(zhàn)術級系統(tǒng)。自適應電子戰(zhàn)行為學習系統(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，解決傳統(tǒng)電子戰(zhàn)干擾必須先記錄敵方信號波形，在實驗室進行技術分析后才能開展有效干擾的問題，自適應電子戰(zhàn)行為學習系統(tǒng)的研究能夠有力推進美軍在戰(zhàn)場復雜電磁環(huán)境下針對未知信號快速識別干擾的難題。

▲ 圖7 自適應電子戰(zhàn)行為學習系統(tǒng)示意圖

除此之外，還有“自適應雷達對抗”、“認知干擾機”、“怪獸認知電子戰(zhàn)”等項目。這些項目研究的問題包括：一是采用人工智能方法研究復雜電磁環(huán)境下未知威脅和網絡化目標偵察識別問題；二是通過基于機器學習的自主推理，對抗新型未知信號和網絡化多目標的問題；三是通過人工智能算法，進行干擾效果在線檢測評估的問題。以上項目的研究，將會提高美軍未來復雜戰(zhàn)場環(huán)境下對未知目標威脅信號，以及網絡化目標的自主感知、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，得到如下結論：一是實現(xiàn)了量級的提升，當前美軍已經將干擾先進通信系統(tǒng)所需的分析時間從傳統(tǒng)的幾個月縮短至幾分鐘，標志著實戰(zhàn)決策干擾的重要跨越；二是“自適應雷達對抗”項目，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信號，隨時調整干擾策略，目前取得了重大突破，并進行了飛行測試，部分技術已經用于“下一代干擾機”等裝備中。

美軍在有/無人機協(xié)同認知電子戰(zhàn)方面已經取得不少成果，但仍然存在部分問題：一是雖然“自適應電子戰(zhàn)行為學習”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技術主要運用于美陸、海軍“復仇女神”、“下一代干擾機”等項目，相比之下，美空軍在此方面要相對落后，目前僅開展了“怪獸認識電子戰(zhàn)”項目，直到目前還沒有出現(xiàn)具體應用設想或場景。總之，美軍有/無人機協(xié)同認知電子戰(zhàn)方面總體進展稍顯緩慢。

5 美軍有/無人機協(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/無人機協(xié)同作戰(zhàn)的發(fā)展，如馬賽克戰(zhàn)強調的是有人機釋放大量單個功能的智能無人機，接敵后構建多個節(jié)點實施體系化作戰(zhàn)，這些新型概念正在推進美軍不斷更新有/無人機協(xié)同的作戰(zhàn)運用方式［17］，例如，有人機與忠誠僚機協(xié)同、有人機與無人機蜂群組網協(xié)同、有人機與無人機構建分層作戰(zhàn)等，以遂行各種復雜作戰(zhàn)概念下的強對抗性作戰(zhàn)任務。未來聯(lián)合作戰(zhàn)下，美軍可利用五代機，甚至是六代機構建強大的協(xié)同組網，通過先進指揮信息網絡與無人機隨機編隊，構建“偵察—干擾—打擊—評估”的全流程閉環(huán)作戰(zhàn)體系；或將無人機作為電子干擾和火力摧毀的空中平臺，對敵實施強干擾或反輻射攻擊，后續(xù)依托有人機進一步開展火力摧毀，以突顯其體系作戰(zhàn)的效能。

5.2　大力推進忠誠僚機，嵌套使用組合打擊

相對于其他協(xié)同方式來講，有人機與忠誠僚機協(xié)同的作戰(zhàn)優(yōu)勢尤為明顯，忠誠僚機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)實施電磁攻擊、引導敵方雷達開機等，戰(zhàn)術戰(zhàn)法靈活多樣，美軍認為“有人機＋忠誠僚機”的空中作戰(zhàn)體系打擊傳統(tǒng)的防空系統(tǒng)效果很好，有/無人機協(xié)同的作戰(zhàn)效能將進一步提升，未來美軍很可能會依托“忠誠僚機”實施嵌套式、組合式打擊。美軍忠誠僚機典型作戰(zhàn)設想如圖8所示。

圖8 美軍忠誠僚機典型作戰(zhàn)設想

5.3　大力發(fā)展智能無人機，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)損風險控制在能夠接受的范圍內。要大力發(fā)展多功能一體化無人機，能夠確保無人機在偵察、干擾、攻擊等功能靈活切換，有效支撐多功能一體化無人機在有人機協(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，以便靈活構建無人機蜂群，帶動微小型無人機發(fā)展。美軍為了進一步推進馬賽克戰(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，同時加強人工智能對無人機的控制，以確保多架無人機的自主作戰(zhàn)能力，從而推進有/無人機的靈活編隊協(xié)同。

6 結束語

有/無人機協(xié)同作戰(zhàn)作為新概念和新技術結合的產物，將大大改變未來作戰(zhàn)的方式和形態(tài)。本文針對美軍有/無人機協(xié)同作戰(zhàn)現(xiàn)狀、協(xié)同運用構想、關鍵技術、發(fā)展趨勢開展了探析。在已有經驗的基礎上，應加快推進有/無人機協(xié)同的交互控制、智能決策、自主組網、認知對抗、低截獲高速數(shù)據(jù)鏈、無人自主編隊等關鍵技術研究，不斷推進人工智能技術與有/無人機協(xié)同方向的并軌，對促進有人機與無人機協(xié)同作戰(zhàn)等領域的研究具有參考和借鑒意義。