无人机“蜂群” 的作战模式

2018 年 7 月 1 日 无人机

无人机蜂群概述

无人机“蜂群”是指将多种任务载荷的低成本小型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。

无人机“蜂群”任务类型示意图

生物集群现象启示出无人机集群作战样式

无人机“蜂群”和“集群”是近年来出现的概念，是无人机技术、网络技术、智能控制技术等新型技术高度融合的产物。从严格的意义上讲，无人机“蜂群”和“集群”是两个不同的概念，有一定的联系也有一定的侧重，二者都体现了编队无人机数量多的特征，都是受生物集群行动而触发灵感产生的仿生作战样式。“集群”主要用于区别过去少量同类型或不同类型有人无人飞机的编队，“蜂群”一般特指数量巨大的同类型无人机编队协同飞行；从广义上讲，可以认为二者是一个概念的不同表述。目前，国际上唯一一例无人机“集群”作战事件是2018年1月5日俄罗斯军队成功抵御了敌无人机“集群”攻击事件，虽然这次规模不大、协同程度不高，但是，这标志着无人机“蜂群”作战已经从概念进入实战。

中国无人机蜂群

单机行动型无人机

测试119架的无人机群

在去年举办的中国四川国际航空航天展览会上，开幕当晚，中国无人机群以全新方式横空出世：一次起飞千架无人机，进行空中编队表演公开，这是精心打造全球首场无人机高空表演。参与表演 1000架小型无人机在音乐声中，在空中不时变换成飞行队伍，机上闪烁着多彩的灯光，拼成不同的图案，在夜空画出一幅幅美好寓意的光影佳作。

上千架无人机可以进行复杂的编队飞行，以组成不同的图案，且不会发生碰撞，这本身说明，我们已经突破无人机编队飞行的诸多技术难点。比如：人工智能、网络信息、通信及遥控技术等等，任何一项都不是小事。美国不管承认与否一样被甩开了，美国举办过类似的表演活动吗？目前的许多中国企业都可以办到，也开始为各类活动提供相关的表演了，只是规模小点。

目前的表演属于程序控制的，整个表演是通过事前编制的系统来进行的，不是太复杂，却意味着，我们已解决了无人机在空中的准确定位技术，以及机群控制技术。

有人将这次表演称为：空前盛况，精美绝伦！非常不错的评价，这是一场不错的视听享受，但是中国科研人员拼命式的要搞定一千架的空中表演真是事出有因，不是为好玩，背后代表的军事意义更为深远。

如果将千机表演的技术扩展到军用无人机的使用上，那么对现代作战将是变革式的影响。目前按技术的限制，军用无人机的活动几乎为单机的，如果能实现大机群编队飞行，那么将彻底改变现代战争的方式。

也许未来的无人机作战方式就是，数以千计的无人机组成的大型集群，可以编入各种不同的无人机，以适应对不同的情况。不再以侦察为主，兼顾攻击，可以主动搜索与摧毁敌人的一切地面目标，如：指挥所、车辆、工事等。

人工智能的应用让无人机群的作战行动就是自动的，自动编队，自动搜索目标，自动攻击目标等。至于作战中的损失，也许可以不用考虑了，数量太多了，损失起来不心痛的，也许击落它的代价比它造成的损失更大。一个无人机编队就可能歼灭掉对手大量的机械化部队，从而让一场地面进攻变成灾难。这回大家明白，为什么无人机群弄得越大越好？越大越难越有意义。

如今一场由小型无人机组成的千架编队，看到我们已经在许多技术上，已经获得解决，那么也许就如何将其应用到军用无人机上，相信不久的将来我军就会拥有具备实战能力的军用无人机群了。

国外无人机“蜂群”发展现状

美国在2016年发布的《小型无人机系统飞行规划2016—2036》中，从战略层面提出了“蜂群”“编组”等新型作战概念，近年来，美军通过项目、计划和作战概念驱动，开展了一系列关于无人机“蜂群”的研究、试验和演示验证项目。

美国国防部高级研究计划局（DARPA）实施的“小精灵”项目，就是把具备自主协同和分布式作战能力、可回收的小型无人机组成蜂群，执行情报监视侦察、压制防空系统、电磁战、网络战和其他可拓展的任务，减小造价高昂的多用途有人空中平台在强对抗战场环境下承担的风险，同时降低作战使用成本，提高战术使用灵活性。目前项目已经进入第三阶段，将在C-130运输机上实施多架无人机的发射和安全回收试验。

美国海军研究局（ONR）开展了“低成本无人机蜂群技术”项目，完成40秒钟内在海上连续发射30架无人机以及无人机群编组和机动飞行试验。项目采用陆基或舰基多管发射装置，可以每秒一架速度发射上百架小型无人机，可执行巡飞、情报、吸引火力、通讯干扰等任务。

2016 年10月26日，美国海军3架F/A-18E/F“超级大黄蜂”战斗机一共投放了103 架SCO项目资助发展的“灰山鹑”（Perdix）小型无人机，这群小型无人机演示了集体决策、自修正和自适应编队飞行。在试验中，Perdix无人机彼此间可进行通信联络，具有环境感知能力和互相寻找、组队能力，整个机群无领袖，可允许每架无人机进入或离开整个机群系统，并且整个机群系统。可以看出，该项目已经完美地诠释了无人机“蜂群”的三大特点：无中心化、自主化、自治化。

无人机蜂群主要作战模式

无人机“蜂群”主要利用大型陆海空平台搭载大量无人机，在特定区域释放或发射，形成战斗集群，无人机群通过自主协同和数据共享，实现飞行控制、态势感知、目标分配和智能决策，遂行集群系统侦察、电子干扰、网络战、网电复合瘫痪、集群轰炸、联动侦察打击等作战任务。主要有以下两种作战模式。

侦察探测模式

对陆地、海面大型目标的搜索发现、定位跟踪无异于“大海捞针”，利用外部手段（例如天基探测）实现目标概略定位后，通过无人机“蜂群”完成大面积覆盖式扫描探测与跟踪是未来一种典型的作战模式。在该模式中，利用重构宽频带天线、超宽带低噪复用信道等技术，实现侦察、干扰、探测、通信4种功能在系统架构、天线设计、信道复用、数据处理、信息融合等层面的一体化，解决无人机“蜂群”在有限载重下的载荷复用问题。同时，蜂群内部各无人机之间通过位置共享、探测信息共享、多源/多模信息融合，可高效实现蜂群整体对目标的多基线测量、交叉定位、信号特征增强、交叉印证，最终实现对目标的发现、识别、跟踪。

攻击模式

无人机“蜂群”通过自主规划能力、编队协同、人机接口和开放式架构，适应带宽限制和通信干扰，减少任务指挥官的认知负担，支撑拒止环境下协同作战。由于自身平台限制，无法携带常规杀伤武器，因此在目标打击阶段可行的方式有以下几种：一是智能精确打击模式，蜂群内部互相协作，自主选择目标、攻击形式、编队形式，通过多点、多次、快速打击，以小火力实现对重点目标、关键部位的精确打击，起到“四两拨千斤”的效果；二是超高速攻击模式，将无人机平台自身转化为动能武器，以大于5马赫，甚至达到20马赫的高速攻击，使得传统防御系统面临“清零”危险；三是电磁干扰压制模式，即不采用传统的杀伤性武器系统，利用自身携带的多功能侦察干扰一体化载荷，对目标实施电磁干扰压制。

无人机“蜂群” 未来信息化战争的作战模式

生物集群行为是一种普遍存在的自然现象，生物界中的细菌、昆虫、鸟类、鱼类、水生动物和人都会出现集群行为。在生物群体中，个体的感知/行动能力有限，遵循简单的行为规则，却能够通过相互协作完成迁徙、觅食、筑巢、御敌等复杂的团队活动，在群体层面上呈现出有序的自组织协调行为。无人机“蜂群”是伴随着无人机协同控制技术和人工智能技术发展而来的新型作战样式，它继承了生物集群行为，是基于一定智能化的无人机编成群组，通过生物仿真计算模拟生物集群行为策略，按照去中心化方式实施管理，实现高度智能自主的协同作战活动。由于单个无人机所能携带的任务载荷较为单一，执行任务能力有限，通过多架无人机的能力互补和行动协调，能够实现整个系统的效能提升。

无人机“蜂群”具有行为主体的简单性、组织结构的分布式和集群系统的智能化等特征。首先，每个无人机遵循简单的行为规则，仅具备局部的感知、规划和通信能力，并针对外部环境做出简单的反馈行为。其次，无人机“蜂群”具有分布式的组织结构，整个“蜂群”系统中不存在中心节点，通过个体间的信息交互而实时改变自身的行为模式，以适应复杂的动态环境，而且整个系统具有较强的鲁棒性，不会因为某个或部分个体的故障而对整体造成影响。此外，无人机“蜂群”系统通过调整个体的自身状态来增强群体的生存能力，能够通过环境反馈的状态适应性地改变自身行为，实现策略、经验的学习，通过良好的自组织行为和智能自主行为来解决较为复杂的问题，实现较复杂的任务。

国内对无人机任务规划与协同控制问题的研究起步相对较晚，通过近几年的努力，国内相关研究机构如国防科技大学、西北工业大学、北京航天航空大学等单位在多无人机自主协同控制、任务分配、战术规划等方面取得了较多的成果。中国电子科技集团于2016年10月进行了67架固定翼无人机的集群编队飞行，之后，于2017年5月和2017年12月，分别进行了119架和200架小型固定翼无人机集群试验，演示了密集弹射起飞、空中集结、多目标分组、编队合围、集群行动等概念，突破了无中心集群整体控制、实时集群任务规划、机载小型高动态无线自组网等核心技术，并在实际试飞中得到了验证。南京航空航天大学也开展一系列研究和试验工作，实现了一站36架无人机集群发射和编队飞行，一站6架无人机两两编队飞行，一站8机（涵盖四种类型无人机）编队飞行与协同作战，完成了2架固定翼与20架旋翼无人机集群飞行的演示验证试飞工作。

“蜂群”技术未来可能会融入所有武器系统中，既可以无人机间组网，也可以有人机和无人机组网，甚至也可以与卫星、地面装备、舰船等装备进行跨域、异构组网。总之，“蜂群”作战是未来空战的一个重要模式，是争取未来空战胜利的重要作战方式。在有人机的监控和指挥下，使无人机具备“蜂群”式协同作战能力，将无人机“蜂群”整合至现有作战体系之中，可以提高有人机与无人机的战场生存概率，提高作战效率，从而能够有效执行多样、复杂的任务。

本文来源：科普时报