《确定自主小型无人机飞行器蜂群的组成和搜索模式》

美国军方正在开发大型无人驾驶飞行器蜂群，这将降低飞行员的风险，并提高应对同行对手时的灵活性。本研究对空军特种司令部目前在确定无人飞行器的预期成功率时所考虑的战略进行了评估，这些战略受距离、预算和特定场景假设的限制。我们将任务成功率定义为在一个 10×10 公里的模拟搜索区域内，飞行器蜂群发现并跟踪指定目标的比例。通过模拟，我们发现根据预算和目标探测情况，Altius-900、Dominator 和 Voly 的任务成功率最高。我们的研究结果为无人机的未来应用提供了支持，并让我们更深入地了解了哪些属性对空军特种作战司令部的任务成功最为重要。

图 1. AFSOC A2E 简报（左）和未来战斗（右）所定义的现状（AFSOC，2022 年）

1 引言

如表 1 所示，空军目前部署的第 4 和第 5 组无人机（UAV）是重量超过 1320 千克的无人机，由地面控制站通过卫星通信进行控制。未来的目标是让地面控制人员掌握从我们的研究中获得的最新见解，使他们能够提高无人机群的性能。这一新能力将使我们的战斗减少对卫星的依赖，最大限度地降低人为风险，从而形成一支更灵活、更有效的部队。空军部长查尔斯-布朗（Charles Q. Brown）将军在其 "加速变革或失败 "的指令中指出："我们必须专注于联合作战概念，通过联合全域指挥与控制，快速推进数字化、低成本、高科技的作战能力"，这说明了技术先进的军队的必要性（布朗，2022 年）。目前，空军特种作战司令部（AFSOC）的发展工作正处于基础阶段，使用 "警戒精神"（VS），这是一种多功能控制站能力，提供软件、模拟和自主性，旨在任务和控制多个无人系统。截至 2023 年，AFSOC 的大型无人机由一名飞行员和一名传感器操作员控制，但未来的目标是从能够自主运行的大型无人机中部署小型无人机。此外，如图1所示，美国战地指挥和控制中心只在有争议或被封锁的空域部署小型无人机，以尽量减少开支和人员伤亡。

图 1 左侧图片展示了美国海军陆战队目前和未来的新一代自适应机载企业（A2E）。目前，无人机由不同的地面站和不同的机组人员操作和控制。然而，未来的 A2E 将有一个多功能控制站，偏离 1:1 的控制方式，以便在有争议的空间获得竞争优势。右图显示了美国海军陆战队从 2024 年开始采用杀伤链方法增强作战能力的计划。任务分为允许区域、有争议区域和拒绝区域。允许区域包括第 4 或第 5 组无人机的通信组件和部署地点。在有争议地区，第 1 或第 2 组无人机跟踪、瞄准和打击被拒空间的敌军。要想取得成功，美国海军陆战队需要知道哪些小型无人机能够成功完成任务，以及部署后应该如何行动。本研究探讨了部署策略、使用哪种无人机以及哪种配置最有效。我们重点利用美国空军司令部和 MITRE 提供的理论来指导我们的研究。