世界各地的军队现在正在开发和构想无人机群。蜂群由多个无人驾驶飞行器(UAV)组成,具有一定的自主性,可以导航和感知周围区域。与 "捕食者 "或 "死神 "相比,它们更聪明、更自主,被设计为自行起飞和降落,自行飞行任务集,自行在空中加油,并自行穿透敌人的防空设施。

在最近和正在进行的叙利亚、也门和纳戈尔诺-卡拉巴赫的冲突中,无人机的使用凸显了大规模应用无人驾驶和自主平台的意义和效用。这种蜂群也迫使对手消耗弹药和其他军事资源,从而以一种能够进一步精确攻击或电子反制的方式发出阵地信号。

无人机群的发展和该技术在各国的进一步发展将在后面的段落中介绍。

美国:美国蜂群计划

为了保持领先地位,美国一直在大力投资于无人机群的研究和开发。美国蜂群计划中的三项发展特别令人感兴趣:Perdix无人机蜂群、低成本无人机蜂群技术(LOCUST)、机器人智能体指挥和传感的控制架构,即CARACaS系统

Perdix无人机群。2016年10月,美国战略能力办公室(SCO)在加利福尼亚发射了一个由103架Perdix无人机组成的蜂群。这些无人机是从三架F/A-18 "超级大黄蜂 "战斗机上发射的,表明美国空军有能力结合其先进的空中优势和 "尖端创新 "来使用蜂群技术的发展。

Perdix无人机是一种微型无人机,因为它的翼展不到30厘米--使它成为在城市环境中运行的理想选择。它有两组机翼,一个小型电池组,以及一个内置摄像头。这是一个简单的设计,起源于2011年麻省理工学院的林肯实验室,后来被SCO拿去做实验。无人机被装在一个小盒子里,可以从战斗机上的照明弹分配器中弹出,这是一个重要的解决方案,因为它意味着这些系统可以轻松地安装在现有的飞机上。该蜂群展示了先进的行为,"如集体决策、自适应编队飞行和自我修复"。它被比喻为一个集体有机体,共享一个分布式大脑进行决策,并像自然界中的蜂群一样相互适应。

Perdix系统相互连接并自行形成蜂群,不需要操作员的微观管理。即使一些系统死亡,蜂群也能做出反应,重新制定模式或完成任务,这意味着一架Perdix无人机的失败不会导致其他无人机放弃任务。Perdix微型无人机演示如上所示。

LOCUST计划。Perdix无人机表明向自主运作的硬件迈进,而LOCUST计划是指所使用的软件。LOCUST目前正被用于Coyote(丛林狼)无人机,该无人机从一个平台上发射--与目前美国海军舰艇上的反舰导弹发射器一致。被认为是获得攻击能力的一种更便宜的方式,LOCUST计划有可能取代单一的、昂贵的反舰导弹。LOCUST系统在40秒内至少发射30个 "丛林狼 "无人机,然后在飞行过程中进行同步,形成蜂群。30架无人机群的价格约为50万美元,单机价格仅为1.5万美元,LOCUST的成本不到目前部署的价值百万美元的鱼叉反舰导弹的一半。LOCUST的具体目的是利用低成本的无人机,如Coyote--无人机是可消耗的,因此如果一个被摧毁,"其他的无人机会自主地改变其行为以完成任务"--进入进攻层面。

CARACaS计划。最后,美国蜂群计划的第三个发展可以在CARACaS计划中找到。CARACaS开发的软件和硬件都可以安装在美国海军的任何船只上,这说明走向自主系统的过程正在多个战场上发生。CARACaS目前用于小型无人船--但也可用于任何船只--并使用群集技术进行操作,使船只能够相互沟通。这个项目背后的想法是,昂贵但重要的日常任务,如港口巡逻,可以委托给一个无人监督的系统。海军的CARACaS系统正在消除 "水手生活中枯燥、肮脏和危险的任务"。

小精灵计划。美国国防高级研究计划局(DARPA)也展示了X-61A Gremlin空中发射无人机。DARPA的 "小精灵 "计划背后的想法是将像C-130这样的货运飞机变成母舰,能够在远离敌人防线的地方发射和回收成群的小型无人机。小精灵 "飞行器长约14英尺,加满燃料后重约1,600磅。这比Perdix微型无人机大得多。

最初展示的是回收四个Gremlins,从长远来看,一个C-130可以回收多达16个这样的飞行器,这取决于操作要求。从概念上讲,"小精灵 "也可以从F-16战斗机、B-52战斗机和其他飞机上发射,只需对飞机进行少量改装。这可以大大改变蜂群中的系统数量。

这将为军方开辟一个可能性的世界,允许部署小型、廉价、可重复使用的无人机群,其传感器和有效载荷与传统的飞机不同。

俄罗斯

俄罗斯军方正在努力开发空中、地面和海上的机器人系统群,其中一些项目已经接近于现实。

早在2017年,在关于 "俄罗斯武装部队机器人化 "的年度会议上,就审议了机器人群的概念。

2018年,俄罗斯国防部MOD的 "ERA军事创新技术城"与高级研究基金会--一个类似于美国 "国防DARPA "的组织--以及莫斯科物理技术学院的科学家一起主办了无人机群试验。

同年,关注无线电电子技术公司,一家国有企业集团,声称到2025年,它将开发一种能够控制无人机群的直升机。

2020年,俄罗斯国防部还用三种不同的无人机类型进行了首次空中蜂群试验,这些无人机在叙利亚被广泛使用,使俄罗斯军队的分层覆盖范围扩大到250公里。

Staya-93计划。俄罗斯国防部的茹科夫斯基和加加林航空学院的科学研究中心目前正在研究Staya-93提案--Staya在俄语中是 "flock"的意思--专注于领导者和跟随者无人机之间的连接和通信,特别是当无人机可能受到对手的广泛反制。

Molniya计划。Kronshtadt设计局最近提出的另一个名为Molniya的蜂群概念涉及从有人和无人的平台上发射多个喷气动力的隐形无人机,进行空中和地面打击,并提供电子战和侦察能力。

到2021年底,俄罗斯军队将获得多功能远程无人机,以提供精确打击,可与有人驾驶飞机以及地面和海基机器人系统一起群起而攻之。这些无人机包括Okhotnik S-70重型战斗无人机和Altius无人机

俄罗斯国防部对军用无人机开发的优先事项包括将人工智能元素引入无人机控制系统,同时进行无人机群开发

2021年4月,俄罗斯国防部宣布,它正在进行一个项目,以创建一个专门的无人驾驶飞行器来识别和打击敌人的潜艇。按照设想,这些无人机将能够利用人工智能的元素在群中运行。俄罗斯国防部暗示,为了容纳必要的设备和武器,可以使用具有大型有效载荷的无人机模型,如S70 Okhotnik或Altius。另一项建议涉及俄罗斯未来的远程隐形PAK-DA轰炸机发射和指挥无人机群。

高级研究基金会正在开发Marker UGV,作为多种技术的试验台,包括地面和空中机器人的人工智能和群集控制。

另一种UGV,即重型Udar,以BMP-3装甲车底盘为基础,设想与无人机和UGV编队协同作战。

正在接受俄罗斯国防部评估的新Kungas概念涉及一组不同大小的UGV,用于情报、监视和侦察以及战斗任务。

俄国防部还在设计一个水下微型机器人群,可以在北极条件下连续工作数小时,同时还在为北极探索设计一个巨大的冰山水下概念,将涉及多个有人和无人的平台。

当谈到利用人工智能进行蜂群 "指挥和控制 "时,俄罗斯军事机构及其专家承认,在开发关键算法方面还有很多工作要做。

中国

中国是最接近美国高密度无人机群能力的国家,开发人工智能授权的自主无人机群。最近,中国电子信息研究院(CAEIT)测试了一个由CH-901无人机组成的48×管状发射无人机群。CAEIT过去曾在2017年展示了一个200个单位的无人机群。中国公司还展示了令人印象深刻的1000多架无人机群,使用四旋翼无人机进行大型公开展示,然而这些无人机是由地面控制的,不具备分布式智能。

中国正在进行现有无人机机群的整合,与军方进行强有力的协作自主作用。它还有一个忠诚的僚机AVIC 601-S '暗剑'正在开发中,它将与第四代和第五代PLAAF战斗机平台一起运行。中国已经保持了一项吉尼斯世界纪录,即同时飞行3,051架预设程序的无人机。

英国

英国可能在2021年中期拥有世界上第一支可操作的蜂群无人机部队,以执行包括在敌方防线内执行自杀式任务和压倒对手防空的任务。皇家空军的№216中队已被赋予测试和部署未来无人机群能力的任务。英国还宣布了 "蚊子项目",这是英国皇家空军的轻量级廉价新型作战飞机(LANCA)无人驾驶忠诚僚机计划的一部分。这旨在到2023年飞出一个联网的无人驾驶僚机。

英国还测试了一个自主的无人机群,每个无人机都携带莱昂纳多的BriteCloud消耗性主动诱饵的变种,作为电子战有效载荷。使用含有电子战干扰器的BriteClouds,无人机能够对作为假想敌综合防空网络代理的雷达发动模拟的非动能攻击。

法国

法国空中客车公司首次为未来战斗航空系统(FCAS)/Systeme de Combat Arien du Futur(SCAF)计划展示了协作式远程载具(RC)群和僚机技术。

其他国家

以色列正在开发蜂群技术,关于这种举措的细节被严密保护。有趣的是,IAI提供了一个基于智能手机的蜂群指挥和控制应用程序,在全球范围内销售。

土耳其已经通过TB-2等国产平台在叙利亚和利比亚证明了成熟的MALE无人机能力,它也有各种蜂群无人机计划。其中最主要的是 "卡尔古(Kargu)"四旋翼飞机,它可以在战术战场上发挥动能攻击作用。在未来的日子里,土耳其正在努力成为一个全球无人机大国。

伊朗是另一个在行动上使用无人机的中东国家。伊朗当局将无人机用于两个主要目的--监视和攻击,伊朗有能力在地平线上和大多数天气条件下执行任务。这些无人机包括有能力投掷炸弹或发射导弹并返回基地的无人机和寻找机会目标的 "神风 "无人机。伊朗当局在后者方面取得了更大的成功,这在2019年沙特油田袭击事件中可见一斑,据称当时使用了伊朗制造的无人机和巡航导弹。虽然在车辆群方面可能有基本的协作自主权,但伊朗和土耳其都没有在其无人机群中展示真正的分布式情报能力。但他们的努力清楚地表明了该技术是如何成熟和扩散的。

印度:无人机群发展

印度陆军展示了一种成熟的进攻能力,由75架具有分布式智能和边缘计算的自主无人机群组成,在2021年1月新德里的印度建军节阅兵期间用神风攻击摧毁了各种模拟目标。在演示中,侦察无人机调查了目标,然后攻击和母舰无人机释放有效载荷和装有炸药的神风特攻队无人机,进行攻击。西方评论家注意到印度陆军演示的几个重要特点,并将其与美国围绕无人机所做的努力相比较,后者往往强调一个大型同质化的蜂群。有人指出,印度的原创工作,在世界上第一次公开展示了异质蜂群的努力,是这一领域可能的发展方向。一家印度初创公司NewSpace Research & Technologies与印度陆军的蜂群开发项目有关。

印度斯坦航空有限公司(HAL)已经公布了空中发射灵活资产(ALFA -S)空中发射蜂群无人机系统,作为其下一代战斗空中编队系统(CATS)的一部分。这是一个独特的计划,它利用空中发射的远程载体和蜂群单位的网络来渗透到有争议的空域。美国空军的空军研究实验室正在与印度就ALFA-S的各个方面进行合作。新空间研究与技术有限公司也是HAL的ALFA计划的合作伙伴。

HAL的CATS计划的另一个组成部分是 "勇士 "忠诚翼人资产。这是为防空和进攻性打击任务准备的,将与印度的Tejas LCA和即将到来的AMCA第五代作战飞机一起以载人和无人机组队(MUM-T)的方式使用。值得注意的是,印度被本土研究的力量和政府的 "印度制造 "所推动,以拥抱颠覆性技术,这在某些领域与世界各地发生的类似努力不相上下。HAL在班加罗尔举行的2021年印度航空展上公布了勇士号的第一个1:1模拟模型。

三家印度初创公司在印度空军组织的为期三年的蜂群无人机竞赛中获胜。"蜂群架构"奖由前印度空军军官Sameer Joshi经营的新空间研究与技术私人有限公司获得。顺便说一下,新空间公司最近从印度陆军赢得了1500万美元的蜂群无人机订单。"通信架构"奖由德里科技大学团队与阿达尼防御公司合作获得,"无人机架构"奖由Dhaksha无人系统公司获得。

IAF构思了2018年10月3日启动的 "梅哈尔-巴巴蜂群无人机竞赛",以鼓励开发蜂群无人机,在不同领域中使用。该竞赛的名称是为了纪念已故空军准将梅哈尔-辛格,他在IAF的同事和崇拜者亲切地称为 "Baba"梅哈尔-辛格。它的概念是为蜂群无人机技术发展专有的设计、开发、制造和生产的 "低成本-高影响 "解决方案。该竞赛只对本地人才和本地初创企业开放。

无人机群的特性

美国战略能力办公室(SCO)实际上并没有创造出蜂群;麻省理工学院(MIT)的工程学生采用了 "全商业组件设计"。因此,如果无人机蜂群技术足够容易获得,以至于学生可以开发它,全球扩散几乎是不可避免的。因此,新的无人机技术正在被各个国家迅速部署。

创建任务分配算法。创建无人机群从根本上说是一个规划问题。无人机可以很容易地在电子商店买到,或者就像伊拉克和叙利亚伊斯兰国那样用胶带和胶合板建造。无人机群的挑战是让各个单元一起工作。这意味着开发通信协议,以便它们能够共享信息,管理无人机之间的冲突,并共同决定哪些无人机应该完成哪些任务。要做到这一点,研究人员必须创建任务分配算法。这些算法允许蜂群将特定的任务分配给特定的无人机。一旦创建了算法,它们就可以随时共享,只需要在无人机上进行编码。

人工智能(AI)的利用。国家安全和人工智能方面的专家争论的是,单一的自主武器是否能够充分区分民用和军用目标,更不用说数千或数万架无人机。据美国的人工智能专家称,在某些狭窄的环境中,这种武器可能在50年内就能做出这种区分。他们认为,人工智能还不能管理战场上的复杂情况。

先进的蜂群能力。先进的蜂群能力,如异质性(不同大小的无人机或在不同领域运行的无人机)和灵活性(轻松增减无人机的能力)仍然相当新颖。然而,让无人机协作并投掷炸弹是可以实现的。

涉及的风险量。无人机群恶化了致命的自主武器所带来的风险。即使一个精心设计、测试和验证的自主武器击中错误目标的风险只有0.1%,但如果乘以数千架无人机,仍然意味着巨大的风险。

无人机通信。无人机通信意味着一架无人机的错误可能会传播到整个蜂群。

涌现行为。这是一个术语,指的是由单个单元的行为导致的复杂的集体行为,是蜂群的一个强大的优势,允许像自我修复这样的行为,在这种情况下,蜂群会改革以适应无人机的损失。但是,涌现行为也意味着每个无人机共享的不准确信息可能导致集体错误。

无人机群未来发展路径

武装的、完全自主的无人机群是未来的大规模毁灭性武器。蜂群可以造成与在长崎和广岛使用的核武器同样程度的破坏、死亡和伤害--即数万人死亡。这是因为无人机群结合了传统大规模杀伤性武器特有的两个特性:大规模伤害和缺乏控制以确保武器不伤害平民。

各国已经在把非常大的无人机群放在一起。美国海军研究生院也在探索在海上、水下和空中运行的100万架无人机群的潜力。要达到长崎的潜在伤害水平,无人机群只需要39,000架武装无人机,如果无人机上有能够伤害多人的爆炸物,也许会更少。

继2021年1月在新德里建军节阅兵式上展示了75架无人机群后,印度已表示有意将无人机群规模扩大到1000架以上。

无人机群也可以作为没有核武器的国家的战略威慑武器,以及作为恐怖分子的暗杀武器而发挥作用。

消耗性微型无人机。佩迪克斯微型无人机能够进行低空情报、监视和侦察以及其他短期任务。它们可以从空中、海上或地面发射,并以小群和大群的方式运行,以执行其任务。

DARPA的Gremlins计划,如这个艺术家的概念所示,设想从轰炸机、运输机和战斗机上发射无人驾驶飞机群,在主机仍在射程之外的时候攻击目标。

在飞行中改变。DARPA的 "拒止环境中的协作行动"(CODE)计划将使多个配备CODE的无人驾驶飞机能够协作地感知、适应和应对意外的威胁和新目标。这些系统可以共享信息,计划和分配任务目标,做出协调的战术决策,并在高威胁环境中做出反应。

俄罗斯S-70 Okhotnik忠实僚机与苏-57战斗机

2021年建军节,印度军队在新德里展示了75架无人机的异构蜂群

土耳其军队已经部署了500多个卡尔古群集无人机系统进行动力攻击

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