無人機在未來海戰場中的應用分析

代 威,張洪濤,惠俊鵬

(1.中國運載火箭技術研究院研究發展中心， 北京 100076； 2.哈爾濱工業大學， 黑龍江 哈爾濱 150006)

近年來，隨著科學技術飛速發展和軍事變革持續推進，無人機的研發與應用已經進入一個嶄新時期，在未來體系博弈、信息博弈中占有重要地位的無人機系統是這場新變革的重要體現。無人機所執行的任務已從空中偵察、戰場監視和支援有人駕駛戰斗機向壓制對方防空系統、實施快速地面打擊和防御等領域擴展，正在逐步實現從輔助博弈手段向基本博弈手段的跨越。本文結合海洋博弈使命、任務，介紹了國外無人機在博弈體系中的定位，分析了無人機未來的應用前景。

1 海上形勢分析

目前，海洋已成為世界各國利益沖突的重點，可能誘發海上局部博弈，對于任意國家均迫切需要加強海洋局勢的控制力與穩定性，隨時作好博弈的準備。

根據海上沖突可能的爆發方式和發展走向，對可能誘發的博弈規模進行分析：在戰略威懾有效的前提下，大國之間圍繞海洋的軍事沖突升級為全面對抗的可能性很小，博弈形態可能是小規模沖突、臨海諸國圍繞島嶼爭奪所開展的中等規模沖突、別國介入的中高烈度局部戰爭3個層次。因此，應具備中高烈度局部海上博弈的能力。

2 無人機發展及應用現狀

當今世界，以信息技術為核心的軍事高科技的發展及其廣泛應用，正在深刻改變著軍事斗爭的面貌，引發軍事領域一系列革命性的變化，而無人機是這場新軍事變革的重要體現。

隨著科學技術飛速發展和軍事變革持續推進，世界無人機的研發與應用已經進入一個嶄新時期。盡管從目前的實際情況來看，無人機不可能很快取代轟炸機、戰斗機等傳統飛機成為戰爭的主力，但無人機與有人駕駛飛機的配合使用將進一步提高攻擊一方的進攻能力和作戰靈活性，使戰爭的形態發生變化。無人作戰飛機具有實現人員零傷亡、作戰性能優越、成本低等顯著特點，已經逐步成為現代戰爭不可或缺的重要武器平臺，所執行的任務已從空中偵察、戰場監視和支援有人駕駛戰斗機向壓制敵方防空系統、實施快速地面打擊和導彈防御等領域擴展，正在逐步實現從輔助作戰手段向基本作戰手段的跨越。

目前，全球無人機已發展到了200多種型號，尤以美國和以色列發展最快，西歐和一些發展中國家也有不同程度的進展[1]。美國經過幾次高技術局部戰爭的磨練，已成為世界無人機發展的領跑者。目前美國已研制了上百種無人機系統，路線圖涉及40種，參加四次局部戰爭的無人機有30多種，列裝和計劃發展的無人機主要有10種左右。美軍目前已列裝和已規劃的無人機系統項目時間進度如圖1所示。

圖1 美軍目前和已規劃的無人機系統項目時間進程

美國已列裝的無人機系統包括：MQ-1“捕食者”(Predator)[2]、RQ-4“全球鷹”(Global Hawk)、MQ-9“死神”[3]、RQ-2B“先鋒”(Pioneer)、RQ-15“海王星”(Neptune)、RQ-5A/MQ-5B“獵人”(Hunter)、RQ-7A/B“影子”200(Shadow 200)、MQ-1C“天空勇士”(Sky Warrior)。

試驗驗證無人機項目包括：RQ-8A/B“火力偵察兵”(Fire Scout)、“全球鷹”海上演示型(GHMD)、“廣域海上監視系統”(BAMS)、無人空戰系統航母驗證項目(UCAS-D)、未來戰斗系統(FCS)等。

X-47B由美國諾斯羅普·格魯曼公司制造的人類歷史上第一架無需人工干預、完全由電腦操縱的“無尾翼、噴氣式無人駕駛飛機”，也是第一架能夠從航空母艦上起飛并自行回落的隱形無人轟炸機，如圖2所示。其設計時速800 km/h，最大飛行高度12 km，最大起飛重量超過20 t，具備高度的空戰系統，可以為美軍執行全天候的作戰任務提供作戰支持。X-47B無人戰斗機具備良好的隱身性能和戰場生存能力，擁有非常優異的雷達和紅外低可探測性，保證其能夠突破敵方防空圈，為后續有人駕駛作戰飛機打開道路；可攜帶各種傳感設備和武器裝備載荷，可滿足聯合作戰和網絡作戰的需求；此外該型機還能夠進行空中加油以提高戰場覆蓋能力和遠程飛行。目前“X47-B”已經完成航母彈射起飛、觸艦復飛、阻攔著陸、空中加油等試驗科目，但由于海軍與國會對于該項目的定義分歧，“X47-B”下馬，但其仍然可以看作是美國武裝無人機發展的一塊重要里程碑。

圖2 美國X-47B無人機

各軍種目前和計劃的無人機系統可執行的任務如圖3所示[4]。美軍把無人機劃分為四大類，涉及18項任務，其中，小型級起飛重量小于25 kg；戰術級起飛重量在25 kg到600 kg間；戰場級起飛重量在25 kg到600 kg；作戰級按攻擊平臺設計，帶內埋炸彈艙或外部武器掛架，起飛重量600 kg以上。

作戰指揮部/軍種無人機系統任務需求優先排序表如表1所示[4-5]，表1中前面數字代表第四版路線圖任務優先級數據，而括號中的數字為第三版路線圖任務優先級數據。從該表可以看出，美軍將偵察作為最緊迫的需求，各類型無人機均以偵察作為首要任務，而精確目標定位與指示僅次于偵察任務。信號情報和作戰管理任務的優先級也相對較高。其他任務中，小型無人機側重于作戰搜索與救援；戰術無人機側重于化學/生物偵察；戰區無人機側重于通信/數據中繼；作戰無人機側重于武器化/打擊。新版路線圖與舊版相比，在水雷探測/反水雷任務上優先級有了明顯的提升，與之類似的還有誘餌/探路、作戰管理、隱蔽傳感器潛入；而數字地圖和近海潛水戰的優先級有明顯下降。其他任務優先級根據無人機類型的不同有小幅度波動。

圖3 各軍種目前和計劃的無人機系統可執行的任務圖

表1 作戰指揮部/軍種無人機系統任務需求優先排序

3 無人機在博弈體系中的應用前景

在現代戰爭中，高、中、低空和遠、中、近程等各類型軍用無人機分別執行著偵察預警、跟蹤定位、特種作戰、中繼通信、精確制導、信息對抗、戰場搜救等各類戰略和戰術任務。

3.1 動態組網功能

針對各種固定目標、地面移動目標、海面艦船、空中各類飛行目標等，通過無人機智能組網協同實現更高效費比和更高綜合性能的偵察或打擊；動態組網是無人機系統執行各項任務的基礎和保障，其目標是讓體系博弈中的每個單元都可按照協議進入網絡戰場，并立即得到全面的信息共享服務，依托這種無縫鏈接和共享信息，形成柵格化組網能力，為作戰提供信息優勢、決策優勢，進而形成行動優勢[6]。

動態組網必須具備多節點高動態快速接入能力，同時對于實時性、高效性、安全性、可靠性等方面提出了功能性要求[7]，具體如下：

1) 網絡的開通、建立便捷，無需復雜規劃，僅初始化參數即可，無需進行復雜的鏈路、網絡規劃；

2) 網絡運行穩定性、可靠性好，網絡采取分布式結構，無時間基準站、網絡管理站等中心節點；

3) 網絡運行靈活性好，網絡支持成員自動入網、退網，通過分布式協議自適應調整接入策略實現接入網絡；

4) 網絡運行自主性好，網絡支持根據業務信息需求和信道狀況統計情況，自適應動態調整通信資源，高效利用信道；

5) 網絡可重構性好，網絡利用其靈活自主的信道統計接入機制，可根據信道資源完成網絡自動重構分配，能快速適應各種網絡拓撲；

6) 網絡抗毀能力好，網絡利用其分布式拓撲結構，無中心關鍵節點，可為無人機群的協同提供較好的抗毀性支持。

3.2 多維化感知功能

偵察無人機通過安裝光電、雷達等各種傳感器，實現全天候的綜合偵察能力，偵察方式高效多樣，可以在戰場上空進行高速信息掃描，也可低速飛行或者懸停凝視，為部隊提供實時情報支持[8]。高空長航時戰略偵察無人機從偵察目標上空掠過，可以替代衛星的部分功能，執行高空偵察任務，憑借高分辨率照相設備拍攝清晰的地面圖片，并可以組織和規劃低空無人機進行偵察，具有重要的戰略和戰術意義；便攜式低空無人機可以大量使用，滿足部隊連排級戰場監視、目標偵察、毀傷評估等戰術任務，并可與高空無人機進行信息和高分辨率圖像的交互。

針對多維化感知，一方面是指利用單個無人機上多個傳感器的信息進行感知。另一方面是指利用多個無人機甚至是無人機群，綜合多平臺多傳感器的信息進行感知[9]。這就需要開展三方面的工作：

一是在掌握多種典型目標、自然和人工干擾、環境等特性信息的基礎上，快速認知出所處場景、匹配識別出目標，評估電磁環境、干擾特性，具備與環境交互、學習新知識、反饋環境信息、自適應優化等特征。

二是針對來自多個傳感器的感知信息進行組合，實現多源信息融合處理，得到對目標和場景的聯合估計。并且通過分布式多平臺系統結構設計，使各子單元都可以通過網絡共享戰場態勢信息，根據系統感知結果修正原有工作狀態，提高感知系統工作的針對性和有效性。

三是不斷探索無人機多維感知的群體智能，使無人機群感知目標與環境后可以像人類大腦和群體一樣智能地采取應對措施，進一步提升無人機多維感知能力。

3.3 指揮控制功能

在威脅多元、復雜和危險的背景下，人成為博弈體系中的薄弱環節。而無人機能適應枯燥、骯臟、危險的環境。隨著OODA周期的縮短，指揮人員的體能極限日顯不足，指揮員長期從事同一任務，體力上、心理上都會難以為繼[10]。隨著信息化戰爭帶來的爆炸式信息增長，指揮人員通常要處理數十條實時信息、緊盯多個屏幕，不斷檢查來自多處的實時視頻，還要與相應情報分析人員不斷溝通確認。人類指揮員連續從事指揮作業10 h以上就會感到精疲力竭、效率低下，而無人機可以不間斷地飛行數十小時，依托未來人工智能技術，不需要補給和休息可不間斷地行使指揮任務，不僅在指揮速度、平穩度、一致性等方面高人一籌，還能夠很快接受新知識或新技能的灌輸。

無人機系統的自主性和智能性是大勢所趨。人難以同時控制多個作戰節點，此外，由于電子對抗手段越來越豐富，通信信道也越發易于遭受干擾。如果指揮人員沒有及時響應，人將會越來越遠離控制圈[11]。未來也許將形成人機混合編組指揮的概念，人類指揮員和無人機系統既要能夠相互溝通，又要相互信任，人類指揮員承擔起無人機指揮員“監督者”的角色。

3.4 智能化功能

攻擊無人機攜帶作戰單元，發現重要目標進行實時攻擊，實現“察打結合”，可以減少人員傷亡并提高部隊攻擊能力[12]。典型應用類型包括主戰攻擊無人機體積大、速度快，可對地攻擊和空戰，攻擊、攔截地面和空中目標，是實現全球快速打擊能力的重要手段；戰術攻擊無人機在部分作戰領域可以代替導彈，采取自殺式攻擊方式，對敵實施一次性攻擊；攻擊型反輻射無人機攜帶有小型和大威力的精確制導武器、激光武器或反輻射導彈，對雷達、通信指揮設備等實施攻擊。

未來的無人機系統在多維化感知的基礎上，能自主地對各種感知的信息進行處理，對外界環境、目標特性及其變化進行分析、判斷和推理，具有一定的思維能力和聯想能力，從而能做出正確的決策和反應，主動地選擇和攻擊目標[13-14]。交戰過程中，無人機還需要不斷獲取復雜、動態的戰場態勢信息，目標和兵力的變化、打擊毀傷情況、敵方的干擾欺騙等都會給戰場態勢信息帶來很大的不確定性，這就需要解決海量戰場態勢信息的“去偽存真”問題，快速形成準確的知識圖譜，實現有效推理與戰場態勢預測。相對地，完全按照人預先設計好的程序動作而不能適應各種復雜環境條件自主攻擊敵方目標的無人機則不具備智能化交戰功能。因此，可以認為自主性與高智能是無人機系統實現智能化交戰功能的基礎。

4 結論

隨著世界各大國遠程快速打擊力量的發展和軍事戰略調整不斷升級，使海洋方向進入與反進入能力之間的博弈不斷升級。為了確保國家安全和利益拓展，本文結合海戰場作戰使命和任務，介紹了以美國為代表的國外無人機在海戰場中的應用情況，分析了無人機系統在未來海戰場中的應用需求，利用其靈活多變的特點創新提出動態組網等能力需求，為無人機的創新運用廣開思路。

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