海上反無(wú)人機(jī)蜂群作戰(zhàn)概念研究*

閆海港 孫曉斌

（1.海軍研究院 北京 100161）（2.復(fù)雜艦船系統(tǒng)仿真重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 100161）

1 引言

隨著無(wú)人機(jī)、人工智能等現(xiàn)代科技的發(fā)展，繼冷兵器時(shí)代的人海戰(zhàn)術(shù)、騎兵時(shí)代的馬群戰(zhàn)術(shù)、二戰(zhàn)時(shí)期的水下狼群戰(zhàn)術(shù)之后，利用大量低成本的小微型無(wú)人機(jī)對(duì)目標(biāo)攻擊的無(wú)人機(jī)蜂群戰(zhàn)術(shù)日益受到各方關(guān)注。尤其是美國(guó)，近年來(lái)啟動(dòng)了“拒止環(huán)境中協(xié)同作戰(zhàn)”（CODE）項(xiàng)目、低成本無(wú)人機(jī)蜂群技術(shù)（LOCUST）項(xiàng)目、“小精靈”項(xiàng)目、“灰山鶉”微型無(wú)人機(jī)項(xiàng)目等，對(duì)現(xiàn)有防空體系構(gòu)成了極大挑戰(zhàn)［1～2］。針對(duì)無(wú)人機(jī)蜂群日益嚴(yán)峻的作戰(zhàn)威脅，對(duì)抗“蜂群”的反蜂群武器、技術(shù)、手段等作戰(zhàn)概念亦受到各方重視，開(kāi)始了矛與盾的較量。

2 無(wú)人機(jī)蜂群作戰(zhàn)

無(wú)人機(jī)蜂群作戰(zhàn)是指由數(shù)十架，甚至幾百架不同功能的小微型無(wú)人機(jī)，根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)編組，形成自主協(xié)同的攻擊蜂群，實(shí)現(xiàn)飛行控制、態(tài)勢(shì)感知、目標(biāo)分配和智能決策，依靠整體戰(zhàn)斗力，對(duì)敵發(fā)動(dòng)攻擊的作戰(zhàn)方法。這些無(wú)人機(jī)通常由軍艦、飛機(jī)等大型平臺(tái)搭載和釋放，利用鋰電池驅(qū)動(dòng)飛行，最大航程不超過(guò)300km，飛行高度不超過(guò)3000m，最大速度不超過(guò)250km/h，并通過(guò)數(shù)據(jù)鏈保持聯(lián)系，依靠機(jī)體慣性撞擊或掛載戰(zhàn)斗部攻擊目標(biāo)。如美海軍LOCUST項(xiàng)目采用BAE公司的“郊狼”無(wú)人機(jī)，可從艦船、車(chē)輛、飛機(jī)等平臺(tái)上發(fā)射，其可折疊機(jī)翼和螺旋槳在發(fā)射后迅速展開(kāi)進(jìn)入飛行模式，續(xù)航能力約1h，最大速度144.8km/h，重約5.9kg。

無(wú)人機(jī)蜂群雖然個(gè)體能力有限，但作為整體可擔(dān)任進(jìn)攻型武器、作為偵察型平臺(tái)、充當(dāng)欺騙型誘餌，其戰(zhàn)法的核心是以小取勝，以量取勝，高群體智能協(xié)同取勝，成體系對(duì)抗取勝，低成本作戰(zhàn)取勝［3］。不同功能類(lèi)型的無(wú)人機(jī)組成的蜂群在局部戰(zhàn)場(chǎng)空間創(chuàng)造出壓倒性的數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)，以網(wǎng)絡(luò)化信息系統(tǒng)為依托，精確選擇目標(biāo)，快速機(jī)動(dòng)，多維攻擊，打通“偵察—控制—打擊—評(píng)估”鏈路，體現(xiàn)了動(dòng)態(tài)聚能、精準(zhǔn)釋能的制勝思想，形成敏捷、高效、精確的新型無(wú)人化作戰(zhàn)體系。

3 無(wú)人機(jī)蜂群作戰(zhàn)弱點(diǎn)分析

雖然無(wú)人機(jī)蜂群作戰(zhàn)具有諸多優(yōu)勢(shì)，但目前無(wú)人機(jī)蜂群作戰(zhàn)在實(shí)踐方面仍存在諸多技術(shù)難題，如自組織無(wú)線網(wǎng)絡(luò)安全與可靠性、蜂群任務(wù)規(guī)劃與調(diào)整控制等。此外，無(wú)人機(jī)蜂群自身固有的一些短板也將成為被攻擊的弱點(diǎn)。

3.1 無(wú)人機(jī)蜂群作戰(zhàn)技術(shù)難點(diǎn)分析

1）人工智能問(wèn)題。首先，雖然高度自主智能是無(wú)人機(jī)蜂群作戰(zhàn)的發(fā)展目標(biāo)，但現(xiàn)階段及今后很長(zhǎng)時(shí)間，無(wú)人機(jī)活動(dòng)依然嚴(yán)重依賴控制站的遠(yuǎn)程輔助。這不僅將帶來(lái)信號(hào)傳輸處理的延遲，而且對(duì)無(wú)人機(jī)的飛行控制、編隊(duì)控制、保持與控制站通信、規(guī)避敵方探測(cè)、控制站人員指揮控制能力等都提出了較高的要求。其次，各無(wú)人機(jī)之間必須實(shí)時(shí)互交信息，從而確保有序飛行，然后涉及任務(wù)分配、目標(biāo)選擇等。這些功能的實(shí)現(xiàn)都需要強(qiáng)大的人工智能系統(tǒng)運(yùn)作。人工智能水平越高，對(duì)機(jī)載計(jì)算機(jī)的能力要求就越大，所需能耗就越高。

2）處理突發(fā)情況問(wèn)題。無(wú)人蜂群作戰(zhàn)要求無(wú)人機(jī)具有較高的自主與智能程度，但終將不能取代人在回路中的作用。如百度無(wú)人駕駛雖然整體事故率較低，但依然不能及時(shí)處理“鬼探頭”似的的突發(fā)情況，導(dǎo)致車(chē)毀人亡。同樣，未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)上如果敵對(duì)目標(biāo)突然放棄抵抗，則必須及時(shí)中止無(wú)人機(jī)蜂群的攻擊行為，這時(shí)，人工智能系統(tǒng)很可能無(wú)法識(shí)別變化，而這由人來(lái)進(jìn)行控制決策顯然更加可靠。

3）信息通信問(wèn)題。無(wú)人機(jī)之間、無(wú)人機(jī)與有人機(jī)間配合作戰(zhàn)時(shí)，都需要依靠強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行信息共享，通過(guò)實(shí)時(shí)、不間斷的信息交互使所有無(wú)人機(jī)及時(shí)共享和交流戰(zhàn)場(chǎng)變化，進(jìn)而對(duì)集群內(nèi)其他無(wú)人機(jī)迅速提出請(qǐng)求或做出回應(yīng)。這就對(duì)無(wú)人機(jī)蜂群的通訊能力提出了很高的要求：一是通訊速率必須快；二是不能被敵方截獲甚至入侵、造成信息“劫持”；三是要抗電磁壓制干擾。

4）能源儲(chǔ)存問(wèn)題。能源直接影響無(wú)人機(jī)蜂群的機(jī)動(dòng)能力。如果不能提升無(wú)人機(jī)的速度、航程等機(jī)動(dòng)能力，其作戰(zhàn)效果就大打折扣。但如果采用更強(qiáng)的發(fā)動(dòng)機(jī)或者裝載更多能量又會(huì)導(dǎo)致成本升高，性價(jià)比下降。所以“便宜的飛不遠(yuǎn)、飛不快，飛得遠(yuǎn)、飛得快的又很貴”的矛盾短時(shí)間內(nèi)將一直存在。如何解決好機(jī)載設(shè)備低能耗和大容儲(chǔ)量電池問(wèn)題，對(duì)于發(fā)揮蜂群作戰(zhàn)效能十分關(guān)鍵。

3.2 無(wú)人機(jī)蜂群作戰(zhàn)劣勢(shì)分析

1）速度慢。根據(jù)美海軍的模擬結(jié)論，目前無(wú)人機(jī)蜂群的速度最快只有250km/h。速度偏慢的后果就是成為艦載戰(zhàn)斗機(jī)甚至直升機(jī)的活靶子，同時(shí)還給了敵方防空系統(tǒng)充足的反應(yīng)時(shí)間。即便是采用超低空飛行，現(xiàn)有艦載防空系統(tǒng)40km的最大探測(cè)距離也需要10min才能飛到。因此，未攜帶導(dǎo)彈的無(wú)人機(jī)群若要達(dá)成飽和攻擊的目標(biāo)，就需要更大規(guī)模的蜂群。

2）航程短。小微型無(wú)人機(jī)的體積決定了其航程有限，這必將導(dǎo)致作戰(zhàn)半徑不足，從而大大增加搭載平臺(tái)的風(fēng)險(xiǎn)。這也正是水面艦艇編隊(duì)主動(dòng)防空武器的目標(biāo)——區(qū)域拒止，不給敵人發(fā)射蜂群的機(jī)會(huì)。

3）制空能力弱。在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，無(wú)人機(jī)都不是現(xiàn)有三、四代戰(zhàn)斗機(jī)的對(duì)手。即便是專(zhuān)用空戰(zhàn)無(wú)人機(jī)，只要是依靠軟件控制，就很難戰(zhàn)勝有人駕駛的飛機(jī)。因此，艦載機(jī)，甚至是艦載直升機(jī)也能在離艦隊(duì)較遠(yuǎn)的距離上肆意獵殺蜂群中的無(wú)人機(jī)。“空戰(zhàn)中80%的戰(zhàn)果是由20%的王牌飛行員取得，在作戰(zhàn)上，沒(méi)有什么軟件能超過(guò)人。”這個(gè)道理仍然適用。

4）飛行高度高。由于地球曲率，無(wú)人機(jī)必須飛得較高才能有效監(jiān)視大片區(qū)域，并同控制站保持聯(lián)系。飛得高就意味著被敵方防空系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)和擊落的概率更高。

5）環(huán)境適應(yīng)性差。無(wú)人機(jī)蜂群的技術(shù)含量相對(duì)較高導(dǎo)致其對(duì)使用環(huán)境要求苛刻，霧、雪、雨、大風(fēng)等惡劣天氣下，蜂群作戰(zhàn)效能將大大折扣。

此外，蜂群無(wú)人機(jī)密度相對(duì)較大、嚴(yán)重依賴通信等短板也都將成為其被攻擊的軟肋。

4 反無(wú)人機(jī)蜂群作戰(zhàn)

鑒于蜂群無(wú)人機(jī)成本低、數(shù)量多等特點(diǎn)，使用防空導(dǎo)彈等高價(jià)值武器系統(tǒng)攔截性價(jià)比過(guò)低［4］；使用高炮和便攜式導(dǎo)彈盡管對(duì)單個(gè)近距離、低空、慢速目標(biāo)攔截效果較好，但也不適合分布式作戰(zhàn)的無(wú)人機(jī)集群。因此，反蜂群作戰(zhàn)必須具有低成本、大覆蓋、高效能等優(yōu)勢(shì)。針對(duì)無(wú)人機(jī)蜂群作戰(zhàn)的弱點(diǎn)，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行反蜂群作戰(zhàn)。

4.1 區(qū)域拒止防御

1）搗毀蜂巢。盡早感知威脅、及時(shí)預(yù)警，并摧毀蜂巢是對(duì)抗無(wú)人機(jī)蜂群的關(guān)鍵，即在各種預(yù)警系統(tǒng)支持下，及早發(fā)現(xiàn)敵運(yùn)載平臺(tái)，并對(duì)其實(shí)施全方位打擊，力爭(zhēng)摧毀蜂群載體，或?qū)⑵鋽r截在投放空域之外。如“小精靈”項(xiàng)目采用C-130遠(yuǎn)程運(yùn)輸機(jī)，其與目標(biāo)的距離必須處在無(wú)人機(jī)的航程內(nèi)，才能釋放無(wú)人機(jī)，而小微型無(wú)人機(jī)航程往往小于現(xiàn)代防空系統(tǒng)的探測(cè)距離，這就給打擊C-130提供了“時(shí)間窗口”。

2）搗毀控制站。無(wú)人機(jī)蜂群通常通過(guò)地面控制站、通信衛(wèi)星等數(shù)據(jù)鏈路及導(dǎo)航定位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)蜂群的掌控，其中任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問(wèn)題，都會(huì)導(dǎo)致蜂群失去控制［5］。因此，美軍和俄軍都提出利用電子戰(zhàn)系統(tǒng)搜索并鎖定無(wú)人機(jī)和地面控制站之間的無(wú)線電信號(hào)，以發(fā)現(xiàn)其地面控制站的位置，然后用飛機(jī)或精確制導(dǎo)導(dǎo)彈打擊無(wú)人機(jī)“巢穴”，最終切斷無(wú)人機(jī)蜂群的控制信號(hào)來(lái)源。

4.2 軟對(duì)抗防御

1）采用電子干擾。蜂群大都依靠無(wú)線電保持通信暢通、GPS定位組織編隊(duì)飛行，對(duì)此采用電磁壓制、通信信號(hào)干擾和GPS欺騙都能使無(wú)人機(jī)失控，從而失去作戰(zhàn)能力。如英國(guó)2015年研制的反無(wú)人機(jī)防御系統(tǒng)（AUDS）、俄羅斯2016年研制的薔薇電子戰(zhàn)系統(tǒng)、英國(guó)的“鷹盾”系統(tǒng)、以色列的“無(wú)人機(jī)穹頂”系統(tǒng)等都可對(duì)蜂群實(shí)施有效的壓制和干擾［6］。

2）進(jìn)行控制劫持。在實(shí)施針對(duì)性的電子干擾、壓制，切斷蜂群內(nèi)部以及與指控站的通信聯(lián)系后，運(yùn)用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)注入技術(shù)，向蜂群的自主系統(tǒng)注入控制指令或病毒，進(jìn)而俘獲或使其自毀。如俄軍無(wú)線電對(duì)抗部隊(duì)曾利用技術(shù)手段奪取了6架入侵俄軍駐敘赫梅米姆空軍基地的無(wú)人機(jī)的操縱權(quán)，使3架降落，3架墜毀在俄軍基地外。

3）以雷達(dá)誘餌實(shí)施誘騙。主要針對(duì)打擊對(duì)象為以雷達(dá)為主的一體化防空系統(tǒng)的無(wú)人機(jī)蜂群。主要有制式干擾誘餌、廢舊雷達(dá)誘餌和同頻接力誘餌等。制式誘餌是指在雷達(dá)附近分置一個(gè)或多個(gè)與雷達(dá)發(fā)射信號(hào)特性相同的制式干擾源，當(dāng)蜂群來(lái)襲時(shí)，雷達(dá)指控中心統(tǒng)一控制，使蜂群無(wú)法精確跟蹤真實(shí)目標(biāo)雷達(dá)信號(hào)；廢舊雷達(dá)誘餌是指使用廢舊雷達(dá)模擬作戰(zhàn)雷達(dá)的電磁輻射特征，用假信號(hào)引誘蜂群偏離正確目標(biāo)；同頻接力誘餌，即利用多部雷達(dá)接力交替工作，使蜂群難以持續(xù)跟蹤某一部確定雷達(dá)，從而抵消其探測(cè)、干擾和打擊能力。

4.3 面殺傷防御

1）使用高功率微波武器。利用微波脈沖擊穿和燒毀電子元器件，從而毀傷目標(biāo)。美陸軍于2016年11月測(cè)試了一種名為“相位器”（Phaser）的高功率微波武器，其可以擊落空中飛行的無(wú)人機(jī)集群［7］。此外，俄羅斯亦正在研制利用電磁攻擊無(wú)人機(jī)蜂群的武器。

2）利用“蜂群”反“蜂群”。雙方“蜂群”接近時(shí)，及時(shí)進(jìn)行敵我識(shí)別，運(yùn)用反微小型無(wú)人機(jī)彈藥實(shí)施攻擊或直接撞擊，從而摧毀敵方“蜂群”［8］。我國(guó)在珠海航展上公開(kāi)展示的固定翼無(wú)人機(jī)集群試驗(yàn)系統(tǒng)，在某些程度上具備了與“蜂群”無(wú)人機(jī)相抗衡的實(shí)力。

3）利用大殺傷半徑型防空導(dǎo)彈，如戰(zhàn)斗部為鋼珠或石墨纖維的導(dǎo)彈，其射程一般超過(guò)200km。前者通過(guò)鋼珠撞擊硬殺傷蜂群，后者通過(guò)石墨纖維造成無(wú)人機(jī)短路進(jìn)行軟殺傷對(duì)抗。如美國(guó)雷神公司已經(jīng)論證了包括使用空空導(dǎo)彈和用火炮發(fā)射帶有前向爆炸型碎片殺傷彈頭的炮彈等方法對(duì)抗集群無(wú)人機(jī)。

4）發(fā)展網(wǎng)捕型攔截武器。用網(wǎng)捕型武器攔截低、慢、小型無(wú)人機(jī)性價(jià)比較高。如美國(guó)密歇根大學(xué)開(kāi)發(fā)的“網(wǎng)兜”型無(wú)人機(jī)（攔截距離＞50km）、美國(guó)Snake River公司開(kāi)發(fā)的“網(wǎng)兜”炮彈（攔截距離＞15km）、英國(guó)Open Works公司研制的Sky Wall 100系統(tǒng)（攔截距離＞100m）、荷蘭Deft Dynamics公司研制的無(wú)人機(jī)捕手等［9］。

4.4 點(diǎn)殺傷防御

1）利用艦載直升機(jī)航炮進(jìn)行攔截。有人直升機(jī)在機(jī)動(dòng)性、控制性、目標(biāo)分配等方面較蜂群有較大優(yōu)勢(shì)，一般艦艇編隊(duì)配有2架～3架直升機(jī)，目前作戰(zhàn)半徑一般大于200km，為其提供了充裕的攔截窗口。

2）利用定向能武器實(shí)施瞬時(shí)高能打擊。如使用高能激光照射無(wú)人機(jī)，破壞機(jī)械結(jié)構(gòu)或電子元件，從而毀傷無(wú)人機(jī)。2016年8月，波音公司研發(fā)的反無(wú)人機(jī)激光武器系統(tǒng)（LWS）可使用10kW的激光束摧毀35km外的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)［10～12］。

3）采用電磁散彈炮等新型高射速防御武器攔截，即由電磁能發(fā)射彈丸，具有發(fā)射速度快，價(jià)格低廉、射程可控等優(yōu)點(diǎn)，是點(diǎn)射蜂群的有效手段，其射程可達(dá)10km以上。

4）采用“密集陣”等傳統(tǒng)近防武器攔截。如驅(qū)護(hù)艦上的各類(lèi)近防炮，目前射程一般為3km左右。

5）利用高壓水槍或水炮進(jìn)行末端防御。“蜂群”的本質(zhì)是一群依靠電路工作和電池供電的電子設(shè)備，“水攻”無(wú)疑是有效的方式之一，其射程一般在1km以內(nèi)。

綜上分析，反無(wú)人機(jī)蜂群作戰(zhàn)是一項(xiàng)體系化的系統(tǒng)任務(wù)，其作戰(zhàn)概念示意圖如圖1所示。

圖1 反無(wú)人機(jī)蜂群作戰(zhàn)概念示意圖

表1 海上反無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)概念比較

可以看出，被攻擊方可綜合運(yùn)用欺騙、干擾、殺傷等軟硬手段，形成遠(yuǎn)中近、高中低的多層次防御體系，對(duì)無(wú)人機(jī)蜂群實(shí)施多波次、立體化攔截，但關(guān)鍵是對(duì)蜂群運(yùn)載平臺(tái)的偵察預(yù)警與區(qū)域拒止，使對(duì)方無(wú)法達(dá)成蜂群作戰(zhàn)的目的，而一旦無(wú)法區(qū)域拒止，軟對(duì)抗無(wú)疑是應(yīng)對(duì)蜂群的最佳策略。

5 結(jié)語(yǔ)

無(wú)人化作戰(zhàn)是未來(lái)軍事行動(dòng)的必然趨勢(shì)。目前，雖然高度智能化的無(wú)人機(jī)蜂群作戰(zhàn)尚存在一定難度，但技術(shù)一旦成熟，必然顛覆現(xiàn)在戰(zhàn)場(chǎng)“預(yù)警機(jī)+作戰(zhàn)飛機(jī)”的作戰(zhàn)模式。本文分析了應(yīng)對(duì)無(wú)人機(jī)蜂群各種可能的技術(shù)手段與方式方法，如表1所示，對(duì)促進(jìn)反無(wú)人機(jī)蜂群作戰(zhàn)概念與戰(zhàn)法創(chuàng)新，推動(dòng)反無(wú)人化裝備的研發(fā)與反制措施的研究具有重要意義。