空面武器智能化發展趨勢與應用

陳煒軍，鄒 慶，涂衛軍

(空軍裝備部駐南昌地區軍事代表室，江西 南昌 330095)

0 引言

空面武器是指由各種空中平臺(固定翼飛機、直升機及無人機)發射，用于攻擊地面、地下、水面目標的制導武器總稱。空面武器作為精確制導武器的典型代表，具有高精度打擊、大規模使用、目標適應范圍廣、作戰使用靈活等特點，在戰爭中執行對各種戰略戰術目標實施縱深突防精確打擊、近距戰場火力支援、區域壓制、戰場空中遮斷、空襲、定點清除等作戰任務，是現代戰爭遂行精確打擊任務主要的火力投送手段，是現代戰爭精確打擊體系的核心武器，是左右戰爭勝負的決定性力量。

隨著人工智能、云計算、大數據、快速成型等革命性新技術成果應用于軍事，未來具有人工智能特征的武器將廣泛運用于戰場，戰爭對抗由信息化加速向智能化、網絡化、無人化、數據化轉變。未來戰場將是以信息化為主導，手段智能化、兵力一體化、行動精確化的體系化大規模對抗，戰場環境更加復雜。面向未來智能化作戰，現有空面武器作戰能力很難適應未來激烈的對抗需求，迫切需要發展復雜對抗環境下智能自主作戰技術，提高空面武器智能化水平，增強空面武器智能化作戰能力，以全面應對智能化戰爭的挑戰。

1 空面導彈實戰化對抗分析

近些年，在深入開展復雜環境下空面導彈作戰演練時發現，現有空面導彈雖然在近似實戰條件下能夠發揮預期性能，但也暴露出導彈的環境適應性差、抗干擾能力弱、突防效率低和自主識別概率低等問題。現有空面武器面向未來作戰，智能化、自主化能力弱，主要表現有以下幾點：

1)現有空面導彈環境適應性較差，不能全天候使用和全目標覆蓋，無法滿足戰爭中戰場快速變化和即時打擊目標的需求。

空地導彈以光電制導為主。光電導引頭探測性能受氣象條件影響很大，不具備全天候使用性能，嚴重制約了空地導彈的戰時可用性。目前，主要對地攻擊武器在實際使用中已出現導彈因受復雜氣象影響在演習中未能發現、鎖定、命中目標的情況。此外，由于地面目標特征的多樣性，傳統的基于灰度特征的目標檢測、跟蹤算法對于運動、光照變化和動態逼近過程中的目標特征變化，仍然存在檢測和跟蹤不穩定的現象，影響導彈命中精度。

攻擊海面目標以雷達制導為主。受雷達制導原理制約，雷達導引頭無法精準識別目標和目標要害點，對于岸島背景和軍民混雜情況下的艦船目標、運動的海上編隊目標存在目標識別、選擇困難。同時，海面亮帶、“魚鱗”光等背景干擾會造成光電導引頭檢測和跟蹤困難，影響光電制導武器對海面目標的使用。

2)現有空面導彈對抗能力較弱，突防能力低，無法滿足未來激烈的體系化對抗作戰需求。

現代戰爭中攻防對抗愈加激烈，高價值目標和重要戰略戰術目標的防護手段越來越完備，干擾設備性能越來越先進，導致現有空面導彈實際作戰效能嚴重降低。單模導引頭只能在一個維度下進行目標信息的探測，很容易受到針對性措施的干擾。實彈對抗演習中成像導引頭對于煙霧干擾基本無能為力。此外，針對指揮通信系統、導彈衛星接收系統和數據鏈的干擾，以及空地、地空反導導彈反擊，都對空面導彈作戰造成極大影響。

3)現有空面導彈自主攻擊能力較弱，使用保障要素多，智能化水平不高，不適應未來智能化作戰的需求。

未來作戰體系復雜，戰場攻防對抗愈發激烈，戰場態勢信息數據呈現海量化增長趨勢，并且快速變化，人工決策難度大，時間長，人工處理決策愈加困難。而受當前軍事人工智能體系研究和建設、智能化技術水平等的限制，現有空面武器智能化主要體現在自動目標捕獲和自衛抗干擾方面，處于發射后不管的自動化層次。真正的智能武器和技術多處于概念研究階段，距離實戰化應用尚存在較大差距。

2 空面武器智能自主作戰技術應用前景分析

空面武器實戰化演練中暴露出來對抗能力弱的問題，依靠傳統技術很難有大的改善。面對未來“環境高復雜、博弈強對抗、響應高實時、信息不完整、邊界不確定”的智能化戰爭的挑戰，空面武器現階段還不具備適應、打贏智能化戰爭的能力。因此，必須采用人工智能和傳統技術途徑相結合的手段，大力發展全源自主導航、基于弱監督深度學習的自主目標識別、基于強化學習的智能對抗和基于規則推理的智能自主決策等智能自主作戰技術，提高空面武器智能化作戰的能力，實現復雜環境中“知己知彼”，強對抗中“百戰不殆”。

2.1 全源自主導航技術

在粗目指、強對抗的拒止環境中，衛星接收系統被干擾，數據鏈路不可靠的情況下，空面武器依靠全源自主導航技術，在不依賴外界衛星導航體系信息的情況下，實現復雜環境下的高精度導航，快速、準確地到達預定作戰區域。全源自主導航技術集成慣性、視覺、地圖匹配、激光測距儀、雷達及地磁等多類傳感器，實現一種即插即用的快速高精度定位系統。該技術針對電磁干擾、電磁輻射、復雜多態的戰場環境，從戰場特點出發，研究實戰中不同類型環境與運動狀態可自適應切換的非線性濾波組合導航系統，克服以往濾波定位方法無法應對環境與運動狀態的改變的問題，提高自主導航面對不同環境時的定位穩健性與精度，提升導彈的戰場適應性與全天候工作能力。

2.2 基于弱監督深度學習的自主目標識別技術

在面臨惡劣天氣影響、復雜背景干擾和多種手段誘騙的情況下，空面武器傳統的人工識別目標模式存在適應差、自主性低、抗干擾能力弱等不足，這就要求空面武器必須具備自主目標識別能力。空面武器通過事先或在線獲取的目標及區域信息，對多種探測器信息融合處理，在弱監督深度學習的基礎上提取目標特征，自動實現對真假目標、敵我目標、軍民目標的有效探測、識別，自主決策捕獲目標并自動引導導彈攻擊目標要害部位，實現復雜背景下的目標自動識別。

2.3 基于強化學習的智能對抗技術

空面導彈的導航、制導與通信面臨光電假目標/偽裝、主動電磁壓制與誘騙等干擾，傳統的抗干擾策略很難靈活地適應復雜實戰環境下瞬息萬變的戰場態勢。通過強化對各類自然光電、雜波及敵方主動釋放的光電、通信、電子戰、雷達等信號干擾的學習，可實現空面導彈導引頭信息感知、衛星干擾識別到干擾對抗的智能學習與訓練，從本質上實現干擾對抗全流程的智能化。面對不斷變化的戰場環境，空面導彈根據敵方威脅等級動態做出最優的電子對抗及抗干擾組合策略，主動塑造有利于我方高效率工作的頻譜環境，降低敵方威脅，提升導彈作戰效能。

2.4 基于規則推理的智能自主決策技術

面對動態變化的戰場環境，依靠人的決策時效性差且通信鏈路易被干擾。武器依靠基于規則推理的智能自主決策技術，對行動規則、裁決規則的條件屬性和決策屬性經過提煉、賦值形成改進知識，在滿足態勢約束的條件下形成執行的戰術動作的決策。武器從發射開始，自主確定搜索路線，自主決策對抗策略，自主識別、監視和攻擊目標，在作戰的各階段能夠及時制定并執行最佳的作戰方案，從而取得最優的作戰效果，同時降低了對ISR平臺、網絡通信和衛星的依賴，避免了敵方對我方的反制措施。

3 空面武器智能化發展的深入認知

新技術的應用必然提供新的作戰能力，促進新的裝備產生，引發作戰樣式變革。同樣的，空面武器智能自主作戰技術的應用，將對作戰能力、作戰樣式和作戰模式帶來革命性變化。

1)空面武器智能自主作戰技術的應用，將顯著提升機載武器的打擊精度、自主能力和抗干擾能力。借助新的傳感器和自主識別算法以及共享網絡，提高武器的打擊精度；依靠自主導航技術、自主協同制導控制技術，提高武器自主飛行能力和突防能力；通過智能學習抗干擾技術和認知干擾對抗技術，動態做出最優的電子對抗及抗干擾組合策略，提升導彈抗干擾能力。

2)空面武器智能自主作戰技術的應用，將對導彈的作戰能力產生深刻變革。隨著導彈智能化水平的提高，空面武器不僅作為攻擊手段，還可作為載機平臺的“眼睛”和“忠誠僚機”，跟隨載機進入敵縱深區域執行任務，利用自主感知和判斷能力，分類識別戰場威脅，提供整體作戰態勢，自主協助載機突防，并作為忠誠伙伴在關鍵時刻保護載機犧牲自己。

3)空面武器智能自主作戰技術的應用，使空面導彈使用模式相對于人在回路或發射后不管模式，耦合更加緊密。一方面，作戰樣式將由線性向非線性轉變，智能化武器不再嚴格遵循搜索—識別—監視—打擊的線性作戰樣式，可根據戰場態勢實時調整武器作戰狀態；另一方面，作戰樣式將由串行向并行轉變，通過集群協作，武器間并行協同作戰，縮短目標識別與定位時間。

4)空面武器智能自主作戰技術的應用，將顛覆傳統的作戰模式。空面武器按需分散配置能力模塊，形成在空間上分散、在時間上聯合、在任務上協作的智能群體。群體自主協同搜索和識別目標，自主感知和判斷戰場態勢，自主協同攻擊和評估攻擊效果，采用分布式協同作戰的模式，對敵執行分布、智能、持久、大規模的打擊。

4 空面武器智能化發展的應用思路

隨著智能技術的不斷發展和應用，空面武器的自主能力和協同能力也將不斷提高。綜合考慮未來任務復雜度、環境復雜度和人機關系復雜度等因素，空面武器的智能化發展將經歷三個階段：個體自主，群體智能，體系智慧。

1)自主化(個體自主)：積極利用現階段智能化技術在在圖像識別、專家系統等方向發展的階段性成果，提升空面武器自主定位、目標識別、干擾對抗及自主決策的能力，使空面武器具備戰場復雜環境適應能力、健康管理與容錯能力、在線任務規劃能力、目標識別與命中點選擇能力、一定的態勢感知和判斷能力，不斷降低對體系的依賴，實現在低信息精度或部分信息缺失情況下對目標的攻擊。

圖1 空面武器智能化發展構想

2)協同化(群體智能)：空面武器通過組網形成小型作戰體系，或能夠融入大的作戰體系，平臺與導彈都是體系中平等的一員，不再有相互依屬關系，呈現出分布、協同的新型武器系統構型，利用體系的信息相對獨立地完成對目標的攻擊。導彈能夠自主發現目標，自主識別目標，自主攻擊目標。

3)智慧化(體系智慧)：空面武器智能化水平發展到最后，將具備“智慧”能力，能夠明白作戰意圖，理解作戰命令，執行任務指令；能夠自主尋找目標，自主任務規劃，自主感知和判斷戰場態勢，自主協同，自主攻擊目標和評估攻擊效果。

5 空面武器智能化發展的體系建議

空面武器智能化水平的提高必然會促使武器復雜環境適應能力、對抗能力和攻擊能力的增強，也將對作戰樣式和作戰模式帶來革命性變化。但武器智能化作為一個全新的領域，發展過程中難免會有曲折，實戰應用需加強基礎方向研究，自上而下變革配套體系，同時探索非對稱的對抗手段，力爭在智能化戰爭中占據主動。

1)制定智能化評定標準。目前對導彈智能化的認識大都集中到無人、自主、協同。但“無人不等于智能，智能不等于協同”，應圍繞OODA(Observe-Orient-Decide-Act，觀察-判斷-決策-行動)環和智能化軍事需求，綜合考慮任務復雜度、環境復雜度和人-機接口復雜度等因素，制定智能化評定標準，建立面向實戰環境的仿真框架、環境和模型，實現邊研邊用，在戰爭中學習戰爭，在戰爭中設計戰爭。

2)優化現有裝備采購體系。隨著智能化技術的發展，導彈等武器裝備的發展模式將發生深刻變化，“預研-研制-定型-采購，定型后不能動”的模式將不符合智能化裝備的發展。智能化武器彈藥發展將呈現出“信息主導、以軟牽硬、快速更替、螺旋上升”的特點。隨著使用訓練數據與經驗的積累，武器裝備必將不斷優化、改進提升，將會越用越好、越用越強。

3)探索非對稱的對抗手段。除發展智能對抗智能外，還應積極探索其他對抗手段。例如，算法是人工智能技術發展的核心，通過尋找算法缺陷，利用網絡注入干擾，破壞敵方裝備的智能算法；人工智能芯片作為硬件是人工智能實現的基礎，通過注入病毒等手段，破壞敵方裝備中的芯片等等。