無人作戰系統的應用及關鍵問題探究

王幸運 陳海

隨著人工智能技術的發展和實踐，戰爭模式也從以往的有人作戰逐漸向無人作戰過渡，具有人工智能的無人作戰智能體（Unmanned?Combat?Agent，?UCA），如戰場機器人、無人作戰飛機、無人潛航器等新型武器平臺逐漸走向戰爭舞臺中央，引導著未來作戰的發展方向，并與其他新型技術裝備共同改變著信息化戰爭的戰爭形態。

與有人作戰系統相比，無人作戰系統具有機動性強、成本低、行動隱蔽性能好等特點，能夠在極端惡劣的生存環境下實施作戰任務，特別是不需要人去駕駛，避免操作人員進入高危區域執行任務帶來的生命危險，不以犧牲軍人的生命為代價。這在現代戰爭中，是一支不可或缺的新型作戰力量，有著無限的發展和應用空間。

目前，五常及日本、以色列、印度等國都在爭先恐后地發展無人作戰裝備，成為新世紀武器裝備發展的一個亮點，一些發達國家軍隊的無人化兵器現正朝著自主化、隱形化、微型化等方向發展。隨著無人作戰系統在多個領域的應用，武器裝備將會形成全新的體系，未來戰爭將是陸、海、空、天、網、電等多域聯合作戰的場景。

本文對國內外無人作戰系統的發展進行了總結，分析了無人作戰系統的作戰需求及戰術應用，重點關注無人作戰的關鍵技術問題，并在此基礎上探討了物聯網技術和5G技術應用于無人作戰系統的可行性及其對無人作戰裝備的影響。

無人作戰系統發展

無人作戰系統是綜合運用多種軍事技術而研制的可以替代人去完成某種特定任務的新型作戰系統，是系列先進軍事“技術群”綜合集成創新發展的產物。根據自動化程度的不同，無人作戰系統可分為遙控式、半自主式、平臺中心自主式和網絡中心自主式四類。根據作戰使用區域不同，無人作戰系統可以區分為地面無人作戰系統、空中無人作戰系統、海上無人作戰系統等。

地面無人作戰系統 地面無人作戰系統是陸上作戰的重要力量，能代替人在高危險環境下完成各種任務，對保存有生力量、提高作戰效能具有重要意義。地面無人作戰系統是一個廣義概念，包括地面機器人、無人車輛、無人化炮塔等多種地面無人系統。

美軍地面無人作戰系統發展迅速，并結合多次局部戰爭的實戰經驗不斷演化改進，目前擁有較全類型的地面無人作戰系統，包括班組任務支援車、粉碎機無人戰車、阿特拉斯雙足機器人、泰坦無人戰車、獵人狼無人戰車、黑騎士無人戰車等。除美國外，俄羅斯、德國、以色列、英國、法國、意大利等國家也十分重視地面無人作戰系統的研究，俄羅斯的天王星-9無人戰車、德國研制的數字化鼬鼠裝甲車、以色列研制的守護者無人車、英國的自主式運動偵察演示車和爆炸物探測機器人等，在世界上均處于領先水平。而俄羅斯陸軍更是敢為人先，于2018年6月將無人戰車天王星-9投入實戰，經受了敘利亞戰火的洗禮，這也是世界上首次無人戰車實戰。

空中無人作戰系統 空中無人作戰系統的發展大致經歷了靶機、無人偵察機、一次性攻擊無人機、察打一體無人機和無人作戰飛機等階段。

美國無人機發展處于世界領先水平，其種類繁多，型號齊全，有戰略、戰役、戰術各層次的無人偵察機，也有中繼通信、電子對抗、攻擊作戰等各層面的無人機。型號包括全球鷹、暗星、黑色雨燕等長航時的無人機，影子、指針、先驅者、金眼、龍眼等近程無人機，微星、黑寡婦、微船、美鈔等微型無人機，捕食者、死神等無人作戰飛機。此外，歐洲六國聯合研發的神經元無人作戰飛機、俄羅斯的鰩魚無人作戰飛機、英國的雷電之神無人機、意大利的天空計劃、以色列的艾坦、蒼鷺TP無人機、土耳其的TB-2無人機等，都是目前無人機家族中的佼佼者。

海上無人作戰系統 海上無人作戰系統目前正處于快速發展時期，主要包括無人水面艇、無人潛航器等。

目前美海軍已部署或在研多型無人海上系統，如遙控獵雷系統、無人感應掃雷系統、無人水面獵雷艇、水虎魚無人摩托艇以及虎鯨超大型無人潛航器等。

以色列是無人艇發展的先驅，保護者、海星、銀色馬林魚等無人水面艇表現不俗。此外，法國的巡查員無人水面艇，英國遠程綜合掃雷系統、海狐滅雷系統、翠鳥反水雷無人水面系統，也是海上無人作戰系統的典型代表。

人工智能的發展，正在改變未來戰爭

戰場機器人已被大量投入使用

除地面、空中和海上以外，太空領域的無人作戰系統也十分引人關注。美X-37B無人空天飛機最近一次在軌飛行任務于2017年9月7日啟動，在繞地軌道上飛行長達780天后于2019年10月27日順利返航，并在美國肯尼迪航天中心的航天飛機降落設施中成功降落。美軍方對此次行動三緘其口，使這個隱秘的“太空殺手”愈發神秘莫測。

作戰問題

作戰需求 從人類角度看，一方面，隨著新技術的快速發展及其在軍事領域的應用，現代戰爭具有打擊精度高、毀傷效果強、破壞性巨大的特點，作戰人員的生命安全隨時受到巨大威脅。而且，隨著社會的發展和人民生活的穩定，國家對戰爭中人員傷亡的承受力不斷削弱。因此，研發無人作戰裝備替代有人作戰，以避免殺傷力武器對作戰人員的直接傷害，降低人員傷亡，已成為各軍事強國當前所面臨的迫切任務。另一方面，新技術的快速發展帶來武器性能的顯著提升，但有人裝備受到人類自身的生理及心理因素制約，難以完全發揮其優良的作戰效能。而無人武器裝備的設計可以不考慮人員需求，僅以完成軍事任務為核心，因此可以具有更輕重量、更小體積、更長航時、更強機動性和隱身能力等。如無人機機動過載可以超過20G，遠大于飛行員可承受的最大值9G;有人飛機執行任務通常不超過1天，而無人機續航時間最大可達1周以上等。

從技術角度看，近年來由于機電一體控制技術、微納傳感技術、通信網絡技術、信息處理技術及能源動力技術等多領域高新技術迅猛發展，為無人作戰平臺的深入研發打下了堅實基礎。未來無人作戰裝備的智能控制、抗干擾遠距離通信、機動以及交互協調等性能將會大幅提升，其作戰效能會遠超有人裝備。

戰術應用 從當前世界各國在研和已投入量產并裝備部隊的情況判斷，無人作戰平臺主要集中在陸地及航空領域，并逐漸向海上及外太空方面發展。

在陸地應用方面，地面無人裝備能夠執行偵察監視、后勤支援、布雷掃雷、排爆救援、火力打擊、敵后滲透等多種任務。但由于地面環境的復雜性遠高于空中和海上，其應用進展遠落后于空中和海上。

在航空應用方面，空中無人裝備可用于完成戰場火力部署偵察、軍力調動監視、邊境巡邏、定位校射、運輸救援、毀傷評估、中繼通信、電子對抗、防空制空及精確打擊等，靶機可作為火炮、導彈的靶標。而且，軍用空中無人裝備發展大致呈現9種趨勢：察打一體化、滯空長時化、結構隱身化、微小型化、高度智能化、綜合集成化、使用協同化、作戰網絡化、裝備系列化。其中長航時無人機、微小型無人機、作戰無人機和無人機集群將是未來發展的重點方向。

由于多種因素限制，目前地面無人裝備發展落后于空中與海上

在海上應用方面，海上無人作戰裝備可用于情報偵察、物資運輸、海域巡邏、核心通信、電子戰、反水雷、反潛、布雷、防空反導、潛伏攻擊、水面戰及特種作戰等多領域。

關鍵技術

目前，無人作戰系統的工作特點是“平臺無人，系統有人”，即通過人為的終端遙控或內在程序設定與人員操作相結合的半自主形式進行作戰，其本質是有人作戰系統的智能延伸，是通過人和智能化“無人”武器裝備的高度融合，最大限度地減少人員操作負擔并提升作戰效能，滿足人類對武器不斷發展變化的作戰需求。然而無人作戰系統的智能化水平不可能在短期內達到有人平臺的程度，且存在對衛星導航依賴性過強、與地面站通信不穩定、對戰場變化臨機反應能力弱等問題，而且隨著無人作戰技術的迅猛發展，與之對應的反無人作戰技術也應運而生，給無人作戰系統的實戰應用帶來威脅。

通訊技術 目前，大多數軍用無人作戰裝備的控制通信方式主要有兩種，一個是用地面或者空中中繼的模式來進行連接，比如使用地面中繼基站，或者發射一架專門用于中轉信號的無人機來增加主無人機的飛行距離。第二種方式就是用衛星作為控制渠道，此種方式可以無視距離限制，僅由續航能力決定。這兩種通信方式均能使無人作戰裝備接收地面操作人員的指令和數據，無人作戰裝備又可以將任務設備所采集的信息傳遞給地面控制中心。

協同控制技術 多無人作戰系統如何進行協同控制，涉及到控制架構問題。合理的協同控制架構是解決多智能作戰體中計算負載不均衡、通信鏈路不穩定以及行為控制難協調等問題的核心。針對集群作戰中的同-異構作戰體，為使群體能高效協同以完成復雜作戰任務，需要設計一個普適性群體架構，且具備開放性及分布式兩個特點。開放性使單作戰體具備快速更換自身載荷和集成新技術的能力;?分布式可使單作戰體具有自主決策的權限，且任意一個單作戰體出現故障不會對系統整體效能產生很大影響。開放分布式系統架構可使群體具備可移植性及高魯棒性，從而滿足協同作戰的要求。

目標及環境感知技術目標及環境感知技術是無人作戰系統交互決策及協同作戰的首要環節，是無人作戰系統分析周邊環境并對目標進行監測跟蹤預判的前提。目標及環境感知技術主要分為兩大部分：一是目標的感知;二是環境的感知。目標感知主要包括目標的檢測識別、目標跟蹤、以及目標行為分析預判等內容，其中目標檢測識別是進行目標跟蹤及目標行為分析預判的基礎，在系統對目標進行檢測識別后確認作戰目標，而后對目標進行跟蹤并反饋給終端人員，對目標行為進行分析判斷以預測將要出現的情況。因此目標感知的重點在于目標的檢測識別及跟蹤。

環境感知是無人作戰系統與外部環境進行自主交互的關鍵，是系統對周邊環境進行判斷的前提。具體是指無人作戰系統依靠自身裝載的各類傳感器如溫濕度、視覺、激光雷達、超聲波等實現對周圍環境與自身狀態的感知。

美軍網絡中心戰和未來士兵都將依賴5G通信技術

智能交互決策及協同作戰 多無人作戰系統在一起協作組成一個系統，大致有兩種情況：一是有一個共同的目標;二是沒有共同目標，但有共同的工作環境。在一些特殊戰場環境下，為了能夠高效完成任務，需要多類型同-異構無人作戰系統相互配合完成任務。如何在實現戰術指標的前提下，根據多作戰體所感知的目標狀態和戰場態勢實時的將任務分配給各作戰智能體進行協同作戰，使得作戰體系的整體作戰收益最大，付出的代價最小，必須正確處理好協調、協作與協商的關系。

在滿足無人作戰系統計算能力和作戰功能的前提下，對感知信息基于數據鏈進行共享及匯總決策，求解最優作戰方案，其本質就是最優決策問題。對應方案可以分為集中式與分布式兩種類型。集中式的最優結果求解很難獲得，因為它們需要評估大量候選解決方案以保證最優化，其計算復雜度受所求解問題規模的影響，導致難以實現對戰場態勢變化的快速反應。分布式的最優求解則是將問題分布于各無人作戰體，團隊所有成員參與問題求解計算，最后通過信息交互實現統一目標，其計算結果具有更好的魯棒性和靈活性。

物聯網技術 物聯網是指通過信息傳感設備，按約定的協議，將任何物體與網絡相連接，物體通過信息傳播媒介進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監管及協同控制等功能。物聯網技術的發展給軍事變革帶來新的契機，依托物聯網強大的數據采集、存儲和處理能力，在無人作戰系統中使用物聯網技術，可以極大提高無人作戰裝備的智能化交互協調;能夠建立起更有效的偵察預警指揮打擊體系，實現多位一體的作戰網絡系統;能夠實時準確獲取全方位的信息及情報，并基于數據庫、云計算以及數據挖掘等技術對獲取的海量數據進行智能化分析處理;能夠很好地將多平臺之間進行有機融合，密切配合完成軍事任務。

土耳其TB-2型無人機在納卡沖突中扮演了關鍵角色

5G技術 第五代移動通信技術（5th?Generation?Mobile?Networks，簡稱5G）是最新一代蜂窩移動通信技術，使用超高頻（3～30吉赫茲）頻段進行通信以實現速度更高的數據傳輸，是2G?、3G和4G的延伸。5G的性能目標是提高速率、減少延遲、節省能源、降低成本、提高系統容量和大規模設備連接。

軍用無人作戰裝備快速擴展的應用場景也對通信能力提出了更高要求，特別是其應用在偵察監測、集群協作、自動飛行、導航等方面，涉及到海量視頻數據的傳輸，需要較高數據速率和較低時延，而非高清的搜尋跟蹤等場景可以容忍較高延時，但依然要求一定傳輸速率。依靠5G技術的高速率、高可靠、大連接、低延時的特性，以及它采用的大規模多入多出（Massive?MIMO）等獨特技術，無人作戰系統在通信及數據交互上可以更為迅速準確，能極大提高戰場通信能力，加速無人作戰平臺的智能化，滿足軍用無人作戰裝備的多樣化作戰任務需求，推動無人作戰裝備的大規模集群作戰，并提升其智能性及自主性，顯著降低成本。而且由于5G技術具有更高的帶寬和傳輸速率，因此能夠在保證通信效率的前提下，進行更高級別的數據加密，將提高軍用信息傳輸的保密性，增強戰場的信息保護和信息對抗能力。

盡管目前5G技術尚未完全成熟，但隨著5G技術發展完善，結合物聯網技術和5G技術的“萬物互聯”將逐漸成為現實，推動戰場全域信息終端和平臺的互聯，形成覆蓋空天海陸等多維一體的信息網絡，實現高度一體化戰場控制。同時，5G將與人工智能技術進一步融合，加速軍隊的智能化建設，大幅增強無人作戰力量，形成智能化的軍事新體系，從而極大改變未來作戰的模式。

隨著相關技術的不斷成熟，在未來戰爭中無人作戰將會成為主流。

責任編輯：彭振忠