有人/無人機(jī)協(xié)同電磁頻譜作戰(zhàn)問題研究

梅 豪,都興霖,許登榮,楊慧君

(空軍預(yù)警學(xué)院,湖北 武漢 430019)

0 引 言

隨著世界軍事變革的不斷推進(jìn),戰(zhàn)爭形態(tài)正向信息化、智能化戰(zhàn)爭加速演變,各種作戰(zhàn)行動對電磁頻譜的依賴性越來越強(qiáng),誰在戰(zhàn)爭中奪取了電磁頻譜優(yōu)勢,誰就能控制未來戰(zhàn)場的制高點。近年來,為推進(jìn)第三次抵消戰(zhàn)略,保持電磁頻譜的絕對優(yōu)勢,美軍不斷為電磁空間獨(dú)立成域造勢,提出了電磁頻譜作戰(zhàn)[1-3]等新型作戰(zhàn)概念,持續(xù)在電磁頻譜領(lǐng)域新戰(zhàn)略、新條令、新裝備技術(shù)的需求上進(jìn)行突破,進(jìn)一步調(diào)整、優(yōu)化、擴(kuò)充電磁頻譜領(lǐng)域作戰(zhàn)力量,推動電子戰(zhàn)向電磁頻譜戰(zhàn)跨越轉(zhuǎn)型發(fā)展。為了提升電磁頻譜作戰(zhàn)能力,美軍尤其注重新技術(shù)、新裝備的研發(fā)和運(yùn)用。無人機(jī)具有成本低、體積小、機(jī)動性好、效費(fèi)比高等特點,運(yùn)用無人機(jī)開展電磁頻譜作戰(zhàn)是美軍在電磁頻譜作戰(zhàn)領(lǐng)域研究和發(fā)展的重點方向之一。例如,美軍提出“低-零功率”電磁頻譜戰(zhàn)[4],并設(shè)計了很多作戰(zhàn)運(yùn)用模式,其中之一就是利用無人機(jī)蜂群搭載低截獲概率/低探測概率的傳感器、通信系統(tǒng)以及低功率電子戰(zhàn)系統(tǒng),采取網(wǎng)絡(luò)化、一體化、自適應(yīng)、低功率等電磁對抗措施,壓制和削弱敵方偵察、預(yù)警、探測、定位及引導(dǎo)打擊能力,使自身始終占據(jù)戰(zhàn)場電磁頻譜的絕對優(yōu)勢。受限于當(dāng)前的智能化水平,完全自主的多機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)、無人機(jī)集群作戰(zhàn)、無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)等暫時難以實現(xiàn)。將無人機(jī)作為有人機(jī)的僚機(jī),由有人機(jī)控制無人機(jī)編隊執(zhí)行電磁頻譜作戰(zhàn)任務(wù),是相對容易實現(xiàn)的方案。因此,美國、澳大利亞、俄羅斯等軍事強(qiáng)國都紛紛開展有人/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)忠誠僚機(jī)項目的研究[5]。2020年8月,美國空軍在內(nèi)華達(dá)州內(nèi)利斯空軍基地開展了1次有人機(jī)/無人機(jī)隱身戰(zhàn)機(jī)協(xié)同突防打擊試驗。試驗表明,通過有人-無人隱身戰(zhàn)機(jī)建立編隊進(jìn)行協(xié)同配合,可以極大地提高隱身戰(zhàn)機(jī)的打擊能力和突防水平。可見,隨著有人機(jī)/無人機(jī)協(xié)同電磁頻譜作戰(zhàn)技術(shù)和作戰(zhàn)運(yùn)用方式的逐漸成熟,必將改變傳統(tǒng)的戰(zhàn)爭形態(tài),對現(xiàn)有的作戰(zhàn)體系也會產(chǎn)生巨大的挑戰(zhàn)[6]。因此,亟需對有人機(jī)/無人機(jī)協(xié)同電磁頻譜作戰(zhàn)的概念內(nèi)涵、優(yōu)勢特點、運(yùn)用模式以及關(guān)鍵技術(shù)等進(jìn)行分析,為發(fā)展我軍的有人機(jī)/無人機(jī)協(xié)同電磁頻譜作戰(zhàn)系統(tǒng),提升有人機(jī)/無人機(jī)協(xié)同電磁頻譜作戰(zhàn)運(yùn)用水平提供參考。

1 有人/無人機(jī)協(xié)同電磁頻譜作戰(zhàn)概念及優(yōu)勢

1.1 概念分析

“有人/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)”的概念源自長機(jī)和僚機(jī)的協(xié)同作戰(zhàn)[5],隨著無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展,無人機(jī)作為僚機(jī)作戰(zhàn)成為可能,促進(jìn)了有人/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)概念的形成和發(fā)展。有人/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)是指有人機(jī)與無人機(jī)為執(zhí)行相同任務(wù)而建立整體的編隊,通過網(wǎng)絡(luò)互連、平臺互操作和資源共享控制,協(xié)同完成作戰(zhàn)任務(wù)的軍事行動。根據(jù)有人平臺控制無人機(jī)操作的等級劃分,有人機(jī)/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)可劃分為5個層級[7-8],各層級具有的控制功能如表1所示?？梢钥吹?級別越高,有人機(jī)控制無人機(jī)的能力也越強(qiáng)。目前,世界各國正在開展有人機(jī)平臺的無人機(jī)協(xié)同控制系統(tǒng)的開發(fā)和完善工作[7]。總體來說,各國的建設(shè)目標(biāo)是要采用1架有人機(jī)對1架無人機(jī)或多架無人機(jī)進(jìn)行4級控制;對于運(yùn)輸機(jī)和海上巡邏機(jī)等部分大型平臺,可以保留地面控制站的所有功能,即有人機(jī)具備對無人機(jī)的5級控制能力。

表1 有人機(jī)/無人機(jī)協(xié)同控制層級

“電磁頻譜作戰(zhàn)”概念最早由美軍2012年頒布的《聯(lián)合電磁頻譜管理行動》(JP6-01)條令中給出,但其準(zhǔn)確的定義仍在不斷的調(diào)整和完善之中。2020年5月,美軍頒布《聯(lián)合電磁頻譜作戰(zhàn)》(JP3-85)條令,其對電磁頻譜作戰(zhàn)的定義是：為獲取電磁頻譜優(yōu)勢而對戰(zhàn)場電磁環(huán)境進(jìn)行的利用、攻擊、防護(hù)和管理行動,包括電磁感知、電磁攻擊、電磁防御和電磁頻譜管控等軍事活動[3]。

結(jié)合有人/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)、電磁頻譜作戰(zhàn)的概念,可以對有人機(jī)/無人機(jī)協(xié)同電磁頻譜作戰(zhàn)定義如下：有人/無人機(jī)協(xié)同電磁頻譜作戰(zhàn)是指有人機(jī)與無人機(jī)建立整體的編隊,通過網(wǎng)絡(luò)互連、平臺互操作和資源共享控制,協(xié)同完成電磁頻譜作戰(zhàn)任務(wù)的軍事行動,包括協(xié)同電磁感知、協(xié)同電磁攻擊、協(xié)同電磁防御和協(xié)同電磁頻譜管控等活動。

1.2 作戰(zhàn)優(yōu)勢

有人/無人機(jī)協(xié)同電磁頻譜作戰(zhàn)可以充分發(fā)揮無人機(jī)作戰(zhàn)成本低、無人員傷亡、續(xù)航時間長的特點和有人機(jī)應(yīng)對復(fù)雜環(huán)境、執(zhí)行隨機(jī)任務(wù)、判斷決策等方面的優(yōu)勢,二者相互協(xié)同,實現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ),提高作戰(zhàn)效能。具體來說,有人/無人機(jī)協(xié)同電磁頻譜作戰(zhàn)具有如下優(yōu)勢。

1.2.1 有利于拓展任務(wù)空間

有人/無人機(jī)協(xié)同電磁頻譜作戰(zhàn)時,有人機(jī)處于敵防區(qū)外,完成編隊航線規(guī)劃、任務(wù)分配等指揮控制任務(wù),無人機(jī)通過有人機(jī)的中繼控制,利用其優(yōu)越的靈活性、低可探測性深入作戰(zhàn)空域,對作戰(zhàn)目標(biāo)實施近距離的偵察定位、干擾壓制和反輻射摧毀,大大拓展了作戰(zhàn)半徑和作戰(zhàn)范圍。

1.2.2 有利于實現(xiàn)靈活戰(zhàn)術(shù)

無人機(jī)執(zhí)行任務(wù)時,不涉及人員傷亡等問題,可以承擔(dān)很多有人機(jī)無法承擔(dān)的高危險和高強(qiáng)度任務(wù)。比如可以利用隱身無人機(jī)前出抵近目標(biāo)進(jìn)行長時間的偵察干擾,同時還可以讓無人機(jī)模擬有人機(jī)實施佯動、充當(dāng)誘餌,引誘敵方雷達(dá)開機(jī)等,相對有人機(jī)單獨(dú)作戰(zhàn),協(xié)同作戰(zhàn)的戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法運(yùn)用更加多樣、靈活。

1.2.3 有利于增強(qiáng)防護(hù)能力

現(xiàn)代戰(zhàn)爭的作戰(zhàn)行動往往是在復(fù)雜電磁環(huán)境下進(jìn)行,作戰(zhàn)飛機(jī)的傳感器很容易受到敵方強(qiáng)烈的電磁干擾,而有人/無人機(jī)協(xié)同電磁頻譜作戰(zhàn),通過將有人機(jī)與無人機(jī)的傳感器分散配置,形成分布式傳感器網(wǎng)絡(luò),其中任何一個或多個傳感器遭到干擾可以通過調(diào)整編隊隊形等措施進(jìn)行彌補(bǔ),抗干擾能力得到提高。另外,有人機(jī)/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)能提高威脅告警能力,無人機(jī)部署在編隊的前端,為有人機(jī)預(yù)留了一定的反應(yīng)時間和機(jī)動時間,就算無人機(jī)被擊落,比起人員傷亡,損失更容易接受,提高了抗打擊能力。

1.2.4 有利于提升作戰(zhàn)效能

有人/無人機(jī)協(xié)同電磁頻譜作戰(zhàn)可以提高電磁態(tài)勢感知、電磁攻擊等行動的作戰(zhàn)效能。在協(xié)同電磁態(tài)勢感知行動中,無人機(jī)前出配置,對作戰(zhàn)區(qū)域電磁目標(biāo)進(jìn)行近距離偵察和精確定位,多架無人機(jī)將自身偵測到的電磁數(shù)據(jù)發(fā)送到有人機(jī),通過與有人機(jī)進(jìn)行多源情報融合,可以彌補(bǔ)有人機(jī)偵測范圍有限和識別能力不足,快速準(zhǔn)確掌握戰(zhàn)場電磁態(tài)勢。在電磁攻擊行動中,憑借有人/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)顯著的偵察優(yōu)勢,無人機(jī)可以利用其隱身性好、高靈活性的特點,靈活編隊,深入敵作戰(zhàn)區(qū)域,配合有人機(jī)對目標(biāo)實施多個方向軟硬兼施的電磁攻擊,大幅提高攻擊效果。

2 有人/無人機(jī)協(xié)同電磁頻譜作戰(zhàn)運(yùn)用模式

關(guān)于有人/無人機(jī)協(xié)同電磁頻譜作戰(zhàn),目前還沒有成熟的運(yùn)用模式,借鑒有人/無人機(jī)協(xié)同網(wǎng)電作戰(zhàn)運(yùn)用方法[9],以下從組合方式、隊形配置以及基本流程等方面探析有人/無人機(jī)協(xié)同電磁頻譜作戰(zhàn)可能的運(yùn)用模式。

2.1 總體構(gòu)想

在有人/無人協(xié)同電磁頻譜作戰(zhàn)中,有人機(jī)主要是對無人機(jī)進(jìn)行指揮控制,完成目標(biāo)分配、航線規(guī)劃等任務(wù),同時對整個有人/無人機(jī)作戰(zhàn)編隊的電磁頻譜使用進(jìn)行協(xié)同控制、優(yōu)先級排序等,避免自擾互擾,保證整個作戰(zhàn)系統(tǒng)對電磁頻譜的正常使用。無人機(jī)主要接收作戰(zhàn)指令,將偵察感知的電磁信息發(fā)送給有人機(jī)。在有人機(jī)的指揮控制下,有人機(jī)、無人機(jī)協(xié)同完成電磁感知、電磁進(jìn)攻、電磁防御等任務(wù),如圖1所示。

圖1 有人/無人機(jī)協(xié)同電磁頻譜作戰(zhàn)任務(wù)框圖

2.2 組合方式

有人/無人機(jī)協(xié)同電磁頻譜作戰(zhàn)在平臺組合上通常需要考慮以下2個方面的問題：一是有人機(jī)與無人機(jī)在平臺特征方面需要具備相似性或一致性,尤其在飛行速度方面要具有相似性;二是在任務(wù)系統(tǒng)方面可以相似或互補(bǔ),任務(wù)系統(tǒng)相似可以強(qiáng)化執(zhí)行單一任務(wù)的能力,任務(wù)系統(tǒng)互補(bǔ)能夠形成“偵—控—打(擾)—評”于一體的電磁頻譜作戰(zhàn)能力。表2為可進(jìn)行協(xié)同電磁頻譜作戰(zhàn)的有人/無人機(jī)武器平臺。

表2 可實施協(xié)同電磁頻譜作戰(zhàn)的有人/無人機(jī)武器平臺

組合時,通常由1架有人機(jī)(表2中有人機(jī)平臺中的任何一種)擔(dān)任長機(jī)對編隊進(jìn)行指揮控制,若干架無人機(jī)(表2中無人機(jī)平臺中的一種或多種的組合)作為僚機(jī)擔(dān)負(fù)偵察感知、干擾壓制和毀癱打擊等任務(wù)。一般來說,無人機(jī)的數(shù)量越多,編隊的偵察感知、電磁攻擊能力也就越強(qiáng),但是也會增加有人機(jī)指揮控制的壓力和通信載荷負(fù)擔(dān)。因此,在目前的技術(shù)條件下,比較理想的是“1+3”編隊模式[9]。即1架有人指揮控制機(jī)、1架電子偵察無人機(jī)(或察打一體無人機(jī))和2架電子攻擊無人機(jī),這種編隊兼具電磁偵測和電磁攻擊能力。未來,隨著有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)技術(shù)的逐漸成熟,還可能形成有人機(jī)+無人機(jī)集群編隊或有人機(jī)+無人機(jī)蜂群編隊的組合。

2.3 隊形配置

協(xié)同作戰(zhàn)隊形設(shè)計的好壞將直接影響電磁頻譜作戰(zhàn)效能的發(fā)揮,因此,必須綜合考慮有人機(jī)與無人機(jī)的飛行能力、機(jī)動性能、電磁偵測能力、干擾壓制能力、反輻射摧毀能力以及攻擊模式等多種因素來設(shè)計有人/無人機(jī)協(xié)同電磁頻譜作戰(zhàn)編隊形狀。編隊隊形配置的基本原則和方法如表3所示。

表3 有人/無人機(jī)協(xié)同電磁頻譜作戰(zhàn)編隊隊形配置方法

根據(jù)表3的配置原則和方法,在有人/無人機(jī)“1+3”組合方式的條件下,同時要求編隊具備“偵—控—打—評”于一體的電磁頻譜作戰(zhàn)能力時,可以采用“T”型的編隊,即電子攻擊無人機(jī)前置部署,電子偵察無人機(jī)或察打一體無人機(jī)部署于編隊中間靠前位置,而有人機(jī)靠后部署,如圖2所示。這樣部署既能保證無人機(jī)進(jìn)行近距離的偵察干擾,也能防止作戰(zhàn)編隊飛機(jī)之間的自擾互擾,同時還能保證有人機(jī)安全和通信指揮暢通。需要注意的是,執(zhí)行任務(wù)不同,編隊隊形也需要靈活調(diào)整,以實現(xiàn)作戰(zhàn)效能的最大化。

圖2 有人/無人機(jī)協(xié)同電磁頻譜作戰(zhàn)編隊隊形

2.4 基本流程

有人/無人機(jī)協(xié)同電磁頻譜作戰(zhàn)的基本流程包括作戰(zhàn)數(shù)據(jù)加載、起飛爬升、巡航、任務(wù)執(zhí)行、返航、降落著陸等過程,如圖3所示。首先是有人機(jī)、無人機(jī)分別在地面進(jìn)行任務(wù)和航路的數(shù)據(jù)加載,從同一機(jī)場或不同機(jī)場起飛并爬升到一定的高度后,有人機(jī)與無人機(jī)地面控制站進(jìn)行控制權(quán)交接,開始對無人機(jī)進(jìn)行指揮控制。然后無人機(jī)在有人機(jī)的指揮控制下開始巡航進(jìn)入作戰(zhàn)區(qū)域,與有人機(jī)協(xié)同執(zhí)行電磁頻譜作戰(zhàn)任務(wù),順利完成任務(wù)后開始返航,接近目的地時,有人機(jī)將無人機(jī)的控制權(quán)交回地面控制站并完成著陸控制。下面重點對可能協(xié)同執(zhí)行的幾種電磁頻譜作戰(zhàn)任務(wù)進(jìn)行介紹。

圖3 有人/無人機(jī)協(xié)同電磁頻譜作戰(zhàn)的基本流程

協(xié)同電磁感知：無人機(jī)接收到具體任務(wù)后,按照有人機(jī)規(guī)劃的航線進(jìn)入作戰(zhàn)任務(wù)區(qū)。電子偵察無人機(jī)對作戰(zhàn)區(qū)域的各類電磁目標(biāo)進(jìn)行偵察、監(jiān)視和探測,其他無人機(jī)則保持電磁靜默,接收有人機(jī)的指令。有人機(jī)同步進(jìn)行電磁偵測,與多架偵察無人機(jī)進(jìn)行多源信息融合,實現(xiàn)對目標(biāo)的多基線測量、交叉定位、信號特征加強(qiáng)和協(xié)同印證,形成綜合戰(zhàn)場電磁態(tài)勢。此外,為了摸清敵隱蔽兵力位置、頻率信息等,可采用編隊內(nèi)的誘餌無人機(jī)掛載龍伯球,誘敵進(jìn)行抗擊,暴露其位置、頻率信息,而電子偵察無人機(jī)、有人機(jī)同步進(jìn)行偵察。

協(xié)同電磁攻擊：有人機(jī)根據(jù)協(xié)同電磁感知生成的綜合戰(zhàn)場電磁態(tài)勢,完成電磁作戰(zhàn)任務(wù)區(qū)分和目標(biāo)分配,然后由電子攻擊無人機(jī)單獨(dú)或配合有人機(jī)完成協(xié)同電磁攻擊任務(wù)。

(1) 協(xié)同電子干擾。電子干擾無人機(jī)利用其隱身性能好的特點深入敵作戰(zhàn)區(qū)域,多架無人機(jī)從不同方位對敵電子信息系統(tǒng)進(jìn)行持續(xù)的干擾壓制,有人機(jī)配合無人機(jī)在防區(qū)外進(jìn)行正面的干擾壓制,進(jìn)一步擴(kuò)大安全掩護(hù)區(qū)的范圍,為突防戰(zhàn)斗機(jī)開辟空中安全走廊。

(2) 協(xié)同反輻射攻擊。電子偵察無人機(jī)通過抵近偵察對目標(biāo)進(jìn)行偵察定位,并將偵測到的目標(biāo)信息以及戰(zhàn)場態(tài)勢傳送至有人/無人機(jī)編隊各平臺,有人機(jī)控制反輻射無人機(jī)加載目標(biāo)數(shù)據(jù)并對目標(biāo)實施攻擊,或者有人機(jī)根據(jù)電磁態(tài)勢數(shù)據(jù)直接發(fā)送輻射導(dǎo)彈對輻射源目標(biāo)進(jìn)行攻擊。此時,電子干擾無人機(jī)對敵防空系統(tǒng)施放欺騙性干擾,模擬大批機(jī)群實施攻擊,吸引防空探測武器開機(jī),保證反輻射攻擊效果。

(3) 軟硬一體飽和攻擊。有人機(jī)在防區(qū)外對敵防空雷達(dá)實施連續(xù)的干擾壓制,掩護(hù)電子攻擊無人機(jī)進(jìn)入攻擊區(qū)域進(jìn)行反輻射打擊、定向能攻擊,偵察無人機(jī)密切監(jiān)視作戰(zhàn)區(qū)域,將偵測數(shù)據(jù)實時傳回編隊各平臺,使攻擊無人機(jī)和有人機(jī)實時更新作戰(zhàn)目標(biāo)電磁輻射數(shù)據(jù),保證軟硬一體攻擊的有效性。

協(xié)同電磁防御：有人機(jī)和無人機(jī)對來襲導(dǎo)彈進(jìn)行協(xié)同告警和探測,迅速變化隊形進(jìn)行規(guī)避,電子干擾無人機(jī)對來襲導(dǎo)彈進(jìn)行強(qiáng)烈的電磁干擾,降低導(dǎo)彈攻擊的準(zhǔn)確性,必要時,有人機(jī)可控制無人機(jī)在導(dǎo)彈來襲方向主動攔截,確保有人機(jī)安全。

協(xié)同電磁頻譜管控：有人機(jī)對整個編隊電磁頻譜使用優(yōu)先級進(jìn)行排序和編隊隊形控制,防止各平臺發(fā)生自擾互擾,影響作戰(zhàn)效能的正常發(fā)揮。為了防止己方其他作戰(zhàn)編隊對編隊電磁頻譜使用產(chǎn)生影響,偵察無人機(jī)可將偵測到的其他作戰(zhàn)編隊的電磁頻譜使用信息發(fā)送給有人機(jī),由有人機(jī)與地面指揮控制中心進(jìn)行協(xié)調(diào)控制,保證整個有人/無人機(jī)作戰(zhàn)編隊對電磁頻譜的正常使用。而隨著人工智能、信息技術(shù)的發(fā)展,有人機(jī)/無人機(jī)電磁頻譜作戰(zhàn)編隊未來還可能作為聯(lián)合空中作戰(zhàn)等行動中電磁頻譜管控的專業(yè)力量,實時監(jiān)控作戰(zhàn)區(qū)域內(nèi)的用頻情況,動態(tài)優(yōu)化調(diào)整電磁頻譜使用計劃,及時解決臨時出現(xiàn)的自擾互擾問題,保證整個作戰(zhàn)體系效能的最大化。

3 有人/無人機(jī)協(xié)同電磁頻譜作戰(zhàn)關(guān)鍵技術(shù)

要實現(xiàn)有人機(jī)/無人機(jī)協(xié)同電磁頻譜作戰(zhàn),有許多關(guān)鍵技術(shù)需要突破,主要包括協(xié)同控制技術(shù)、協(xié)同目標(biāo)分配技術(shù)、協(xié)同航線規(guī)劃技術(shù)、數(shù)據(jù)鏈技術(shù)、協(xié)同電磁感知技術(shù)等[7-11]。

3.1 協(xié)同控制技術(shù)

在協(xié)同電磁頻譜作戰(zhàn)行動中,有人機(jī)和無人機(jī)各司其職,通過信息傳輸和交互實現(xiàn)任務(wù)協(xié)同。在這個過程中,有人機(jī)操縱員不僅要接收來自地面的指揮控制信息,執(zhí)行本機(jī)作戰(zhàn)任務(wù),還要根據(jù)戰(zhàn)場情況指揮控制無人機(jī)。現(xiàn)代戰(zhàn)場環(huán)境瞬息萬變,客觀上需要有人機(jī)操縱員根據(jù)戰(zhàn)場態(tài)勢的變化,及時、準(zhǔn)確地制定和調(diào)整編隊中無人機(jī)的作戰(zhàn)方案。這樣繁重的工作對有人機(jī)操縱員的生理和心理都造成了很大的負(fù)擔(dān),因此需要發(fā)展有人/無人機(jī)智能協(xié)同控制系統(tǒng)為完成作戰(zhàn)任務(wù)提供保障,在短時間內(nèi)為有人機(jī)操縱員提供決策方案,輔助操縱員進(jìn)行決策或自主決策,減少在協(xié)同指揮控制中人的負(fù)擔(dān)。

3.2 協(xié)同任務(wù)區(qū)分和目標(biāo)分配技術(shù)

有人機(jī)/無人機(jī)協(xié)同電磁頻譜作戰(zhàn),涉及電磁感知、電磁進(jìn)攻、電磁防御等多種作戰(zhàn)任務(wù),包括雷達(dá)、通信、導(dǎo)航系統(tǒng)等多種作戰(zhàn)目標(biāo),必須對有人/無人機(jī)作戰(zhàn)系統(tǒng)進(jìn)行很好的任務(wù)區(qū)分和目標(biāo)分配,才能實現(xiàn)作戰(zhàn)效能的最大化。協(xié)同任務(wù)區(qū)分和目標(biāo)分配是1個組合優(yōu)化問題,需要考慮各種約束條件,如有人/無人機(jī)武器系統(tǒng)配置情況、偵察無人機(jī)的最大偵察距離、干擾無人機(jī)的最大干擾距離、反輻射無人機(jī)攻擊范圍和精度等。由于該問題是一個多項式復(fù)雜程度的非確定問題(NP),解決思路主要有2種：一種是如窮舉法的精確搜索方法,另一種是啟發(fā)式搜索方法,如遺傳算法[12]、模擬退火算法等。但這些方法都存在計算量大的問題,因此一些學(xué)者在探索應(yīng)用新的理論和方法來解決協(xié)同目標(biāo)分配問題,如拍賣算法、蟻群算法、滿意決策理論、Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法等。相對來說,這些方法計算量較小,有望解決有人/無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)的實時協(xié)同目標(biāo)分配問題。

3.3 協(xié)同航線規(guī)劃技術(shù)

協(xié)同航線規(guī)劃是在有人機(jī)/無人機(jī)協(xié)同目標(biāo)分配方案的基礎(chǔ)上規(guī)劃出各飛機(jī)可行的有效協(xié)同航線。單個無人機(jī)的航線規(guī)劃,一般是根據(jù)地形、作戰(zhàn)目標(biāo)參數(shù)以及無人機(jī)生存概率等來規(guī)劃無人機(jī)的飛行航線。有人/無人機(jī)協(xié)同航線規(guī)劃則需要在單個航線規(guī)劃的基礎(chǔ)上,考慮如何協(xié)調(diào)一致地共同執(zhí)行任務(wù),使整體的作戰(zhàn)效能最大化。由于戰(zhàn)場環(huán)境瞬息萬變,威脅區(qū)域、攻擊目標(biāo)等隨時可能發(fā)生變化,航線需要重新進(jìn)行規(guī)劃修正。這導(dǎo)致協(xié)同航線規(guī)劃的約束條件多、計算復(fù)雜,需要綜合利用運(yùn)籌學(xué)、智能計算以及計算幾何等理論和技術(shù)來解決問題。目前,解決協(xié)同航線規(guī)劃問題主要有數(shù)學(xué)規(guī)劃、混合整數(shù)線性規(guī)劃等方法。另外,基于人工智能有人/無人機(jī)航線規(guī)劃技術(shù)是當(dāng)前研究的熱點,如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、MAXQ分層強(qiáng)化學(xué)習(xí)方法[13]等。

3.4 數(shù)據(jù)鏈技術(shù)

數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)是實現(xiàn)有人機(jī)與無人機(jī)協(xié)同的必要條件。有人機(jī)與無人機(jī)之間控制指令下達(dá)、傳感器數(shù)據(jù)傳輸、戰(zhàn)場電磁態(tài)勢共享都需要經(jīng)過數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)。有人機(jī)平臺對無人機(jī)的控制級別和協(xié)同模式的不同,對數(shù)據(jù)鏈的要求也不一樣。未來,有人機(jī)平臺控制無人機(jī)的級別會越來越高,這也要求數(shù)據(jù)鏈功能越多,能力越強(qiáng)。當(dāng)前,有人/無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈路互通問題還沒很好解決,需要發(fā)展新型戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈、機(jī)間數(shù)據(jù)鏈、多平臺通用數(shù)據(jù)鏈等技術(shù),滿足有人/無人機(jī)協(xié)同電磁頻譜作戰(zhàn)分布式組網(wǎng)、實時大容量信息傳輸?shù)男枰?/p>

4 結(jié)束語

未來作戰(zhàn)中,誰控制了電磁頻譜優(yōu)勢誰就掌控了戰(zhàn)場優(yōu)勢。隨著人工智能技術(shù)、無人機(jī)平臺技術(shù)的發(fā)展,有人/無人機(jī)協(xié)同電磁頻譜作戰(zhàn)將成為未來電磁頻譜作戰(zhàn)行動中的一種重要運(yùn)用方式。本文界定了有人/無人協(xié)同電磁頻譜作戰(zhàn)的概念內(nèi)涵,從組合方式、隊形配置和基本流程等方面探析有人/無人協(xié)同電磁頻譜作戰(zhàn)的基本運(yùn)用模式,并分析了其關(guān)鍵技術(shù)。展望未來,隨著軍事技術(shù)的發(fā)展,有人/無人機(jī)協(xié)同電磁頻譜作戰(zhàn)的運(yùn)用模式將更加多樣化,有人機(jī)+無人機(jī)集群編隊、有人機(jī)+無人機(jī)蜂群編隊作戰(zhàn)將成為可能,并最終改變戰(zhàn)爭形態(tài)。這需要持續(xù)研究有人/無人協(xié)同電磁頻譜作戰(zhàn)的新理念、新戰(zhàn)法和新技術(shù),提升我國有人/無人機(jī)協(xié)同電磁頻譜作戰(zhàn)戰(zhàn)技術(shù)水平,使其成為未來戰(zhàn)爭中奪取電磁頻譜優(yōu)勢的新質(zhì)力量。