摘要：无人机蜂群是由大量无人机，以单平台无人机的作战能力为基础，以无人机之间的协同交互能力为支撑，以群体智能涌现能力为核心，基于开放式体系架构综合集成构建的，具有抗毁性、低成本、功能分布化等优势和智能特征的作战体系。当前，美国着力发展无人机蜂群作战技术以借此抵消中、俄等国的相对防御优势，这类组织有序、价格低廉、协同配合的无人机被认为是美国未来作战愿景的重要组成部分。
关键词：无人机蜂群对海作战概念；关键技术
前言：无人机集群作战是指具备部分自主能力的无人机通过有/无人操作装置辅助，实现无人机间的实时数据共享、多机组网、协同配合，并在操作员引导下，完成区域搜索与攻击、侦察与压制、心理战、战术压制等作战任务的过程。
1 无人机蜂群对海作战概念
无人机蜂群的核心优势在于：单机成本低、群体数目大、群体智能程度高；其主要劣势在于：单机能力弱，即与制空型无人机相比，用于构建蜂群的无人机探测能力弱、机动性差、速度慢、航程短、智能程度低、打击能力有限等。综合考虑无人机蜂群的优势和劣势，无人机蜂群对海作战概念具备较高的可行性：其一，大型水面舰艇价值高，利用低成本的无人机蜂群打击高成本的舰艇符合利益最大化准则；其二，水面舰艇目标大、机动能力较差，是机动能力不足的无人机蜂群的理想目标；其三，现有的海上舰艇应对以无人机为代表的“低慢小”目标的能力不足，例如，2017 年8 月12 日英国广播公司报道称，一架民用四轴无人机在未触动任何警报的情况下顺利地降落在了英国海军“伊丽莎白女王”号航母的甲板上；其四，目前海上舰艇装备的防空系统缺乏应对无人机蜂群的有效手段，大量的彼此协作的无人机足以使得舰艇的防空系统饱和，LocPham 的实验证实了这一点。可以预见，随着智能无人系统和蜂群战术方面的发展，在未来战场上高度智能的无人机蜂群可能还会充当一种非对称手段，通过饱和攻击打击敌方高价值的航母系统。由于无人机蜂群系统一般是由数量众多、成本较低、功能各异的小型无人机构成，因此，它的开发研制成本将明显小于同一功能的复杂武器系统。另外，在实际作战过程中，由于无人机蜂群系统中的个体规模庞大，分布零散，并且能够持续保持作战的高压态势，敌方需要消耗数十倍甚至上百倍的成本来进行攻击和防御，这将大幅度提高敌方的作战成本，间接为己方带来了效费交换优势。
2 关键技术
1）侦察预警。制信息权是赢得未来战争的关键。利用大量搭载异类传感器的异构无人机组成的无人机蜂群，以其突防能力强、重复利用率高和风险低的优点，可对战场进行长时间、全方位、大范围、高精度的情报侦察和监视，尤其在临空侦察任务中，将扮演重要角色。它可深入敌方前沿或纵深百米，甚至更近的距离。通过不同无人机平台携带可见光照相机、标准或微光电视摄影机、红外扫描器和雷达设备等不同载荷，协同对敌方主要部署和重要目标进行实地实时侦察，完成各种侦察和监视任务，同时起到空中预警的作用。
2）电子干扰。通过干扰使敌方的电子、通信和光电系统致盲，从而取得战争的主动权。首先，无人机蜂群具有规模作战的优势，成千上万架无人机平台同时向敌实施低成本饱和攻击，瘫痪敌预警装备。其次，可通过携带不同载荷，使用辐射电磁波发射器进行有源干扰或施放箔条、金属干扰丝进行无源干扰等不同手段，全时段、全功率干扰敌方电子设备。另外，无人机蜂群可作为诱饵，既可以协同其它电子干扰设备进行诱骗干扰，也可变换载荷来模拟不同型号、数量的作战飞机，误导敌防空系统，增加其弹药消耗，迫使其暴露目标，为己方创造有利的作战时机。
3）集群攻击。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆从近几场战争来看，未来战争向智能化、无人化、规模化方向发展趋势明显，而无人机蜂群作战系统顺应了这种趋势。其良好的自组织、自协同作战能力，可以充当先头部队主动接敌，能实现多架无人机同时从多个攻击阵位、多个方向对单（多）个目标进行攻击，既能达成战斗的突然性，又能提高杀伤概率。同时，当单架或少数无人机出现不确定状况时，集群会进行自适应组织，迅速恢复体系作战能力，以最小的代价完成作战任务。
4）特种作战。多架察打一体微型无人机组成的隐蔽集群，执行斩首或攻坚行动，如消灭敌指挥员、叛徒、碉堡等目标。首先，无人机集群协同搜索，单机发现目标后，通过信息共享，附近无人机立即协同定位。其次，由处于最佳攻击位置并携带相应武器的单机对目标发起攻击。最后，由集群中最佳观察位置的无人机进行作战效能评估，并判断是否需要发动二次攻击。
5）火力引导。未来战争将以非接触战为主，目标基本不在可视范围内，仅凭卫星、侦察机等武器提供的情报可能无法满足战争的需要。首先，无人机蜂群以其集群智能、隐蔽等优势能对火力打击目标区执行火力引导与校射任务，实时传导打击画面，评估打击效果，有利于提高作战效率、降低弹药消耗。其次，可将载有激光照射器无人机蜂群，用来实时指示地面目标，引导激光制导武器进行精确攻击。
3 发展趋势
1）优化无人机蜂群的航迹规划。众所周知，无人机蜂群大多采用的是速度较慢、续航能力较弱和机动性能不强的微小型无人机，而且这些微小型无人机一旦装上其它载荷后，其相关性能又会进一步下降，这将严重降低无人机蜂群的生存概率及作战效率。因此，在无人机蜂群的速度、续航能力和机动性能都受到一定约束的情况下，为无人机蜂群设计出一条从起点到目标点的最优航行轨迹显得尤为重要。但是，在实际作战过程中，由于战场环境瞬息万变，优化无人机蜂群的航迹规划并非易事，未来如何解决航迹规划算法对环境变化的响应性和计算的实时性应该是无人机蜂群航迹规划研究的重点问题。
2）提高无人机蜂群的指控性能。无人机蜂群在实际作战过程中，必须依靠指挥控制中心的相关指令，以及对蜂群内部各单元进行编队自适应控制，才能实现对目标的侦察打击。因此，提高无人机蜂群的指控性能，既要提高无人机蜂群的任务控制性能，也要提高无人机蜂群的自适应控制性能。目前，提高无人机蜂群的任务控制性能最有效的方法就是以无人机蜂群内部的各无人机为节点，构建起一个拥有众多网络拓扑结构的移动通信网络。但是，在实际作战过程中，由于各无人机移动迅速，相互之间的位置关系变化不定，从而引起无人机蜂群的通信网络拓扑变化迅速，无人机之间的通信关系不稳定，甚至中断。因此，未来还需要加强对无人机蜂群网络的架构、硬件、算法和通信协议等方面的研究，以此增强无人机蜂群网络的稳定性。另外，目前提高无人机蜂群的自适应控制性能的主要方法有基于行为法、领航法和人工势场法，通过这3 种方法可以有效解决无人机蜂群编队在遇到障碍物时的拆分、重构和反应滞后等问题，不过这3 种方法各有优劣，在实际运用时还需根据特定的战场环境进行选择。
结束语：无人机蜂群是以智能化无人控制技术和网络信息系统为支撑的集群式作战武器。未来，随着无人机、自主系统、人工智能、大数据及网络等现代前沿科技领域的进一步发展，这种新型武器及其战术运用势必将成为改变未来作战规则的重要推手。为此，对无人机蜂群作战的发展必须持续加以关注和研究，未雨绸缪才能立于不败之地。
参考文献：
［1］ 王晨阳，张卫平，邹阳． 仿昆虫扑翼微飞行器研究现状与关键技术． 无人系统技术，2018，1（4）
［2］ 任四玲，李德彪． 技术决定战术并非直来直去． 中国国防报，2017（2）
［3］ 许晓伟，赖际舟，吕品，等． 多无人机协同导航技术研究现状及进展． 导航定位与授时，2017，4（4）
论文作者:张铁利,董旭雷
论文发表刊物:《基层建设》2019年第20期
论文发表时间:2019/10/9
标签：无人机论文; 蜂群论文; 作战论文; 目标论文; 敌方论文; 集群论文; 舰艇论文; 《基层建设》2019年第20期论文;