无人机“蜂群”或改变战场规则
2017-03-06 20:21:43
    上月,为庆祝正月十五元宵节,广州用1000架无人机组成编队创作出一幅幅光影佳作。这已经不是无人机首次进行大规模编组表演或试验了。美国流行音乐天后LadyGaga在美国超级碗上献唱时,身后出现由300架无人机布成的“星空”随着她的歌声翩翩起舞,甚至还排列成美国国旗的图案。无人机编组不仅在民用领域成为最劲爆的表演形式,在军事领域各国也在纷纷测试无人机“蜂群”技术。
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    2016年11月6日落幕的珠海航展上,中国首个固定翼无人机集群飞行试验,以67架飞机的数量,改写此前由美国海军保持的世界纪录。此前美国海军的固定翼无人机集群飞机数量为50架。
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    随后美国曝出用F-18战斗机释放出103架小型无人机的“蜂群”。2016年10月,在美国海军航空系统司令部位于加利福尼亚州的中国湖试验场,成功完成了一次大规模的的微型无人机“蜂群”演示。在演示中,美国海军3架F/A-18E/F“超级大黄蜂”战斗机一共投放了103架SCO资助发展的“灰山鹑”(Perdix)小型无人机,这群小型无人机演示了集体决策、自修正和自适应编队飞行。
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    2016年5月,美国空军正式提出《2016—2036年小型无人机系统飞行规划》,希望构建横跨航空、太空、网空三大作战疆域的小型无人机系统,并在2036年实现无人机系统集群作战。
    基于无人自主技术,美军提出了利用微小型无人机集群作战的模式,以降低作战成本,提升作战行动的灵活性。典型项目如DARPA的“小精灵”无人机,计划研制一种部分可回收的侦察和电子战无人机集群,从敌方防御范围外的大型飞机(轰炸机、运输机、战斗机等平台)上投放,利用无线网络实现通信与协同,通过影响导弹防御、通信与内部安全,甚至利用电脑病毒袭击敌方数据网络等方式压制敌方。
    美国海军研制出一种可用于集群作战的“蝉”微型无人机,并进行了飞行试验。试验中,该微型无人机在17.5千米的高空释放,滑翔速度约74千米/小时,飞行约17.7千米后在距目标不到4.6米的地点降落,其携带的传感器成功传回温度、大气压强与湿度等数据。相比其他无人飞行器,“蝉”微型无人机具有坚固耐用、尺寸小、成本低、结构简单、噪声小等特点,可配备多种轻型传感器,执行多种任务。美国海军希望未来可实现在25分钟内投放成千上万架“蝉”微型无人机,覆盖4800平方千米的区域。
    此外,美国海军还在“低成本无人机群技术”(LOCUST)项目下开展了相关技术研究,利用小型筒式发射无人机组成无人机群压制对手。
    相比于功能复杂全面的某一单机作战平台,无人机集群在作战时具备以下优势:
    1、功能分布化:将单个完备作战平台所具备的各项功能如侦察监视、电子干扰、打击与评估等能力“化整为零”,分散到大量低成本、功能单一的作战平台中,通过大量异构、异型的个体来实现原本复杂的系统功能,系统的倍增效益将使无人机集群具备远超单一平台的作战能力。
    2、体系生存率:无人机集群具有“无中心”和“自主协同”的特性,集群中的个体并不依赖于某个实际存在的、特定的节点来运行。在对抗过程中,当部分个体失去作战能力时,整个无人机集群仍然具有一定的完整性,仍可继续执行作战任务。
    3、效费交换比:功能单一的无人机平台成本较低,在进行作战任务时,敌方应对大量的无人机个体需要消耗数十倍甚至上百倍的成本来进行防御,这将在战争中为我方带来显著的成本优势。
    目前大规模编组是无人机技术很时髦的探索方向,虽然民用技术与军用技术看起来表现形式差不多,但两者的要求与技术背景是不同的。所以目前相关技术的最高技术标准肯定都在军用领域,军用无人机蜂群对单个无人机的自主性要求更高。无人机蜂群技术在军用领域的应用价值巨大,一旦技术成熟,将深刻改变战场规则,绝不只是用于空中秀。
    首先,在军用通信方面,100架无人机未来可以组成一个通信网络,最前方无人机侦察到的情报可以通过这个网络传输到纵横几十公里甚至上百公里的后方,就像昆虫的复眼一样可以看到很丰富的信息,然后再把这些信息整合之后传回后方,即便这个蜂群遭到攻击,损失掉一部分无人机,对于整个任务的完成也不会造成影响。其次,在打击领域,最前方无人机侦察到的情报可以给后方的有人机使用,有人机就可以发射武器进行攻击,蜂群中的无人机如果搭载了武器也可以进行协同攻击,对手根本不知道炸弹来自哪架无人机,所以也很难防范与反击。甚至可以控制蜂群中的小无人机钻进对手战斗机的进气道,将对手战机“击落”,还可以用它们来进行定点杀伤,一个小无人机携带20-50克的炸弹,可以摧毁一个高价值装备或者特定人物,而无人机蜂群一旦形成网络化是很难防范的,因为在蜂群中没有指挥官,也没有关键节点,任何一架无人机的地位都是平等的。
    专家认为,蜂群技术在航空领域前途无量,它甚至会带来无人机技术构架模式的一种变革。目前,造一架无人机需要将大量任务载荷都集成在同一个无人机上。在载荷轻小化的前提下,可以将这些载荷分散安装在多个小型或微型无人机上。在总体性能一样的情况下,分布式的最大优势就是,抗摧毁能力较强,单个节点损失不会影响到整个系统的安全,甚至都不会影响它完成任务的能力。
    专家表示,一旦无人机群组实现了无人化,这个系统理论上是可以根据任务载荷拆分成数个小系统的。这样就会带来规则上的巨大改变。如果用现在的技术,与分布式系统进行对抗的话,你都无法摧毁它。如果用低空武器或空空武器来对付它们,你要付出的代价要远大于对方付出的成本。所以整个对抗形式及规则需要作出相应改变。如何摧毁或瘫痪这一系统是一个重要的研究方向。
    现在咱们看到的这种微小型蜂群技术也只是蜂群技术的起点。它最后发展的形态就不是蜂群概念了,蜂群、蚁群,可能会出现各种群的概念交错,从而进入整个无人系统对抗的时代。
    无人机蜂群未来可能将融入所有武器系统之中,既可以无人机之间组网,也可能是无人机与有人机组网,甚至与卫星、空中作战飞机、勤务飞机组网,与地面装备、舰船组网。对于中国防务部门有没有进行类似美军无人机蜂群的预研,他表示,中国民用无人机已经进行多次大规模集群试验,而在强调技术赶超的背景下,中国防务部门肯定也会重视无人机的集群技术,但是否会采用和美军类似的控制方式、算法还不得而知。
 
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