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無人機“蜂群”或改變戰場規則

2017-03-06 20:21:43

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    上月,為慶祝正月十五元宵節,廣州用1000架無人機組成編隊創作出一幅幅光影佳作。這已經不是無人機首次進行大規模編組表演或試驗了。美國流行音樂天后LadyGaga在美國超級碗上獻唱時,身后出現由300架無人機布成的“星空”隨著她的歌聲翩翩起舞,甚至還排列成美國國旗的圖案。無人機編組不僅在民用領域成為最勁爆的表演形式,在軍事領域各國也在紛紛測試無人機“蜂群”技術。
    2016年11月6日落幕的珠海航展上,中國首個固定翼無人機集群飛行試驗,以67架飛機的數量,改寫此前由美國海軍保持的世界紀錄。此前美國海軍的固定翼無人機集群飛機數量為50架。
    隨后美國曝出用F-18戰斗機釋放出103架小型無人機的“蜂群”。2016年10月,在美國海軍航空系統司令部位于加利福尼亞州的中國湖試驗場,成功完成了一次大規模的的微型無人機“蜂群”演示。在演示中,美國海軍3架F/A-18E/F“超級大黃蜂”戰斗機一共投放了103架SCO資助發展的“灰山鶉”(Perdix)小型無人機,這群小型無人機演示了集體決策、自修正和自適應編隊飛行。
    2016年5月,美國空軍正式提出《2016—2036年小型無人機系統飛行規劃》,希望構建橫跨航空、太空、網空三大作戰疆域的小型無人機系統,并在2036年實現無人機系統集群作戰。
    基于無人自主技術,美軍提出了利用微小型無人機集群作戰的模式,以降低作戰成本,提升作戰行動的靈活性。典型項目如DARPA的“小精靈”無人機,計劃研制一種部分可回收的偵察和電子戰無人機集群,從敵方防御范圍外的大型飛機(轟炸機、運輸機、戰斗機等平臺)上投放,利用無線網絡實現通信與協同,通過影響導彈防御、通信與內部安全,甚至利用電腦病毒襲擊敵方數據網絡等方式壓制敵方。
    美國海軍研制出一種可用于集群作戰的“蟬”微型無人機,并進行了飛行試驗。試驗中,該微型無人機在17.5千米的高空釋放,滑翔速度約74千米/小時,飛行約17.7千米后在距目標不到4.6米的地點降落,其攜帶的傳感器成功傳回溫度、大氣壓強與濕度等數據。相比其他無人飛行器,“蟬”微型無人機具有堅固耐用、尺寸小、成本低、結構簡單、噪聲小等特點,可配備多種輕型傳感器,執行多種任務。美國海軍希望未來可實現在25分鐘內投放成千上萬架“蟬”微型無人機,覆蓋4800平方千米的區域。
    此外,美國海軍還在“低成本無人機群技術”(LOCUST)項目下開展了相關技術研究,利用小型筒式發射無人機組成無人機群壓制對手。
    相比于功能復雜全面的某一單機作戰平臺,無人機集群在作戰時具備以下優勢:
    1、功能分布化:將單個完備作戰平臺所具備的各項功能如偵察監視、電子干擾、打擊與評估等能力“化整為零”,分散到大量低成本、功能單一的作戰平臺中,通過大量異構、異型的個體來實現原本復雜的系統功能,系統的倍增效益將使無人機集群具備遠超單一平臺的作戰能力。
    2、體系生存率:無人機集群具有“無中心”和“自主協同”的特性,集群中的個體并不依賴于某個實際存在的、特定的節點來運行。在對抗過程中,當部分個體失去作戰能力時,整個無人機集群仍然具有一定的完整性,仍可繼續執行作戰任務。
    3、效費交換比:功能單一的無人機平臺成本較低,在進行作戰任務時,敵方應對大量的無人機個體需要消耗數十倍甚至上百倍的成本來進行防御,這將在戰爭中為我方帶來顯著的成本優勢。
    目前大規模編組是無人機技術很時髦的探索方向,雖然民用技術與軍用技術看起來表現形式差不多,但兩者的要求與技術背景是不同的。所以目前相關技術的最高技術標準肯定都在軍用領域,軍用無人機蜂群對單個無人機的自主性要求更高。無人機蜂群技術在軍用領域的應用價值巨大,一旦技術成熟,將深刻改變戰場規則,絕不只是用于空中秀。
    首先,在軍用通信方面,100架無人機未來可以組成一個通信網絡,最前方無人機偵察到的情報可以通過這個網絡傳輸到縱橫幾十公里甚至上百公里的后方,就像昆蟲的復眼一樣可以看到很豐富的信息,然后再把這些信息整合之后傳回后方,即便這個蜂群遭到攻擊,損失掉一部分無人機,對于整個任務的完成也不會造成影響。其次,在打擊領域,最前方無人機偵察到的情報可以給后方的有人機使用,有人機就可以發射武器進行攻擊,蜂群中的無人機如果搭載了武器也可以進行協同攻擊,對手根本不知道炸彈來自哪架無人機,所以也很難防范與反擊。甚至可以控制蜂群中的小無人機鉆進對手戰斗機的進氣道,將對手戰機“擊落”,還可以用它們來進行定點殺傷,一個小無人機攜帶20-50克的炸彈,可以摧毀一個高價值裝備或者特定人物,而無人機蜂群一旦形成網絡化是很難防范的,因為在蜂群中沒有指揮官,也沒有關鍵節點,任何一架無人機的地位都是平等的。
    專家認為,蜂群技術在航空領域前途無量,它甚至會帶來無人機技術構架模式的一種變革。目前,造一架無人機需要將大量任務載荷都集成在同一個無人機上。在載荷輕小化的前提下,可以將這些載荷分散安裝在多個小型或微型無人機上。在總體性能一樣的情況下,分布式的最大優勢就是,抗摧毀能力較強,單個節點損失不會影響到整個系統的安全,甚至都不會影響它完成任務的能力。
    專家表示,一旦無人機群組實現了無人化,這個系統理論上是可以根據任務載荷拆分成數個小系統的。這樣就會帶來規則上的巨大改變。如果用現在的技術,與分布式系統進行對抗的話,你都無法摧毀它。如果用低空武器或空空武器來對付它們,你要付出的代價要遠大于對方付出的成本。所以整個對抗形式及規則需要作出相應改變。如何摧毀或癱瘓這一系統是一個重要的研究方向。
    現在咱們看到的這種微小型蜂群技術也只是蜂群技術的起點。它最后發展的形態就不是蜂群概念了,蜂群、蟻群,可能會出現各種群的概念交錯,從而進入整個無人系統對抗的時代。
    無人機蜂群未來可能將融入所有武器系統之中,既可以無人機之間組網,也可能是無人機與有人機組網,甚至與衛星、空中作戰飛機、勤務飛機組網,與地面裝備、艦船組網。對于中國防務部門有沒有進行類似美軍無人機蜂群的預研,他表示,中國民用無人機已經進行多次大規模集群試驗,而在強調技術趕超的背景下,中國防務部門肯定也會重視無人機的集群技術,但是否會采用和美軍類似的控制方式、算法還不得而知。
 
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