“蜂群”作战---未来无人机作战的模式探究

美军“全球鹰”

一、 当前军用无人机作战在运用发展中存在的主要问题：

1、单机机载设备的侦察能力有限，很难有效地全方位连续侦查和监视目标；

2、无人机一旦发生设备故障，容易导致任务被延误，甚至被迫取消；

3、在面临高威胁防空体系时，容易被拦截和毁伤，导致任务失败；

4、单机的武器载荷有限，使打击威力和效果受到限制；

5、地面控制链路较难对多架无人机同时控制，导致空中无人机数量偏少；

6、智能化水平不高，在关键节点时仍需有人协助；

7、被赋予任务日趋复杂多样，需要的传感器数量和种类不断增加；

8、无人机的成本不断提高，和有人机相比已经不再有优势。

       

美军幻影射线无人机

因此，世界军事强国在未来无人机作战研究及发展的思路上也不尽相同，隐身化、高速化、小（微）型化、大型化等无人机发展型号不断翻新，但普遍认识到无人机单机的作战能力已很难有较大提高。

      在此背景下，一个并不是全新的作战样式再次被推上了前台，这就是无人机的“蜂群”作战。

二、 无人机“蜂群”技术的原理和发展

1、 近期各国无人机“蜂群”技术发展的情况。

2015年1月3日，翼龙无人机进行了新年首次编队飞行，两架翼龙顺次起飞编队飞行。

2016年10月3日，在韩国第一届陆军参谋总长杯无人机竞赛中，300架无人机同时升空并完成3分钟以上的飞行。

2016年11月5日在第十一届中国国际航空航天博览会上记者了解到，我国第一个固定翼无人机集群飞行试验以67架飞机的数量打破了之前由美国海军保持的50架固定翼无人机集群飞机数量的纪录。

2016年底，根据中国航天空气动力技术研究院发布的消息称。彩虹4无人机完成了五站四机协同超视距飞行任务，包括超视距飞行、卫星通讯接力、多路卫星通讯同传、多机态势监测及协同飞行等多个科目。实现了多区域侦察监视打击和控制的作战演练。

2017年1月， 3架F/A-18超级大黄蜂战斗机在加利福尼亚州进行的测试中成功释放了103架“珀耳狄克斯”微型无人机，这标志着代号“蜂群”的微型无人机攻击系统在研发上取得重大进展。　

2、无人机 “蜂群”技术的基本原理

      无人机蜂群作战的技术原理是“集群智能”，即众多无/低智能的个体通过相互之间的简单合作所表现出来的集体智能行为。在群体行为中，单个个体的行为会被临近的个体所影响，通过他们局部简单的相互交流，使得整体可以通过组织协作完成一些较为复杂任务。通过交互作用和协作行为，简单个体的协同集合可以表现出整体优势从而完成复杂任务。在复杂性技术中，这种现象叫做涌现。主要特点有：

（1）个体简单性：群体中的每一个个体可以相对简单，并不需要完成复杂任务所需要的较高智能。群体中的每个个体，并不能，或并不需要直接得知整个群体的信息，而只需要感知一部分信息。群体中的个体具有十分简单的自治个体的规则，只需要最小智能，因而具有简单性。

（2）控制分散性：群体中包含的所有个体是完全分散的，没有中心控制。也就是不会因为单个体或少数几个个体出现不确定的状况而影响全局。因此整个群体的健壮性较高，或者说群体整体具有更强的稳定鲁棒性。

（3）联系有限性：群体中的相邻个体之间，可以彼此直接交换有限的信息；或者彼此不直接交互信息而是通过环境探查间接获取相关信息，不需要或不可能群体中的每个个体与其他所有个体发生信息交流。

（4）群体智能性：在个体简单性、控制分散性和联系有限性的基础上，群体却可以在适当的进化交互过程中表现复杂行为涌现出来的智能，而这种智能是单个个体无法做到的。

2、无人机“蜂群”技术的典型算法和技术支撑

（1）蚁群算法(ACO)又称蚂蚁算法，是由Marco Dorigo在1992年的博士论文中提出的。其灵感来源于蚂蚁在寻找食物过程中发现食物源和到达路径的行为。

（2）人工蜂群算法(ABC)人工蜂群算法的起源，是诺贝尔奖得主、奥地利人K.VON.Frisch发现的。2005年土耳其大学的D.Karaboga正式提出了基于蜜蜂采蜜的ABC人工蜂群算法，该算法具有简单和鲁棒性强的特点，在非限制性数值优化函数上比常见的启发式算法具有更加优越的性能，用于解决多峰值函数的问题。

      这两种算法各有特点，国内某单位将蚁群算法设计的结果与遗传算法设计的结果进行了比较，数值仿真结果表明，蚁群算法具有很高的有效性和应用价值，感兴趣的读者可以查阅相关资料。

（3）无人机群的航路规划问题，即协同飞行、作战、打击、评估等。

三、无人机“蜂群”技术在军事上的应用

      无人机蜂群作战，已经在国外进行了实验，美国海军使用装备宙斯盾系统的伯克级驱逐舰进行拦截无人机蜂群的试验，发现只有密集阵近防系统和重机枪才能有效拦截。但对8架无人机组成的蜂群进行攻击拦截时，平均有2.8架无人机能够避开拦截系统。即使经过更好的传感器、更多的机枪和密集阵系统进行升级后，仍然至少有1架能够避开拦截。无人机蜂群作战一方面向进攻方展示了难以估量的力量，也同时对防守方发出了不可忽视的警告。

       蜂群无人机的载弹量小，更适合打击防空反导系统或有防空反导保护、无坚固掩体防护的海上或陆上的“软”目标;若与少量大威力的巡飞弹配合使用，则可对保护严密、防护坚固的关键目标构成非常严峻的威胁。

　　若蜂群无人机搭载电磁干扰装置或定向能武器，就可具备一定的拦截能力，自身还可作为假目标或诱饵实施干扰，非常适合应对饱和导弹攻击，快速消耗敌方拦截武器，具有良好的防御效果。

       无人机单机的“孤鹰”式作战模式，已经取得了很大的实战成绩，而大量无人机集群作战的“蜂群”模式，尚在研发和验证过程中。即便能够获得成功，“孤鹰”也不会完全替代“蜂群”。一方面，二者的使用场景和任务特点不同；另一方面，比无人机作战模式创新更加重要的，是将无人机融入现有的作战体系。

      与1995年美军装备察打无人机捕食者A，2001年进行首次打击任务相比，中国军方在2012年正式列装察打一体无人机——"攻击-1"无人机，晚了11年；

捕食者A

      与2004年美军利用一架T-33技术验证机，与F-15E进行有人机/无人机协同飞行能力的验证飞行相比，而有人机/无人机协同飞行尚未见之于报道。

       2012年，美军完成了两架改进型的RQ-4“全球鹰”无人侦察机的空中自主、互助加油技术成功，使美军的“全球鹰”无人飞机航行时间从40小时延长到160小时，极大提高了侦察范围。

        革命尚未成功，同志仍需努力。现在，中国的67架固定翼无人机已集群试飞，标志着我们在无人机蜂群作战这个新兴领域的前沿位置。相信在不久的将来，我们的军工也必然能够弯道超车，领跑世界。

“云影”无人机