无人系统在未来海战场中的应用构想∗

2018-01-04石剑琛

舰船电子工程 2017年12期

石剑琛

1 引言

在海战场上，随着作战环境的复杂性、威胁目标的多样性、战斗场面的激烈性和使命任务的繁复性，单一作战平台在应变能力方面日渐暴露出一定的缺陷。在应付超声速、智能化隐身反舰导弹和隐身战斗机方面现有舰载探测系统缺乏远距离预警能力；在满足现代海战对战场监视、信息搜集、目标指示、通信中继和选择性打击等方面显得力不从心；在对濒海目标和陆上纵深目标进行全方位、全天候、超视距侦察、探测并实施精确打击方面，现有舰载武器系统能力尚显不足。为弥补这些能力不足，并满足现代化海上作战中信息化控制、精确打击和海空天一体化作战要求，军事大国争相发展无人作战系统［1］。

无人作战系统是由无人作战平台、任务载荷、指挥控制系统以及空一天一地信息网络组成的综合化作战系统，是信息化战争中夺取信息优势、实施精确打击、完成特殊作战任务的重要手段之一。无人作战平台是无人作战系统最主要的组成部分，是一种有动力但无人驾驶、能自主控制或远距离遥控、可回收或一次性消耗、可携带致命或非致命载荷的平台。根据使用区域的不同，无人作战系统可分为无人机系统（UAS）、无人地面平台（UGV）、无人海上系统（UMS），包括无人潜航器（UUV）、无人水面艇（USV）等［2］。

早在20世纪末期，美国科学界人士就指出，“不久的将来，无人机/无人作战飞机将有可能成为21世纪空中作战的主导力量”。在未来20年中，无人机将执行更加广泛的任务，不仅作为侦察平台，更重要的是成为具备一定感知能力的机器人，来完成空运、远程打击甚至是空空作战等任务。近年来，无人作战系统作为改变未来战争规则的颠覆性技术装备，在世界范围内得到飞速发展，已经成为国家间军事博弈的重要力量［3～4］。

海军是多兵种集成作战的综合性军种，作战类型涉及海战、空战和登陆作战等，因此对水上、空中和陆地的无人作战平台都有强烈的需求，其中的主要类型有无人水下航行器、军用无人机和无人智能化战车。这些无人作战系统通常具有体积小、适应性强、使用灵活、效费比高等优点，并具有良好的智能化、隐身性和机动性，既可以独立自主运作，也可以作为网络中心战的节点，接受有人作战平台的指挥，执行多种任务，对于有效增大海上兵力的作战半径，减少舰船装备损失和人员伤亡，夺取作战优势具有重要作用。

随着未来无人机的大量应用，势必大幅推进海陆空天潜不同类型无人平台系统的军事应用。无人作战系统是无人系统发展过程中的一个重大里程碑，对未来的军事作战方式将产生深远的乃至革命性的影响。它的出现标志着无人系统将从过去作为执行侦察监视、通信中继和毁伤评估等任务的作战支援装备，升级为未来能够对陆海空重要目标实施精确打击的主要作战装备之一。

2 无人系统的应用

海军无人作战平台在未来海战场上可以有多方面的应用：可以将无人平台进行组网探测实现战场态势实时感知；利用无人平台的通信中继实现从传感器到武器的铰链支持指挥控制；由无人作战平台携带制导武器对时敏目标进行近距离精确打击；无人作战平台可实现近距离接敌并对敌方实施电子干扰或反辐射攻击等信息作战；无人平台还可以实施无人加油、物资补给等综合保障等功能。以单无人平台为例，单平台无人机（UAV）在海上作战中可以利用续航时间长的优势进行预警侦察及态势感知；在有人机的指挥控制下，完成攻击目标的瞄准计算、武器发射条件判断、武器发射前的装定参数计算、武器的发射控制及发射后的制导控制，实现交战控制、毁伤评估甚至自主打击；利用高空、长航时的特点进行通信中继接力和干扰压制；还可以利用获得所在区域的云层、降水、风速等信息进行战场环境气象探测。单平台无人潜航器（UUV）利用目标小、续航时间长，以及布放的隐蔽性，可以进行搜索与侦察、反水雷作战、反潜作战、水下潜伏式自主作战、水下防御作战及战斗支援等［5］。

目前已有的各种型号无人系统，在民事上无人系统被广泛用于海监及救灾任务，在军事上，远程无人机或水下无人系统将能够为我国海军提供超视距目标锁定、短程无人机或水下无人系统可在东海和南海执行情报、监视和侦察任务；中高空无人机可以进行广区域监视，在扩大覆盖范围和早期提供预警能力等。无人机在卫星通信网络的配合下将为我国提供更好的情报、监视和侦察能力，可为我国武器系统（特别是反舰弹道导弹以及其他远程打击武器系统）提供远程定位能力。此外，无人系统还可提升我国其他方面的军事能力，如利用空间卫星进行远程目标锁定以及在台湾、东海、南海等区域获得更好的情报、监视和侦察能力等，甚至可以直接提供军事打击。

多个无人平台形成的无人战斗群，是以指挥信息系统为核心，以信息为纽带，由多个功能上相互联系、相互作用，性能上相互补充的不同类型的无人系统组成的作战集群［6］。无人战斗群与单一无人平台相比，具有更强的综合作战能力，包括侦察感知能力、中继能力、打击能力、评估能力等，因而可独立或协同其它有人作战平台实施各种作战任务［7］。

虽然无人机在我国海军单舰平台已有应用，但是，国家战略利益的拓展、热点地区利益冲突的加剧、海上兵力行动的频繁以及远程精确制导武器的发展，对海上作战力量提出了新能力需求，无人系统从原来单系统独立运用趋向于编组为战斗/任务群规模化使用［8］，可以预见，海上无人战斗群在未来将是我军海上作战体系的有机组成部分，其作战使命是利用无人作战平台或者协同有人作战平台夺取战场制信息权、制空权、制海权和制地权，进而获取战场信息优势和火力优势，赢得信息化条件下高技术局部战争。在未来，以无人系统为作战平台，必将能够进一步提高一体化联合作战水平，实现全时域、全纵深作战，有效争夺制信息权［9］，推进“无人化战争”，提升整体作战效能。

3 无人系统与当前作战体系的融合

同时还必须看到，在相当长一段时期内，无人系统作战能力的生成必须依托于作战信息系统的体系集成，形成无人与有人作战系统交互融合的新型作战体系，才能有效提升联合作战体系能力，必须实现无人作战系统与有人作战系统的无缝集成，同时无人作战系统学需要有很强的自主行为能力，能够自主控制，以在动态的环境中独立或协作完成复杂任务［10］。

目前，无人作战系统正向自主化、协同化、多样化方向发展，促进武器装备信息化、智能化水平不断提高。美军努力将各类型的无人作战平台融入现有装备体系，并逐步向协同作战方向发展。美军特别强调无人平台的“互联、互通、互操作”能力，为多平台协同作战打下良好基础。针对未来战争需求，美军正积极探索开发无人系统与有人系统之间、不同类型无人系统之间的协同作战能力。认为无人机执行空中任务的最佳方案是与有人机组成编队［11］，将有人机与无人机混合编组来执行战斗任务，不仅突破了当前无人机智能化水平不足以独自完成复杂作战任务的限制，而且可以做到优势互补，发挥二者最大的综合作战效能［12］。

未来的无人作战系统必须能与有人作战系统或其它无人作战系统无缝集成，同时无人作战系统必须拥有很强的自主行为能力，能够自主控制，以在动态的环境中独立或协作地完成复杂的任务。必须充分利用和发挥无人系统与有人系统的协同，能够充分利用有人平台的信息处理、协同组织和决策能力，无人平台的隐身性、长续航性、集群性等特点，进一步提升体系的协同态势感知能力及协同攻击能力，实现感知探测能力、分析决策能力、协同打击能力的优化组合与配置，提升体系生存能力，增加作战胜利概率［13］。

纵观美国及其它军事强国对于无人作战系统的研究和发展情况，可以看出以下几个特点：平台控制由简单的遥控、程控方式向人机智能融合的交互控制方式转变［14］，并逐步向全自主控制方式发展；作战模式由单平台作战向有人——无人平台协同作战、多无人平台协同作战方向发展；平台和体系结构由专用化、单一化向通用化、标准化、互操作方向发展。所有这些，都说明在相当长的一段时间内，无人平台难以取代有人平台独立完成复杂的作战任务［15］。有人平台与无人平台协同这种新的组合将是未来战争的主要作战模式，需充分利用有人机和无人机的优势，发挥两者最大综合作战效能。需要从顶层对有人、无人作战融合体系进行全局设计和构建，实现体系能力的提升。初步构想的未来海战场电子信息系统体系架构如下图3所示。

虚拟网络层实现资源和网络的虚拟化，屏蔽底层网络的异构异质性和拓扑结构改变，根据任务类型和任务需求，向任务提供一个抽象的虚拟网络，该虚拟网络对应于任务的工作流程。同时抽象各类资源，向服务提供对应的资源集合。虚拟网络管理模块根据任务资源需求，在多任务之间划分虚拟网络资源切片，并实现虚拟网络节点与资源的链接。借鉴软件定义网络集中智能的思想和灵活机制，实现任务驱动的动态调度。控制器根据工作流程和虚拟网络动态构型自动生成管理控制指令。服务层利用人工智能方法，深度学习战术样本，建立任务分解与规划完备特征集，将任务智能规划为服务与资源集合，并以任务需求为中心规划工作流程。

例如假想一个无人机执行攻击任务的场景。在完成攻击任务期间，无人机将给控制者提供一个指定目标的图像，然后开始进行攻击行动。在必要地情况下，人类驾驶员可以不管无人机的自动操作行为。如果与它们的人类控制者失去联络，该无人机将具有继续执行它们自己的任务并返回基地的能力。类似的，包括无人电子战作战平台在内的其它无人作战系统未来也将纳入网络中心作战体系，其组网技术应该支持联合与协同作战，支持有人机与无人机混合编队作战，能够使网络中各组成单元实现互连互通互操作和共享信息，并形成一幅公共作战图像和态势感知图像。

但是目前，无人系统仍游离于一体化指挥信息系统之外，其无人作战平台的作战任务规划和指挥控制均未能有效利用一体化指挥信息体系的统一态势组织实施，除易造成作战任务理解和计划执行的偏差外，还导致系统间信息交互关系复杂，一体化指挥信息系统作战组织任务管理困难、效率低下，影响作战进程的推进。为提高作战组织指挥的效率，实现有人/无人的高效协同，需要将无人作战指控系统纳入一体化指挥信息体系进行统一管理，通过多指挥要素协同筹划框架机制的建立，将无人战斗群的作战任务规划、航线规划、海空域规划有效整合，三位一体，以提高任务规划的效率和准确性。

4 构想和建议

无人作战系统必将成为未来海战场上的重要组成，而无人作战系统的发展以及与现有海战场电子信息系统的融合则是一个庞大的系统工程，涉及到军事、信息、计算、通信等诸多领域，其在海战场中的应用更是以多种标准的制定和技术和发展为基础，迫切需要及早进行总体布局和顶层规划。

1）成立海军无人机研发专门指导机构，牵引制定明确的发展规划

在海军针对无人系统与有人系统的融合和应用，成立相应的专门指导机构，进行整体规划，并根据未来高技术条件下局部战争的特点及发展趋势，参与讨论和制定全军无人系统的发展和应用方向。

2）整体规划，统一标准，提升体系作战能力

海军从大体系出发，制定无人系统整体发展战略、规划，建立统一管理机制。解决无人系统与其它武器平台、装备之间的通用性和互联性问题，制定统一的技术标准、作战标准及程序标准，使用统一通信、指挥和控制模式，使得飞行器、传感器、武器、发射与回收装置等部件合成有机的无人系统，并进一步与现在有人装备体系形成完整作战体系，通过体系融合，提升体系整体作战能力。

3）以“互联、互通、互操作”为目标，突出网络中心战能力

基于无人系统智能化和信息共享能力的提升，实现无人系统之间以及无人系统与有人系统之间的“互联、互通、互操作”，连接成为完整的、有机的协同作战体系，形成远远高出单个平台的合力，构建全方位、全空域以及全频域的海上作战攻防体系。

5 结语

随着舰载无人系统战场空间感知能力、高风险区域突防能力、通信导航支援能力、电子战能力、攻击能力和生存能力的发展，以及军事应用的迫切需求，无人系统将凭借其能力领域的不断扩展和作战能力的进一步提高，成为信息化作战体系中的重要组成部分。无人系统不仅可以协助海军在未来的军事作战及和平行动中完成各种使命，还可以与舰载装备协同使用，显著增大战斗力，取得事半功倍的作战效果。着眼世界军事革命大趋势，加快无人系统装备建设已成为加强我军装备建设的重要内容。随着现代电子信息技术高速发展，网络中心化作战体系架构的运用，无人系统及其作战领域的拓展，必将成为一支重要的空中力量，在未来信息战中大显身手，成为未来作战力量的倍增器，引起武器装备领域的一次新的革命。

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［2］金恒刚.未来作战武器智能化的发展趋势［J］.国防科技，2005（11）：27-30.

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